【創(chuàng)新的外掛材料】

水立方

　　“水立方”不僅是一幢優(yōu)美和復(fù)雜的建筑，她還能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，為人們提供記憶的載體。因此設(shè)計(jì)中不僅利用水的裝飾作用，同時(shí)還利用其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。采用在整個(gè)建筑內(nèi)外層包裹的ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)是一種輕質(zhì)新型材料，具有有效的熱學(xué)性能和透光性，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，冬季保溫、夏季散熱，而且還會(huì)避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳中心內(nèi)部環(huán)境的侵蝕。更神奇的是，如果ETFE膜有一個(gè)破洞，不必更換，只需打上一塊補(bǔ)丁，它便會(huì)自行愈合，過(guò)一段時(shí)間就會(huì)恢復(fù)原貌！

　　國(guó)際上在建筑使用膜結(jié)構(gòu)時(shí)，多用的是PTFE膜，這是一種纖維材料，特點(diǎn)是不透明，但是，使用技術(shù)比較成熟。而“水立方”使用的是ETFE膜，這是一種透明膜，能為場(chǎng)館內(nèi)帶來(lái)更多的自然光。在國(guó)內(nèi)對(duì)這種薄膜結(jié)構(gòu)的理論研究幾乎就是空白。

　　2006年德國(guó)世界杯主要賽場(chǎng)之一的慕尼黑安聯(lián)體育場(chǎng)也使用了ETFE氣枕式外墻，但與水立方相比，兩者的區(qū)別在于，德國(guó)安聯(lián)體育場(chǎng)的氣枕覆蓋面積為6萬(wàn)平方米，而水立方則達(dá)到為10萬(wàn)平方米；安聯(lián)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)是單層氣枕并且是規(guī)則排列的，水立方則是雙層氣枕，并且?guī)缀鯖](méi)有形狀相同的兩個(gè)氣枕。

　　按照設(shè)計(jì)方案，水立方的內(nèi)外立面膜結(jié)構(gòu)共由3065個(gè)氣枕組成(其中最小的1-2平方米，最大的達(dá)到70平方米)，覆蓋面積達(dá)到10萬(wàn)平方米，展開(kāi)面積達(dá)到26萬(wàn)平方米，是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程，也是惟一一個(gè)完全由膜結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行全封閉的大型公共建筑。無(wú)論對(duì)設(shè)計(jì)還是施工、使用都是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，對(duì)ETFE膜的材料、通風(fēng)空調(diào)、防火、聲、光、電的控制等技術(shù)提出了一個(gè)難度很大的課題。

　　【新型環(huán)保設(shè)計(jì)】

　　游泳中心內(nèi)的游池應(yīng)用了許多創(chuàng)新式的設(shè)計(jì)，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點(diǎn)池岸，視覺(jué)和聲音發(fā)出信號(hào)等。還有一些高科技設(shè)備，如確定運(yùn)動(dòng)員相對(duì)位置的光學(xué)裝置、多角度三維圖像放映系統(tǒng)等，這些裝置將幫助觀眾更好地觀看比賽。

　　在設(shè)計(jì)中還充分考慮了環(huán)保的需要。為了減少二氧化碳的產(chǎn)生，在設(shè)計(jì)中減少了電的使用。利用太陽(yáng)能電池提供電力。大幅地使用了新型材料，使空調(diào)和照明負(fù)荷降低了20%-30%。另外，游泳中心消耗掉的水分將有80%從屋頂收集并循環(huán)使用，這樣可以減弱對(duì)于供水的依賴和減少排放到下水道中的污水。系統(tǒng)對(duì)廢熱進(jìn)行回收，熱回收冷凍機(jī)的應(yīng)用一年將節(jié)省60萬(wàn)度電。還有現(xiàn)代化消防裝置為建筑量身定做，比常規(guī)設(shè)施節(jié)約74%。

　　在建筑節(jié)能上，“水立方”的設(shè)計(jì)也有獨(dú)到之處。在“水立方”總共8萬(wàn)平方米的建筑面積中，3萬(wàn)平方米屋頂將使雨水的收集率達(dá)到100%，而這些雨水量相當(dāng)于100戶居民一年的用水量；在光的利用上，由于“水立方”采用了特殊的膜材料和相應(yīng)的技術(shù)，使得該場(chǎng)館每天能夠利用自然光的時(shí)間達(dá)到了9.9小時(shí)，一年下來(lái)，8萬(wàn)平方米的“水立方”將節(jié)約大量的電力資源。

