扎哈, 福斯特, Heatherwick 的超复杂玻璃幕墙，是如何解决结构问题？

建筑形态与建筑结构之间  

存在的矛盾由来已久  

建筑师天马行空  

大胆前卫的想法时常会因为  

需要满足结构要求和  

技术限制而仅仅停于纸面  

如何实现突破了常规建筑形式的项目  

如何将建筑师的奇思妙想  

实现从纸面走向现实？  

 

 

 

本期，将为读者介绍这家  

专注于结构工程和外墙工程的  

结构设计事务所  

Eckersley O’Callaghan  

他与全球诸多著名建筑师  

做出了许多成功的尝试  

与福斯特建筑事务所长期联手  

创造全球多家经典   “纯净玻璃墙”苹果店  

与扎哈哈迪德事务所、SOM  

Gensler、KPF、Sn?hetta  

Heatherwick 等事务所均有良好的合作关系  

Eckersley O’Callaghan   

在玻璃制造技术和 结构设计上  

完成了许多创新与重大突破  

具有全球领先的结构创新与实现能力  

  01. 

俄罗斯储蓄银行科技园  

扎哈哈迪德事务所

本项目由扎哈哈迪德建筑事务所设计

作为俄罗斯银行 Sberbank 的IT部门的新办公大楼

具有   高度复杂的几何形状的玻璃围护结构

如何在实际建造过程将常见的

垂直平铺的玻璃幕墙   呈现出如此复杂的形态

Eckersley O’Callaghan 

给出了一份令人满意的答卷  

? Eckersley O’Callaghan

在整个项目中 Eckersley O’Callaghan 

为坚固的外墙、屋顶系统、檐口和中庭天窗

开发了   20种不同类型的玻璃模块

主要的外墙系统是作为一个单元化的幕墙实现的

倾斜的玻璃在7 x 2米的模块中

结构上与铝制框架粘合

该系统适用于平坦的、切面的

和弯曲的几何形状的外部立面

在建筑内多个冬季花园空间中

外墙脱离了支持性的楼层结构

需要超过45米高的二级钢柱来抵御风载荷

Eckersley O’Callaghan 设计了这些二级钢柱

以确保与幕墙的紧密衔接

? Eckersley O’Callaghan

地面层和入口处的玻璃系统使用了

专门为本项目开发的详细的框架系统

以适应这些区域的复杂曲率

  中庭屋顶和桥梁采用   网格壳型钢结构

跨度为80x30米，

Eckersley O’Callaghan 还为中庭外墙和桥梁

提供了二级系统以及关键的

主要结构运动连接点

幕墙拱桥结构诗意 ? Eckersley O’Callaghan

主立面弧形接口与百叶风道节点 ? Eckersley O’Callaghan

? Eckersley O’Callaghan

Eckersley O’Callaghan 在 Grasshopper 中

开发了内部数字设计工具

对复杂的几何形状进行参数化分析

确定实现每个面板的形状、热能

和视觉性能所需的制造工艺

确保能够在整个围护结构中保持玻璃的视觉一致性

室内栏杆外立面系统 ? Eckersley O’Callaghan

 

中庭立面连接节点 ? Eckersley O’Callaghan

? Eckersley O’Callaghan

  02. 

