ศูนย์ประสานงานการออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน

สาระน่ารู้

ระบบโครงสร้างผนังกระจก (Structural glass wall)

ระบบโครงสร้างผนังกระจก
(Structural glass wall)

ความต้องการในการใช้กระจกในงานสถาปัตยกรรมมีความหลากหลายในด้านรูปแบบมากขึ้นเรื่อย ๆ อาคารสมัยใหม่หลาย ๆ แห่งได้รับการออกแบบให้มีการใช้กระจกในรูปแบบที่แปลกใหม่และเป็นเอกลักษณ์ จนเกิดเป็นการแข่งขันในเชิงภาพลักษณ์ การใช้กระจกเฟรมอลูมิเนียมในรูปแบบเดิม ๆ ถูกประยุกต์, ปรับเปลี่ยน หรือลดปริมาณลง แล้วมีการใส่รูปแบบงานกระจกในรูปแบบสมัยใหม่เข้าไป ระบบโครงสร้างผนังกระจกเป็นสิ่งหนึ่งที่มักนำมาใช้กัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เป็นหน้าตาของอาคาร เช่น ทางเข้าหลัก โถงรับรอง ผนังด้านหน้าอาคาร จุดที่มีฟังค์ชั่นสำคัญ ฯลฯ งานออกแบบกระจกในงานสถาปัตยกรรมเป็นส่วนหนึ่งของการสะท้อนถึงยุคสมัยได้เป็นอย่างดี และมีให้เห็นกันอย่างหลากหลายตามงานสถาปัตยกรรมในต่างประเทศ แต่เราต้องไม่ลืมว่า ประเทศต่าง ๆ ที่มีการใช้งานกระจกจำนวนมากนั้น มักเป็นประเทศที่มีภูมิอากาศหนาวเป็นหลัก การใช้กระจกจึงเป็นการนำความอบอุ่นเข้าสู่อาคารได้เป็นอย่างดี ซึ่งแตกต่างจากประเทศไทยซึ่งมีอากาศร้อนเป็นส่วนใหญ่ การนำระบบโครงสร้างผนังกระจกมาประยุกต์ใช้ในงานภายในประเทศไทยนั้นต้องผ่านการคิดพิจารณาในหลายปัจจัย

ระบบโครงสร้างผนังกระจก คืออะไร

ระบบโครงสร้างผนังกระจก (Structural glass wall) หรือที่มักเรียกกันสั้น ๆ ว่า Glass wall คือระบบที่ประกอบด้วยระบบกระจกและระบบโครงสร้างที่เปิดเผย ซึ่งระบบโครงสร้างนี้ทำหน้าที่ด้านความแข็งแรงให้ทั้งกระจกและโครงสร้างทนต่อแรงต่าง ๆ ให้สมดุลย์อยู่ได้ ต่างจาก Curtain wall ซึ่งเป็นระบบผนังที่ต้องอาศัยแขวนเข้ากับโครงสร้างของอาคาร ซึ่งส่วนใหญ่มักจะแขวนเข้ากับ หน้าคาน หรือ ผิวหน้าของแผ่นพื้นในแต่ละชั้น Curtain wall นั้นมักจะถูกใช้ในอาคารที่มีผนังต่อเนื่องขึ้นไปหลาย ๆชั้น ส่วนระบบโครงสร้างผนังกระจกมักใช้ในส่วนโถงเปิดโล่งของด้านหน้าของอาคารเป็นส่วนใหญ่
เช่นเดียวกับ ความสับสนระหว่าง Curtain wall กับ หน้าต่างบานติดตาย นักออกแบบบางท่านอาจสับสนระหว่าง Glass wall กับ Curtain wall ถ้าลองค้นหาภาพในกูเกิ้ล ด้วยคำว่า Structural glass wall กับ Curtain wall จะพอทำให้เห็นความแตกต่างได้ง่ายขึ้น

