Shimz DDE
CASE 04

Shimizu Hokuriku Branch Office
(Coffered ceiling and Kimusuko)

Inheriting スポーツベット アービトラージ traditions of Kanazawa; state-of-スポーツベット アービトラージ-art structural and environmental planning

Three concepts are taken up in スポーツベット アービトラージ reconstruction plan for our branch office: “adoption of new technologies that lead to スポーツベット アービトラージ future," "integration with スポーツベット アービトラージ history and traditions of Kanazawa," and "creating an office that contributes to work style reform and health promotion." In this project we introduce an example of スポーツベット アービトラージ study process for skylights and louver shapes inspired by スポーツベット アービトラージ traditional elements of Kanazawa.

Site
Kanazawa City, Ishikawa Prefecture
Total floor area
Approx. 4,100 sqm
No of floors
1 floor below ground, 3 floors above ground
Structure
RC structure, S structure
Stage
Under construction (scheduled to be completed in 2021)

> Highest standard zero energy building, Shimizu Hokuriku Branch new office building

Light and visual environment design
by fusing tradition and computation

To support スポーツベット アービトラージ one-plate office space introduced in CASE 03, RC wall columns were placed along スポーツベット アービトラージ perimeter to form a lattice beam frame. As a result, natural light is actively captured from スポーツベット アービトラージ open outer wall surface, while ensuring a spacious interior space. Additionally, we planned a skylight to deliver sufficient light to スポーツベット アービトラージ deep central area of スポーツベット アービトラージ footprint, aiming for a “bright and comfortable workplace.”
To realize this concept, we explored スポーツベット アービトラージ possibilities of a new office space environment by using computational design to fuse "Kanazawa's traditions" with "state-of-スポーツベット アービトラージ-art simulations."

© Shunji Kitajima

A coffered ceiling
Responding to スポーツベット アービトラージ sky of Kanazawa

Roof framing that supplies soft natural light to スポーツベット アービトラージ office space

Searching for a roof shape that combines function・strength・beauty

Kanazawa City, スポーツベット アービトラージ planned site, has many cloudy days throughout スポーツベット アービトラージ year. However, it is characterized by "bright cloudy weather" due to its relatively high sky brightness. Therefore, we installed a skylight in スポーツベット アービトラージ center of スポーツベット アービトラージ building to take advantage of Kanazawa's environmental characteristics and create a "bright and comfortable workplace" despite being a one-plate office.
We adopted a lattice beam frame plan for スポーツベット アービトラージ roof that is reminiscent of a "coffered ceiling," to make a rational structural plan suitable for large spans while producing evenly falling light.

A coffered ceiling seen in traditional Japanese architecture

Analysis linked to parametric form generation

To study multiple skylight shapes and roof framing patterns, we controlled various parameters in Grasshopper such as スポーツベット アービトラージ slope angle of スポーツベット アービトラージ skylight and スポーツベット アービトラージ frame span. This let us quickly and automatically generate a large number of models. In Rhinoceros, we were able to check スポーツベット アービトラージ impression and appearance of スポーツベット アービトラージ interior of each model, while using this generated model as a base to execute environmental or structural analyses, allowing for an interactive performance verification.

Parametric form generation and analysis study flow

Collecting light, distributing light

"Skylight" as a "light collection device" that guides natural light to スポーツベット アービトラージ inside, and "lattice beam" as a "light distribution device" that diffuses スポーツベット アービトラージ light into スポーツベット アービトラージ room. We aimed to supply スポーツベット アービトラージ office space with スポーツベット アービトラージ soft light controlled by these environmental devices.
To achieve this goal, we sought a combination of skylights and lattice beams that would have a higher "energy saving effect" by suppressing "glare1" while ensuring "brightness2 " on スポーツベット アービトラージ ceiling surface.

Effects from スポーツベット アービトラージ skylights and lattice beams

Environmental analysis results for スポーツベット アービトラージ narrowed down patterns of skylight + lattice beam forms

For "brightness," we performed quantitative evaluations using brightness images by linking "REALAPS3," a tool which can analyze スポーツベット アービトラージ brightness and appearance that humans perceive, with Grasshopper. We evaluated "glare" using スポーツベット アービトラージ DGP4 index, which represents unpleasant glare caused by daylight. For "energy saving effect", we calculated スポーツベット アービトラージ annual average energy saving rate of how much electric lighting can be reduced by using daylight.

1 Glare: The glare felt because of uneven luminance distribution or extreme brightness contrast in the field of view.
2 Brightness: In this study, the "sense of brightness" perceived by the human eye is evaluated using REALAPS3 as a quantitative "brightness scale value (NB value)" that considers brightness comparison and adaptation. The brightness scale is ranked from 1 to 13, from "very dark" to "very bright".
3 REALAPS: Appearance design support tool by Visual Technology Research Institute スポーツベット アービトラージ., Ltd. (VTL). The linking function with Grasshopper was jointly developed by Shimizu and VTL.
4 DGP: Daylight Glare Probability, a method for probabilistically evaluating unpleasant glare caused by daylight.

Lattice beam frame to achieve a large space

We conducted structural analyses on multiple roof frame patterns, these were narrowed down from a larger number of candidates by environmental simulation to ensure indoor brightness with natural light. By comparing スポーツベット アービトラージ roof shapes while considering スポーツベット アービトラージ vertical deformation and frame weight results from スポーツベット アービトラージ structural analyses, we were able to search for a more efficient design plan to realize a large space.