新加坡滨海湾金沙酒店苹果商店

福斯特建筑事务所

世界上第一家直接坐落于

水面上的苹果店，完工于2020年

由福斯特建筑事务所和

Eckersley O’Callaghan 共同完成

这个“漂浮”在新加坡滨海湾

金沙酒店旁的巨大透明玻璃球体

继承了苹果商店标志性的

“挑战不可能”的极简主义外观

尽显苹果在探索玻璃结构上的野心

Eckersley O’Callaghan 成功实现了

这个完全无其他支撑结构的全玻璃穹顶结构

? Apple

建造一个全玻璃穹顶结构

完全自我支撑，没有柱子

没有斜拉结构，没有梁或拱

尚属世界首例，是令人惊叹的工程创举

球体17米高、30米宽

仅由114块玻璃板组成

玻璃与玻璃间由10个狭窄的

垂直中缝进行结构连接

最大的玻璃板宽10米x高3米

每片玻璃被热塑或层压成型

这种拼装方式也同样是世界上的首次尝试

? Eckersley O’Callaghan

? Eckersley O’Callaghan

构成穹顶结构的钢框架及其纤细

满足了建筑的整体感，在纤细的结构中

藏着照明和喷淋系统等功能部件

承担起功能性

顶顶端的中央圆形玻璃面板

可以在发生火灾时升起

  圆环形的挡板起到了防眩光和消音的作用

Eckersley O’Callaghan 

从概念阶段就介入到设计之中

提供了从概念到现场监督直至完工的

全部建筑上部结构设计

? Eckersley O’Callaghan

地板材料：水磨石地板 ? Apple

材料厂家：Terrazzo & Marble

? Apple

  03. 

伦敦天空泳池

HAL Architects

伦敦天空泳池作为世界上

第一个完全透明的游泳池

Eckersley O’Callaghan 为其提供了结构方案

本项目由 HAL Architects 设计

这是同类中的第一个

也是一项真正卓越的工程壮举

一个透明的长达15米的游泳池

横跨在两栋十层高的公寓楼之间

由于两座建筑物都受到正常运动的影响

包括风摇和地基沉降

如何在高空上实现这一大跨度泳池

Eckersley O’Callaghan 

解决了许多重大的工程挑战

? Simon Kennedy

游泳池采用   透明亚克力建造

水池侧壁厚180毫米，深3.2米

它的底座厚360毫米，水池悬空部分重达50吨

整个水池需要承载150吨水

其中100吨由亚克力桥“桥”承载

由于其尺寸过大，天空泳池实际是由

单独的几部分拼接而成的

连接处巧妙设计了透明粘合接头

以最大化粘合面积并避免高应力区域

? Eckersley O’Callaghan

天空泳池材料：实心亚克力板（大规模粘合丙烯酸板）? Simon Kennedy

材料厂家：雷诺兹聚合物制造公司—Reynolds Polymers (Fabrication)

水池结构在建筑物之间有15米的跨度

泳池侧壁形成的深梁能够实现跨越这个距离

同时承载水的重量

并抵抗侧面的静水压力和风荷载

  这两座建筑物都受到正常运动的影响

这是这种规模的建筑物所固有的

包括风摇和地基沉降

  泳池结构通过避免两端的刚性连接来处理这种运动

它在桥梁支座上滑动，同时保持水密性

? Simon Kennedy

建筑物两端各有一个额外的5米长的游泳池

泳池总长为25米，这些部件由不锈钢连接

它们通过两个高强度、弹簧张紧的

直径为   38毫米的不锈钢棒通过亚克力绑在一起

位于水池下方

粘合的丙烯酸结构提供更少的侵入性接头

实现更高的透明度

亚克力的折射率接近于水的值

当透过水或从外面观看时，变形也会小得多

? Simon Kennedy

  04. 

香港新艺术博物馆  

KPF | SO-IL Architects

在 KPF 和 SO-IL Architects 共同设计的

香港新艺术博物馆项目中

Eckersley O’Callaghan 为该项目创造性的

设计出了世界上   半径最小的玻璃圆柱

不仅实现了建筑立面的独特

更突破了玻璃制造技术的极限

? Eckersley O’Callaghan

香港新艺术博物馆

在一个大型综合开发项目中占据两层楼

博物馆空间的全玻璃幕墙

位于多层开发项目的六楼和七楼

环绕着建筑占地面积的一半（约 170 米）

立面由475个玻璃圆柱体组成

每个圆柱体高9米，半径450毫米，环绕着博物馆

以前从未有过这种尺寸的玻璃面板

被弯曲到如此小的半径

这些圆柱体由两个半圆柱体制成

它们本身由热塌陷的夹层玻璃制成

然后用硅胶密封在一起

立面材料：玻璃管幕墙 ? Eckersley O’Callaghan／     材料厂家：Seele

Eckersley O’Callaghan 面临着

设计管状结构玻璃幕墙的挑战

该幕墙无需额外支撑即可从底部跨越到顶部

同时满足项目的能源和性能要求

? Eckersley O’Callaghan

所有的面板都有底座支撑

入口和开口处的面板

通过一个穿过玻璃的机械连接螺栓

支撑在相邻的全高玻璃柱上

支撑结构的移动是通过顶部约束的垂直释放

连接细节来实现的

? Eckersley O’Callaghan

  05. 

