Стеклянная архитектура – типы конструкций, материалы, стеклопакеты

Стеклянная архитектура

Введение

Современные здания из стекла и металла, причудливые по форме, отражающие ломаными или плавно изогнутыми плоскостями окружающий городской пейзаж и плывущие облака, сочетают, на первый взгляд, противоположные качества: величественность и хрупкость, изящество и технологичность, футуризм и универсальность. Они прекрасно вписываются не только в новые кварталы с современной застройкой, но и в исторические центры городов. Вертикальные и наклонные плоскости остекления в качестве ограждающих конструкций стали привычными для современных торговых и офисных центров, спортивных сооружений и жилых домов; везде, где важны свет, пространство и стиль. Фасадные светопрозрачные системы из алюминия, стали и стекла позволяют добиться не только архитектурной выразительности сооружений, но и долговечности, надежности, комфорта – неотъемлемых качеств архитектуры сегодняшнего и завтрашнего дня.

Развитие светопрозрачных конструкций, продолжающееся не одно столетие, шло по пути постоянного совершенствования. От простых оконных проемов – к ленточному остеклению и целиком остекленным фасадам. С середины ХХ века постоянно возрастающие требования и нормативы по повышению тепло-, звукоизоляции и огнестойкости зданий, улучшению микроклимата помещений, защиты фасада от солнечного излучения и т.д. привели к появлению новых конструктивных решений, методов изготовления и монтажа строительных конструкций, не только отвечающих всем требованиям строительной физики, статики и экологии, но и обладающих низкими эксплуатационными и энергетическими показателями.

В России в последние годы развивается стеклянная архитектура и строится все больше зданий с использованием сложнейших стеклометаллических систем.

Какие-то из систем уже широко распространены, примеры реализации других можно пересчитать по пальцам, появления самых технологически сложных можно ожидать только через несколько лет. Для того чтобы понять причины медленного внедрения новых конструктивных решений и спрогнозировать перспективы дальнейшего развития, необходимо ясно представлять специфику различных систем, а также материалов, используемых для их изготовления.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Ригель
Светопрозрачные фасадные системы различаются по типам конструкций, используемых для крепежа стеклянных панелей, а также по материалам, из которых эти конструкции изготавливаются. На сегодняшний день существует две основных конструктивных схемы: с использованием металлических профилей и крепежом стекла по периметру и с пространственной подконструкцией и точечным креплением стекла.
К первой схеме относятся несколько систем: стоечно-ригельная и структурная, с несколькими промежуточными вариациями, а также блочная, или кассетная. Вторая появилась сравнительно недавно, и конструктивно она значительно сложнее. Под каждый проект разрабатывается оригинальная система, принципы крепежа и используемые элементы определяются индивидуально.

Для конструкций всех систем могут применяться алюминий и сталь. Первый используется преимущественно в профильных системах, вторая – в пространственных.
На рынке фасадных систем сейчас существует более десятка разновидностей. Преимущества одних систем перед другими невозможно обсуждать без учета различных параметров: эксплуатационных, стоимостных, требований к несущей способности и долговечности конструкции. Конкретная система должна быть применена именно в том месте, где ее достоинства компенсируют ее недостатки.

ПРОФИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Фасадные профильные системы – это самонесущие или навесные конструкции, представляющие собой структуры из профилированных труб, имеющих внутри пустоты или так называемые камеры. Номенклатура различных видов профилей и дополнительных элементов к ним представляет собой своеобразный конструктор, дающий возможность изготавливать всевозможные остекленные вертикальные и наклонные поверхности, светопрозрачные крыши и т.д. Во все профильные фасады могут быть встроены окна и двери или глухие панели. Многообразие элементов профильных систем включает в себя основные несущие и накладные профили с различной конструктивной толщиной для обеспечения необходимой статической нагрузки. Как правило, каждый производитель разрабатывает также и специальные элементы: продухи для скатных крыш, элементы нижнего и бокового крепления створок (поворотных и откидных), двухмерные и трехмерные узлы сочленений и т.д. Причем все эти элементы могут иметь одинаковую внешнюю ширину профилей и восприниматься на фасаде как единое целое. При проектировании сложных фасадов крупных объектов и представительских зданий часто бывает недостаточно номенклатуры системных профилей, и ведущие фирмы разрабатывают специально под объект особые, индивидуальные профили. Например, стоимость изготовления матрицы для произвольного профиля у российских фирм-производителей, имеющих собственные экструзионные производства, не превышает $2000.
Фасадные профили, как алюминиевые так и стальные, выпускаются двух типов: «холодные» и «теплые». Так называемые «холодные» профили (без термовставки) не подходят для фасадов отапливаемых зданий, их применяют для внутренних перегородок, для устройства тамбуров, ограждений балконов и т.д. «Теплые» профили имеют в своей конструкции термоизоляционные вставки, которые обеспечивают лучшую теплоизоляцию профиля.