　　科研創(chuàng)新是“水立方”建筑設(shè)計(jì)中的一大亮點(diǎn)，它所采用的特殊膜材料、鋼結(jié)構(gòu)，以及室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)，在奧運(yùn)場(chǎng)館建筑歷史當(dāng)中很多都是空白，因此，科技創(chuàng)新成為 “水立方”建設(shè)工作中的重頭戲，經(jīng)過(guò)參建各方共同努力，“水立方”項(xiàng)目中經(jīng)國(guó)家有關(guān)部門批準(zhǔn)立項(xiàng)的科研項(xiàng)目達(dá)到10多項(xiàng)，此外，“水立方”的建設(shè)還產(chǎn)生了類似項(xiàng)目的施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

　　【人性化的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)】

水立方

　　“水立方”設(shè)計(jì)注重細(xì)節(jié)，充分考慮運(yùn)動(dòng)員和觀眾需求，體現(xiàn)了北京奧運(yùn)會(huì)“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的三大理念。

　　作為奧運(yùn)會(huì)的比賽場(chǎng)館，國(guó)家游泳中心首先要滿足奧運(yùn)會(huì)期間的比賽需要�！八�立方”的設(shè)計(jì)將盡可能的讓運(yùn)動(dòng)員在這里感到舒適，讓觀眾感到舒適。而這種舒適往往來(lái)自很小的細(xì)節(jié)。“水立方”擁有跳水池、比賽池、熱身池，這些池子的水溫及其所在廳的溫度沒(méi)有太大的差異，這就為運(yùn)動(dòng)員穩(wěn)定發(fā)揮創(chuàng)造了良好條件。

　　此外，“水立方”在地面的設(shè)計(jì)上也花費(fèi)了不少心思，由于比賽池和熱身池中間有一定距離，運(yùn)動(dòng)員在這兩池之間往往是赤腳往返，“水立方”對(duì)這段路程的地面做了特殊、細(xì)致的處理，屆時(shí)，“運(yùn)動(dòng)員走過(guò)去都很舒適”，不會(huì)覺(jué)得腳涼。

　　防雷設(shè)計(jì)：

　　“水立方”與“鳥(niǎo)巢”相似，也是采用了傳統(tǒng)的防雷技術(shù)。 “水立方”的地下及基礎(chǔ)部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上部分是鋼網(wǎng)架，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋通過(guò)焊接連接，共同形成了一個(gè)立方體的籠子。屋面上，鑲嵌、固定一塊塊充氣枕的是槽形的鋼構(gòu)件，鋼構(gòu)件又寬又厚，與“水立方”四壁的鋼網(wǎng)架焊接為一體，支撐著整個(gè)屋頂。雷雨天氣里，這些鋼構(gòu)件的作用更是非同小可。它們一方面作為天溝，收集、排除屋面的雨水；同時(shí)又充當(dāng)了接閃器，及時(shí)將雷電流引到“籠式避雷網(wǎng)”，保護(hù)整個(gè)建筑物的安全。這是一個(gè)非常理想的“籠式避雷網(wǎng)”，完全依靠建筑物自身結(jié)構(gòu)中的材料，無(wú)須單獨(dú)架設(shè)避雷針、做引下線或接地體，屋面沒(méi)有突出的避雷針或避雷帶，既經(jīng)濟(jì)美觀又安全可靠。

　　抗震設(shè)計(jì)：

　　“水立方”是典型的外柔內(nèi)剛。外部只看到充氣薄膜，好像弱不禁風(fēng)，而支撐這些薄膜的是堅(jiān)實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)，里面觀眾看臺(tái)和室內(nèi)建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)�！八�立方”的墻壁和天花板由1.2萬(wàn)個(gè)承重節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)的網(wǎng)狀鋼管組成，這些節(jié)點(diǎn)均勻地分擔(dān)著建筑物的重量，使其堅(jiān)固得足以經(jīng)受住北京最強(qiáng)的地震�！八�立方”的地下部分是鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)，在澆筑混凝上的時(shí)候，在每根鋼桂的位置都設(shè)置了預(yù)埋件(上部為鋼塊)，鋼結(jié)構(gòu)的鋼柱與這些預(yù)埋件牢固的焊接在一起，就這樣，地上部分的鋼結(jié)構(gòu)與地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)牢固的整體。正是靠著優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式和良好的整體性，“水立方”才擁有了“過(guò)硬的身體”，達(dá)到了抗震8級(jí)烈度的標(biāo)準(zhǔn)。