ในขณะที่ระบบ Curtain wall มีขีดจำกัดเรื่องความสูงต่อเนื่อง จึงมักต้องฝากตัวเองอยู่กับโครงสร้างของอาคารตามหน้าคาน ซึ่งมักเป็นเรื่องลำบากหากนำ Curtain wall ไปใช้ในส่วนโถงเปิดโล่งของอาคาร ซึ่งอาจไม่มีโครงสร้างให้ Curtain wall ยึด แต่ระบบโครงสร้างที่ประกอบอยู่ในระบบ Glass wall นั้น ให้ผลประโยชน์อย่างเด่นชัดในเรื่องความสูงต่อเนื่องของแผงกระจก ระบบโครงสร้างสามารถมีความสูงได้เท่าไร ระบบ Glass wall ก็สามารถสูงได้เท่านั้น โดยระบบ Glass wall ในหลาย ๆ ที่ มักมีการแสดงศักยภาพกันที่ความสูงต่อเนื่องโดยไม่ต้องมีคานโครงสร้างตามแนวนอนให้เกะกะสายตา และระบบโครงสร้างนั้นเองก็มักถูกออกแบบให้เป็นเครื่องประดับที่เปิดเผยอย่างหนึ่งของอาคาร
ลักษณะที่โดดเด่นอีกประการของระบบ Glass wall ก็คือภาพรวมที่ความโปร่งใสของแผงกระจก อันเกิดจากการที่ระบบโครงสร้างของระบบ Glass wall อยู่ถอยออกไปจากแนวระนาบของ Glass wall ต่างจาก Curtain wall ที่ต้องมีเฟรมอลูมิเนียมปะติดอยู่ด้านหลังให้เกะกะสายตาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และระบบโครงสร้างของระบบ Glass wall นี้สามารถออกแบบให้มีรูปแบบที่หลากหลาย Glass wall บางระบบถูกคิดออกมาเพื่อทำให้แผงกระจกดูโปร่งและมีสิ่งอื่นประกอบอยู่ด้วยน้อยที่สุด (High level of transparency) นี่ก็เป็นการแสดงศักยภาพอีกแบบหนึ่งของการออกแบบ Glass wall

การเลือกใช้รูปแบบอุปกรณ์ fitting ก็เป็นสิ่งที่ผู้ออกแบบกำหนดได้ ซึ่งก็จะส่งผลถึงลักษณะรูปด้านของงานนั้น ๆ อุปกรณ์ที่ใช้ยึดจับกระจกในระบบ Glass wall ที่เราคุ้นตากันดีก็คือ แขน spider และตัวยึดกระจก glass bolt หรือ rotule (บ้างก็เรียก Point fixing) ซึ่งมีใช้กันมากจนหลายคนอาจเรียกระบบ Glass wall ว่างานกระจก Spider แต่ที่จริงแล้วยังมีอุปกรณ์ fitting รูปแบบอื่นให้เลือกใช้อีกเช่น ตัวหนีบกระจก (Glass clamp) ซึ่งก็มีทั้งแบบหนีบที่มุมกระจก และหนีบที่ขอบของกระจก บางงานอาจมีการใช้อุปกรณ์ต่างชนิดผสมกันได้ บางงานอาจมีการสั่งผลิต fitting รูปแบบใหม่ขึ้นมาใช้ ซึ่งก็ต้องยอมรับในราคาที่แพงขึ้นเป็นพิเศษได้

การออกแบบขนาดและรอยต่อของกระจกในแผง Glass wall (Glass layout) การเลือกใช้อุปกรณ์ fitting และการออกแบบระบบโครงสร้างของระบบ Glass wall หากนำมาประกอบกันอย่างดีแล้ว จะสร้างคุณค่าให้กับงานกระจกได้เป็นอย่างดี สมกับที่หลาย ๆ โครงการมักต้องมีการเตรียมงบประมาณส่วนงานกระจกไว้เป็นพิเศษ อาจเปรียบได้เหมือนการใส่เสื้อผ้าสั่งตัดพิเศษที่จะมีขนาดพอดี สวยงาม และไม่มีใครเหมือน ในขณะที่คนอื่นสวมใส่เสื้อผ้าสำเร็จรูปที่หาซื้อได้ตามห้างร้านทั่วไป แต่ก็ต้องใช้ Glass wall ในปริมาณ และตำแหน่งที่เหมาะสมด้วย มิฉะนั้นอาจต้องใช้เงินจำนวนมากไปกับค่าไฟฟ้าของระบบปรับอากาศ