СТОЕЧНО-РИГЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Традиционная, или классическая, стоечно-ригельная фасадная система с большим спектром декоративных крышек получила наибольшее распространение как наиболее универсальная и простая система. Она состоит из вертикальных и горизонтальных элементов, образующих каркас фасада. Причем основные конструктивные элементы в этой системе – вертикальные несущие стойки, к которым механическим путем крепятся горизонтальные ригели. Узлы сопряжения двух плоскостей (с переломами как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях) конструкции со стеной, с основаниями, а также узлы крепления фасадов и кровель выполняются при помощи специально разработанных элементов. Данные узлы позволяют надежно тепло- и гидроизолировать узлы примыканий к постройке, компенсировать температурные изменения размеров сопрягающихся конструкций. Несущая структура располагается с внутренней, «теплой стороны навесной стены.

Основные типы профильных систем на примере продукции Reynaers

Стеклопакеты устанавливаются снаружи и фиксируются прижимной планкой на винтах. Уплотнители из морозостойкой резины обеспечивают герметизацию стыков между стеклом и алюминиевыми несущими профилями. Прижимные планки закрываются декоративными крышками с видимой шириной 50–80 мм. Фасад имеет вид стеклянной поверхности, разделенной четкими горизонтальными и вертикальными линиями декоративных крышек. Открывающиеся элементы: обычные окна и двери или неотличимые снаружи «скрытые» фрамуги – встраиваются в общую систему. В качестве прозрачной ограждающей конструкции стоечно-ригельная система обладает минимальной стоимостью (100–350 у.е./кв. м) при максимальной теплоизоляции (коэффициент теплоизоляции с двойным стеклопакетом Ro от 0,35 до 0,55 Вт/кв. мK).

Срок службы данной системы составляет 20–25 лет.
В России наиболее распространены стоечноригельные системы следующих производителей: SCHUCO (Германия), REYNAERS (Бельгия), REHAU (Германия), HUECK/HARTMANN (Германия), NASA (США), «АГРИСОВГАЗ» (Россия), «ТАТПРОФ» (Россия), METAL PLAST (Польша), GLASKEK (Эстония).

ПОЛУСТРУКТУРНЫЕ СИСТЕМЫ

Полуструктурные системы могут быть горизонтальными и вертикальными. В отличие от классической стоечно-ригельной схемы снаружи на фасаде отсутствуют либо вертикальные, либо горизонтальные профили, что создает дополнительные выразительные возможности. Например, в горизонтально разделенном фасадном остеклении создается ощущение непрерывного горизонтального остекления. Внешние накладки могут иметь различные цвета и формы, которые усиливают декоративность. Стеклопакеты в полуструктурном варианте крепятся в одном направлении традиционным способом (как в стоечно-ригельной конструкции), а в перпендикулярном направлении швы между соседними стеклопакетами герметизируются специальными резиновыми прокладками или полимерными герметиками. Это накладывает ограничение на размеры применяемых стеклопакетов. В качестве открывающихся элементов могут применяться только «скрытые» верхнеподвесные окна.

Данная система остекления по стоимости не намного дороже классического фасада.
Полуструктурные системы есть у многих производителей. Например, SCHUCO (Германия), HUECK/HARTMANN (Германия), REYNAERS (Бельгия), «АГРИСОВГАЗ» (Россия), «ТАТПРОФ» (Россия), «РОСТАЛ» (Россия).

СТРУКТУРНЫЕ СИСТЕМЫ

Структурные системы остекления начали применяться в еще 60-х годах. Это одно из наиболее популярных на сегодняшний день на Западе фасадных решений появилось как результат развития полимерной химии. Металлический каркас структурного остекления такой же, как в стоечно-ригельной и полуструктурной системах. Принципиальное отличие заключается только в способе крепления стеклопакетов при помощи силиконовых герметиков. Стеклопакеты сначала вклеиваются в опорную раму, которая затем атмосферостойкими герметиками крепится к несущему каркасу. Для данной системы характерно полное отсутствие видимых снаружи крепежных элементов, благодаря чему достигается эффект сплошной стеклянной стены.