Coal Drops Yard   

Heatherwick Studio

Coal Drops Yard 是 Heatherwick Studio 

在伦敦的历史建筑改造项目

对两座维多利亚式仓库进行大规模翻新

打造新的地标性购物中心

Eckersley O’Callaghan 为本项目

设计了锯齿状的玻璃幕墙

以适配改造项目独有的“接吻”屋顶

锯齿玻璃的每个角度都不同

每个角度都需要精确测量和仔细考虑

以适应结构运动、荷载和连接细节设计

? Hufton + Crow 

耗资 1 亿英镑的购物中心

计划采用重达1350吨的“接吻”屋顶

将两座现有建筑连接起来，形成一个新的高层

Eckersley O’Callaghan 在这个接吻的屋顶下

设计了一个锯齿状玻璃幕墙

玻璃在它的顶峰上升到 7 米高

? Hufton + Crow 

Eckersley O’Callaghan还设计了

连接立面和屋顶梁的支撑钢结构

以及一楼六米高的玻璃面板

更新项目保留了历史拱形建筑的许多特色

包括将变成公共活动空间的遗产湾

为了保留和突出空间的鹅卵石地板

Eckersley O’Callaghan 

创造了一个特色凸起的玻璃地板，它支撑着钢柱

? Hufton + Crow 

  06. 

苹果杭州西湖店  

福斯特建筑事务所

杭州西湖苹果零售店是

苹果在亚洲地区最大的零售店之一

是 Eckersley O’Callaghan 和福斯特事务所

合作的又一苹果店项目

项目的立面由11块双层玻璃板组成

玻璃板高15米

是当时世界上最大的单片玻璃板之一

? Eckersley O’Callaghan

玻璃板由竖向的玻璃竖挺支撑

构成一个纯玻璃的立面

以达到最大的通透性

立面充分考虑了抗风和抗震性

玻璃板块间可以在一定程度内自由移动

? Eckersley O’Callaghan

项目以“悬挑”为特色

玻璃楼梯仅依托一侧的墙壁

“悬浮”在半空，采用了与建筑师和玻璃加工商 Sedak 

合作开发的新的夹层插入式配件

建筑中的二层是从后壁伸出的悬臂地板

12米宽，地板厚度从1.2米逐渐缩小到10厘米

 

? Eckersley O’Callaghan

门厅雨棚也由玻璃面板组成

以竖挺和承重玻璃板组合而成的力

平衡玻璃板重心，形成无支撑挑檐

? Eckersley O’Callaghan

  07. 

Vidre-Slide  

Eckersley O’Callaghan

Vidre-Slide 玻璃滑梯

由 Eckersley O’Callaghan 公司

与玻璃制作公司 Cricursa 合作完工

二者决定在这个新的装置项目中

进一步探索之前香港新艺术博物馆项目中

开发的、建造小弧度长条形玻璃半圆柱的新技术

并制造更多的应用机会

滑梯以四米高的三角玻璃结构和九米长的滑道组成

完全以玻璃和结构硅胶粘合

全梯没有使用任何机械固定

? Eckersley O’Callaghan

滑梯主要以两个长玻璃元件组成

相互支撑，底部由钢件固定在地板

玻璃元件的半圆柱的半径为450毫米，长达九

一体成型没有拼接

玻璃的弯曲在实现结构的长跨度方面

起关键作用

? Eckersley O’Callaghan

整个项目的关键

在于仅凭固定剂连接元件

Eckersley O’Callaghan 选择使用   名叫   TSSA

（Transparent Structural Silicone Adhesive）

的透明结构硅胶黏合剂

这种黏合剂可以   提供几乎看不见的粘合

能够抵御人在结构上的重量

所带来的剪切负荷

玻璃踏板也由黏合剂粘接在弧形玻璃表面

 

? Eckersley O’Callaghan

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