ประเทศที่มีงาน Glass wall ที่น่าตื่นตาตื่นใจให้ศึกษากัน ที่อยู่ไม่ไกลจากประเทศไทยนักก็คือประเทศจีน ซึ่งอาจเป็นเพราะด้วยทัศนคติการแข่งขันด้านภาพลักษณ์ของผู้ประกอบการเจ้าของอาคารชาวจีนที่ไม่มีใครยอมใคร จึงมีการเกิดขึ้นของงาน Glass wall ใหม่ ๆ ให้ได้ชื่นชมกันอย่างตื่นตาตื่นใจใน เซี่ยงไฮ้ และปักกิ่ง

คุณสมบัติที่ดีเยี่ยมอีกประการของ Glass wall ก็คือ คุณสมบัติเรื่องการกันน้ำ เนื่องจากรอยต่อกระจกแต่ละแผ่นของระบบโครงสร้างผนังกระจก มักจะเป็นซิลิโคนยิงอุดระหว่างช่องว่างของกระจกแต่ละแผ่น ซึ่งซิลิโคนเป็นวัสดุทึบตัน 100 เปอร์เซ็นต์ การเชื่อมต่อแบบนี้เป็นรูปแบบที่เรียบง่ายและมองเห็นได้ปรุโปร่งโดยตลอดแนว หากมีการยิงซิลิโคนครบถ้วนก็จะไม่มีปัญหาเรื่องการรั่วซึมของน้ำ หรือหากมีการยิงซิลิโคนขาดตก ก็จะเกิดการรั่วที่เห็นจุดกำเนิดได้อย่างชัดเจน สามารถแก้ไขได้ง่าย แตกต่างจากงานกระจกเฟรมอลูมิเนียมหากมีการรั่วซึมของน้ำ เราจะหาจุดเริ่มต้นของการรั่วได้ยาก เพราะมีรอยต่อที่ถูกปิดบังโดยเฟรมอลูมิเนียม การซ่อมแซมเรื่องการรั่วของน้ำจึงทำได้ลำบาก

ประเภทของระบบโครงสร้างผนังกระจก สามารถแบ่งตามวัสดุโครงสร้างได้ 4 ประเภท
1 โครงสร้างเหล็ก (Steel structure system)

งาน Glass wall ระบบ Steel structure ในประเทศไทย

2 โครงสานเหล็กรับแรงดึง (Tension rod system)

3 โครงสันกระจก (Glass rib system)

(1) งาน Glass wall ระบบ Rib Glass ในโตเกียว เป็นการยึด Rib Glass ที่ระดับหน้าคาน โดยที่ Rib Glass ไม่ต้องวางเกะกะอยู่ที่พื้น
(2) การใช้ Rib glass ในประเทศญี่ปุ่น โดยการใช้ Rib glass ตกแต่งพื้นผิวด้านนอกของผนังกระจกไปในตัว

4 โครงเคเบิลขึง (Cable net system)

งาน Glass wall ระบบ Cable net ในปักกิ่ง

การใช้โครงสร้างเหล็ก
(Steel structure system)

สำหรับกระจกแล้ว เหล็กเป็นวัสดุที่มีขอบเขตการประยุกต์ใช้ร่วมกันได้หลากหลายกว่าเฟรมอลูมิเนียม ให้ความแข็งแรงที่มากกว่า และอิสระด้านการเชื่อมต่อในรูปแบบต่าง ๆ งานโครงสร้างเหล็กสำหรับกระจกมีทั้งแบบโครงเหล็กที่เรียบง่ายและโครงทรัส เพื่อช่วยให้ผลทางด้านความแข็งแรง span ที่มากขึ้น และรูปแบบที่แปลกตา

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ที่มา : บทความจาก Clearwall เรื่อง Structural Glass Wall ในวารสารอาษา
https://www.facebook.com/media/set/?set=a.367124503298133.96529.155251164485469&type=3