Особенности системы структурного остекления:
срок службы фасадов, спроектированных в данной системе, не ограничен, поскольку с агрессивной внешней средой контактируют стекло и силиконовый герметик, что особенно важно, учитывая экологическую обстановку в крупных городах и промышленных центрах;
высокая изолирующая способность; легкость эксплуатации, поскольку ровная поверхность позволяет автоматизировать процесс мойки остекления.

Структурная система может также применяться и в качестве кровельного остекления.
Несмотря на высочайшую надежность системы, обеспечиваемую клеевым соединением, в некоторых странах существует требование обязательной дополнительной фиксации стеклопакетов при помощи механических элементов при устройстве структурного остекления на высоте более 8 м.

Это требование обусловлено невысокой стойкостью клеевых соединений к высоким температурам, которые могут возникать при пожаре. Система имеет аналогичный с классической каркас, а следовательно, достаточно близка ей по ценовым показателям. Конечная стоимость структурного остекления зависит от характеристик стеклопакетов, расхода системных профилей и множества других факторов, но обычно не превышает 300–500 у.е./кв. м.
Структурные системы входят в ассортимент большинства производителей. Например, SCHUCO (Германия), REYNAERS (Бельгия), HUECK/HARTMANN (Германия), «АГРИСОВГАЗ» (Россия), «РОСТАЛ» (Россия), «ТАТПРОФ» (Россия) и т.д.

КАССЕТНЫЕ, ИЛИ БЛОЧНЫЕ, СИСТЕМЫ

Кассетные фасадные системы – это естественное завершение эволюции профильных систем для остекления больших поверхностей. Они максимально технологичны, индустриальны, просты и экономичны. Стоечно-ригельный каркас заполняется кассетами заводского изготовления.
Створка может иметь только верхнеподвесное наружное открывание и встраивается в любую секцию без отличия снаружи. Разработанная на базе стоечно-ригельной, блочная система дороже её процентов на 30–40, но дает ощутимый выигрыш в качестве монтажа, поскольку на стройке происходит только навешивание готовых блоков. Т.е. нет сложных, требующих высокой квалификации сборочных работ, а также снижается процент боя.

Плюс скорость монтажа больше раза в 3–4. На сегодняшний день, при нынешних объемах остеклений, это очень важный момент. Особенно в высотном строительстве, где блочную систему можно монтировать без дополнительных приспособлений для наружных работ. Кроме того, при использовании блочных систем гарантировано высокое качество фасада, которое при высотном строительстве невозможно контролировать другим способом. Как альтернативный путь создания стеклянных фасадов во второй половине ХХ века возникли и начали развиваться более сложные системы с пространственно развитым каркасом и отсутствием разделяющих стеклянные панели непрозрачных элементов. В них используются современные материалы и новейшие методики расчета. Эти системы получили название планарных
от английского слова planar – «плоский».

Административное здание на ул. Кржижановского. Профильные системы остекления

МАТЕРИАЛЫ. АЛЮМИНИЙ

Алюминий – легкий, прочный, пластичный, экономичный, простой в уходе строительный материал с долгим сроком службы; экологически чистый, он не содержит примесей тяжелых металлов, не выделяет вредных веществ под воздействием ультрафиолетовых лучей и сохраняет работоспособность в любых климатических условиях при перепадах температур от -80oС до +100oС. После обработки поверхности алюминиевых изделий они становятся устойчивыми к вредным воздействиям, вызываемым дождями, снегом, а также смогом.

Из алюминия делают большую часть фасадных «холодных» и «теплых» профильных систем. Профили, как правило, выполняются из 3-компонентного сплава: алюминия, магния, кремния. Их можно анодировать в естественный цвет или окрашивать порошковым методом в любой из цветов по каталогу RAL.

Достоинства фасадов из алюминия:

  • большой выбор различных систем и профилей;
  • производятся индустриально, что дает высокое качество и низкую себестоимость;в
  • зависимости от используемого стекла снижают уровень шума на 4 Дб.

Недостатки фасадов из алюминия:

  • непосредственный контакт с другими металлами может вызвать протекание электролитических реакций, что приводит к коррозии;
  • более высокая теплопроводность алюминиевого профиля без термовставок по сравнению с деревом и ПВХ-профилем;
  • небольшая несущая способность.

Для компенсации последнего недостатка используют либо усиливающий алюминиевый профиль, который вставляется во внутреннюю камеру обычного, либо дополнительные стальные конструкции.