Structural analysis results for スポーツベット アービトラージ narrowed down patterns for roof framing

Connecting historical streets
Kimusuko facade

View of スポーツベット アービトラージ scenery from スポーツベット アービトラージ office space through スポーツベット アービトラージ kimusuko louvers

スポーツベット アービトラージ potential of kimusuko

There is a characteristic component that forms スポーツベット アービトラージ historic cityscape of Kanazawa, which is a finely gridded latticework called “Kimusuko.” スポーツベット アービトラージ biggest feature of this kimusuko, which can be said to be スポーツベット アービトラージ symbol of スポーツベット アービトラージ historic Chaya district, is スポーツベット アービトラージ isosceles trapezoidal cross-sectional profile where スポーツベット アービトラージ outer surface is wider than スポーツベット アービトラージ inner one. In addition to スポーツベット アービトラージ original function of スポーツベット アービトラージ vertical grid that softens スポーツベット アービトラージ direct light into スポーツベット アービトラージ room, this cross-sectional shape provides スポーツベット アービトラージ visual effect where "it is difficult to see in from スポーツベット アービトラージ outside, but easier to see from スポーツベット アービトラージ inside towards スポーツベット アービトラージ outside."

Exterior view of kimusuko

Kimusuko and Chaya District, Kanazawa

スポーツベット アービトラージ effect due to スポーツベット アービトラージ proportion of Kimusuko

Kimusuko and Chaya District, Kanazawa

スポーツベット アービトラージ effect due to スポーツベット アービトラージ proportion of Kimusuko

Complex optimization of a facade that inherits tradition

For スポーツベット アービトラージ vertical louvers installed on スポーツベット アービトラージ east and west facades of スポーツベット アービトラージ building, we pursued スポーツベット アービトラージ kimusuko proportion for its excellent functionality and aimed for an optimal cross-sectional profile that enables further improvement in visual and environmental performance.
First, we conducted three analyses of スポーツベット アービトラージ “rate of visibility5," "solar shielding effect," and "brightness," using parameters such as: depth, width, shape, and spacing between スポーツベット アービトラージ louvers.

An example of スポーツベット アービトラージ proportion of スポーツベット アービトラージ traditional kimusuko (left) and スポーツベット アービトラージ proportion of a vertical louver with each part as a parameter (right).

Based on previous research, スポーツベット アービトラージ "rate of visibility" was evaluated to see how much of スポーツベット アービトラージ outdoor scenery can be seen from indoors through スポーツベット アービトラージ louvers. スポーツベット アービトラージ "solar shielding effect" was evaluated based on スポーツベット アービトラージ cumulative amount of solar radiation in summer. For "brightness," we performed quantitative evaluation using brightness images, as was done for スポーツベット アービトラージ coffered ceiling.

Various simulations of スポーツベット アービトラージ louver optimization study process (top), cumulative solar radiation (left), rate of visibility (center), and brightness (right)

By integrating these individual environmental evaluations related to vision, heat, and light via Shimz Explorer6, we selected a high-performance louver shape that satisfies each criterion in a well-balanced manner, from among スポーツベット アービトラージ large number of possible proposals.

Narrowing down スポーツベット アービトラージ solution using Shimz Explorer

5 Rate of visibility: Based on Takashi Morioka's "Basic Research on スポーツベット アービトラージ Relationship between スポーツベット アービトラージ Degree of Visibility and スポーツベット アービトラージ Aperture Ratio of スポーツベット アービトラージ Lattice" (Architectural Institute of Japan Conference Academic Lecture Abstracts 2011.8), it represents how much of スポーツベット アービトラージ outdoor scenery can be seen through スポーツベット アービトラージ lattice.
6 Shimz Explorer: A tool for narrowing down スポーツベット アービトラージ optimum solution using スポーツベット アービトラージ Brute Force Method7. (Developed in cooperation with: Thornton Tomasetti / CORE Studio, Algorithm Design Lab)
7 A method of narrowing down スポーツベット アービトラージ solution by setting multiple target values from スポーツベット アービトラージ vast number of parametrically generated possibilities.

Verify appearance of スポーツベット アービトラージ optimal shape

We output several louver shape options on a 3D printer and confirmed how スポーツベット アービトラージ complex shapes derived from computational design would appear in a real environment.

Output complex shapes with a 3D printer

Verification of appearance by 3D printed model

Architectural
Design

Shinya Okazaki

Structural
Design

Takashi Akiyama


Computational
Design

Mitsuhiro Kuroki

Computational
Design

Nozomu Ota

Computational
Design

Shintaro Maki

With スポーツベット アービトラージ theme of building skin design that connects to スポーツベット アービトラージ history of Kanazawa, we took on スポーツベット アービトラージ challenge of adding new value to スポーツベット アービトラージ traditional forms of スポーツベット アービトラージ coffered ceiling and kimusuko by making full use of スポーツベット アービトラージ latest analysis technology. By performing a digital quantitative evaluation of スポーツベット アービトラージ light environment and structure, and searching for スポーツベット アービトラージ optimum shape, we feel we were able to breathe new life into traditional proportions and functions and modify them into forms suitable for contemporary times.