СТАЛЬ

Сталь – устойчивый к внешним воздействиям, ударопрочный, долговечный и экологичный материал, обладающий высокими прочностными показателями. Для светопрозрачных фасадных конструкций применяется как обычная гальванизированная сталь, после механической обработки окрашенная порошковыми и эпоксидными красителями высокой стойкости, так и нержавеющая, высокоуглеродистая сталь. Применяя стальные профильные системы можно обходиться без несущих подконструкций. Это положительно сказывается как на объеме работ, так и на внешнем виде конструкции.

Достоинства фасадов из стали:

  • повышенная несущая способность и жесткость конструкций. Выдерживают высокие статические нагрузки (в 2,8 раза больше, чем аналоги в алюминии), позволяют создавать большие световые проемы и увеличивать инсоляцию помещения, а также использовать при проектировании стеклопакеты весом до 240 кг при стандартных решениях креплений или весом до 600 кг при установке специальных опор под стекло;
  • низкая теплопроводность. Коэффициент сопротивления теплопередаче (R) для различных видов стальных конструкций со стеклопакетом составляет 0,77 кв. м °С/Вт. Температурное расширение стального профиля приблизительно в 2 раза меньше, чем алюминиевого, что позволяет сокращать монтажные зазоры;
  • практически неограниченный срок службы;
  • высокая коррозионная стойкость. Зависит от тончайшего пассивного слоя из окиси хрома, который формируется на поверхности изделия;
  • возможность поверхностной обработки. Профили можно полировать и шлифовать;
  • хорошая огнестойкость. Стальные конструкции незаменимы там, где по пожарным требованиям стойки должны стоять не менее 1,5–2 часов. Такие же параметры в алюминиевых конструкциях могут быть достигнуты при использовании специальных наполнителей, что увеличивает их стоимость в четыре-пять раз.

Главным недостатком стали является значительная себестоимость изделий из этого металла и сложность их изготовления.

Учитывая специфику стали как материала, можно сказать, что наиболее перспективными направлениями ее применения в светопрозрачных фасадах являются:

сложные пространственные конструкции (например, планарное остекление), прозрачные конструкции с повышенными огнестойкими требованиями, а также фасадные конструкции, превышающие 120-метровую отметку высоты.
Не менее важную роль в фасадных системах, помимо несущих конструктивных элементов – профилей и подконструкций, играет стекло. Собственно, ему эти конструкции обязаны своим основным достоинством – светопрозрачностью.
Все системы призваны максимально надежно соединить стеклянные панели в одну плоскость, сделать стену из стекла такой же прочной и теплой, как обычная кирпичная.

СТЕКЛО И СТЕКЛОПАКЕТЫ

Современные стекла принципиально отличаются от тех, что применялись еще в середине прошлого века. Они изготавливаются флоат-методом, позволяющим производить стекло со стабильной толщиной, качественной поверхностью, не требующее полировки, без оптических дефектов. Научные исследования и разработки привели к появлению целого спектра различных видов стекол, удовлетворяющих современным
требованиям по теплосбережению, механической прочности, спектральному диапазону пропускаемого излучения и т.д. Ассортимент производимого стекла чрезвычайно широк. Поэтому выбор стекла должен определяться не только эстетическими соображениями, но и оптико-энергетическими характеристиками остекления, условиями его эксплуатации.

В светопрозрачных ограждающих конструкциях наиболее широкое применение получили
следующие типы современных стекол:

  • солнцезащитные стекла, обладающие способностью снижать пропускание световой и/или солнечной тепловой энергии. За счет тонкого металлического слоя, нанесенного на поверхность стекла, они либо отражают, либо поглощают солнечное излучение. Во втором случае сами стекла нагреваются и отдают большую часть полученного тепла в наружное пространство и внутрь помещения;
  • похожими свойствами обладают цветные или окрашенные в массе стекла;
  • ламинированное стекло (триплекс) состоит из двух или более стекол, ламинированных вместе с помощью пленки или специальной жидкости. Основная задача триплекса – защита, поскольку при разрушении осколки стекла остаются на пленке. Кроме того, триплекс способствует защите помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей и улучшает звукоизоляцию;
  • закаленное стекло – стекло, у которого путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры. При разрушении оно распадается на маленькие безопасные осколки. Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол;
  • энергосберегающие стекла представляют собой самое перспективное направление.
    К сожалению, в России этот тип стекла еще не столь известен и не так широко применяется, как он того заслуживает. Стекло приобретает энергосберегающие свойства после нанесения на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового
    солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора.

Читайте также:
Строительные материалы

7 Комментарии

  1. Марина

    Стеклянная архитектура появилась относительно недавно в нащей стране, и поэтому вызывает много разногласий как среди критиков современной архитектуры,так и среди простого населения. Давайте оставим ценителей и поговорим о мнении обычных граждан. В большинстве случаев наш народ не очень восприимчив к такому роду архитектуре,считая ее чем то необычным, богатым и даже раскрепощенно распущенным. Многие скажут что то,что творится внутри дома должно быть скрыто от посторонних глаз, и превращать дом в стеклянный шар просто недопустимо. Кто то рассуждает так,что это очень дорого и роскошно, и им не по карману. Сколько людей сколько мнений…А от себя хочу добавить, что мне очень по душе стеклянная архитектура. В ней есть какое то величество,какая то тайна или даже магия. Мне всегда нравилось и тянуло то, к чему так с осторожностью относятся другие, поэтому я за. Я за перемены к лучшему,за открытость,я за стеклянную архитектуру!!!

  2. Марина Л.

    По моему мнению, стеклянная архитектура в наше время – это очень красиво, захватывающе, и это будущее архитектуры! Все чаще именно стеклянные небоскребы с прозрачными полами появляются в мегаполисах и поражают своей необычностью, оригинальностью и красотой!Конечно у кого-то это не вызывает восхищения, а наоборот только страх. Но это новое введение и заслуживает похвал и роста в дальнейшем.

  3. Амалия

    На самом деле, стеклянные сооружения заслуживают уважения и восхищения. Мало того , что это красиво, стильно, современно, так это еще и благоприятно влияет на внутреннее устроение человека. В таком здании ему лучше , во всех смыслах этого слова. Да, выглядит опасно, не спорю. Но ничего опасного , я полагаю, в этом нет. Строить из стекла начали уже давно люди, здания развивались, делались больше, выше. Сейчас в мегаполисах чего только не увидишь.. Столько всего причудливого стали строить, диву только даешься. Очень хочется, чтобы в будущем стали строить по – настоящему все красиво, для людей, для человечества.

  4. Инна

    Стеклянная архитектура-это что-то сказочное, необыкновенное. Это креативно, современно и красиво.А если ещё и комфортно,то жить в таком доме-это счастье.Архитектура развивается и с каждым днём всё больше удивляет разнообразием и фантазией. Уверена, что архитектор воплощая своё видение красоты в новых проектах, позаботится о безопасности и надёжности объекта. За стеклянной архитектурой будущее по тому, что в таких домах много света, воздуха, ощущение свободы и открытого пространства.

  5. Олёна

    Жить в доме из стекла точно не хотела бы) Очень красиво, легко и воздушно выглядят такие дома и конструкции. Изящность, гармония и простота,полёт души и фантазии – такие ассоциации вызывают здания из стекла. Идеально подходят такие строения для административных комплексов, различных развлекательных центров, выставочных залов…Но для жилья это слишком красиво, слишком хрупко что ли)
    И всё же, не смотря на все реалии нашего времени, мы живём в чудесном мире!!! Даже архитектура становится летящей и очень гармоничной, стремится к слиянию с природой.

  6. Никита Нижельский

    Только благодаря развитию современной человеческой цивилизации появилась возможность возводить стеклянные архитектурные сооружения.
    Парящий на фоне неба полет фантазии каких-то сто лет назад был попросту немыслим.
    Внешняя легкость, даже некоторая ажурность каркасов гармонично вписывается в городской пейзаж, дополняя его богатством разнообразия.
    Грамотно спроектированная подсветка придаст фантастичность и неповторимость зданиям из стекла в ночное время.
    Развивающиеся технологии уже в ближайшее время позволят удешевить и повысить прочность таких сооружений.
    Это значит что красивых зданий станет больше.

  7. Буковская Анастасия

    У меня всегда вызывали страх стеклянные конструкции. Еще куда ни шло,когда это офисные здания. Но в последнее время часто строят жилые дома полностью из стекла. У нас напротив построили очередную четырнадцатиэтажную жемчужину из стекла. Так теперь каждый вечер можно смотреть через окно новое реалити-шоу с новыми действующими лицами. Получается, живешь как на ладони. Но от этого не уйти. Муж все больше и больше склоняется к тому,чтобы уехать из города и построить где-тов пригороде дом из соломенных блоков – в Германии активно такие уже строят:) Подальше от такой стеклянной цивилизации.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

одиннадцать + 9 =

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>