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国家游泳中心的设计方案,是经全球设计竞赛产生的“水的立方”([H2O]3)方案。
该方案由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW建筑师事务所、ARUP澳大利亚有限公司联合设计。
其中中方设计者:
中建国际(深圳)设计顾问有限公司总裁、总建筑师赵小钧、总工程师毛红卫,PTW建筑事务所的两名主设计师为约翰·保林 (John Pauline)与托比·王(Toby Wong)。
设计体现出 [H2O]3(“水立方”)的设计理念,融建筑设计与结构设计于一体,设计新颖,结构独特,与国家体育场比较协调,功能上完全满足2008年奥运会赛事要求,而且易于赛后运营。
这个看似简单的“方盒子”是中国传统文化和现代科技共同“搭建”而成的。
中国人认为:
没有规矩不成方圆,按照制定出来的规矩做事,就可以获得整体的和谐统一。
在中国传统文化中,“天圆地方”的设计思想催生了“水立方”,它与圆形的“鸟巢”——国家体育场相互呼应,相得益彰。
方形是中国古代城市建筑最基本的形态,它体现的是中国文化中以纲常伦理为代表的社会生活规则。
而这个“方盒子”又能够最佳体现国家游泳中心的多功能要求,从而实现了传统文化与建筑功能的完善结合。
在中国文化里,水是一种重要的自然元素,并激发起人们欢乐的情绪。
国家游泳中心赛后将成为北京最大的水上乐园,所以设计者针对各个年龄层次的人,探寻水可以提供的各种娱乐方式,开发出水的各种不同的用途,他们将这种设计理念称作“水立方”。
希望它能激发人们的灵感和热情,丰富人们的生活,并为人们提供一个记忆的载体。
为达此目的,设计者将水的概念深化,不仅利用水的装饰作用,还利用其独特的微观结构。
基于“泡沫”理论的设计灵感,他们为“方盒子”包裹上了一层建筑外皮,上面布满了酷似水分子结构的几何形状,表面覆盖的ETFE膜又赋予了建筑冰晶状的外貌,使其具有独特的视觉效果和感受,轮廓和外观变得柔和,水的神韵在建筑中得到了完美的体现。
轻灵的“水立方”能够夺魁,还在于它体现了诸多科技和环保特点。
合理组织自然通风、循环水系统的合理开发,高科技建筑材料的广泛应用,都共同为国家游泳中心增添了更多的时代气息。
泳池也应用了许多创新设计,如把室外空气引入池水表面,带孔的终点池岸,视觉和声音出发信号等,这将使比赛池成为世界上最快的泳池。
【创新的外挂材料】“水立方”不仅是一幢优美和复杂的建筑,她还能激发人们的灵感和热情,丰富人们的生活,为人们提供记忆的载体。
因此设计中不仅利用水的装饰作用,同时还利用其独特的微观结构。
采用在整个建筑内外层包裹的ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)是一种轻质新型材料,具有有效的热学性能和透光性,可以调节室内环境,冬季保温、夏季散热,而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。
更神奇的是,如果ETFE膜有一个破洞,不必更换,只需打上一块补丁,它便会自行愈合,过一段时间就会恢复原貌!
国际上在建筑使用膜结构时,多用的是PTFE膜,这是一种纤维材料,特点是不透明,但是,使用技术比较成熟。
而“水立方”使用的是ETFE膜,这是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光。
在国内对这种薄膜结构的理论研究几乎就是空白。
2006年德国世界杯主要赛场之一的慕尼黑安联体育场也使用了ETFE气枕式外墙,但与水立方相比,两者的区别在于,德国安联体育场的气枕覆盖面积为6万平方米,而水立方则达到为10万平方米;
安联运动场是单层气枕并且是规则排列的,水立方则是双层气枕,并且几乎没有形状相同的两个气枕。
按照设计方案,水立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成(其中最小的1-2平方米,最大的达到70平方米),覆盖面积达到10万平方米,展开面积达到26万平方米,是世界上规模最大的膜结构工程,也是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
无论对设计还是施工、使用都是一个极大的挑战,对ETFE膜的材料、通风空调、防火、声、光、电的控制等技术提出了一个难度很大的课题。
【新型环保设计】游泳中心内的游池应用了许多创新式的设计,如把室外空气引入池水表面,带孔的终点池岸,视觉和声音发出信号等。
还有一些高科技设备,如确定运动员相对位置的光学装置、多角度三维图像放映系统等,这些装置将帮助观众更好地观看比赛。
在设计中还充分考虑了环保的需要。
为了减少二氧化碳的产生,在设计中减少了电的使用。
利用太阳能电池提供电力。
大幅地使用了新型材料,使空调和照明负荷降低了20%-30%。
另外,游泳中心消耗掉的水分将有80%从屋顶收集并循环使用,这样可以减弱对于供水的依赖和减少排放到下水道中的污水。
系统对废热进行回收,热回收冷冻机的应用一年将节省60万度电。
还有现代化消防装置为建筑量身定做,比常规设施节约74%。
在建筑节能上,“水立方”的设计也有独到之处。
在“水立方”总共8万平方米的建筑面积中,3万平方米屋顶将使雨水的收集率达到100%,而这些雨水量相当于100户居民一年的用水量;
在光的利用上,由于“水立方”采用了特殊的膜材料和相应的技术,使得该场馆每天能够利用自然光的时间达到了99小时,一年下来,8万平方米的“水立方”将节约大量的电力资源。
科研创新是“水立方”建筑设计中的一大亮点,它所采用的特殊膜材料、钢结构,以及室内环境设计,在奥运场馆建筑历史当中很多都是空白,因此,科技创新成为 “水立方”建设工作中的重头戏,经过参建各方共同努力,“水立方”项目中经国家有关部门批准立项的科研项目达到10多项,此外,“水立方”的建设还产生了类似项目的施工验收标准。
【人性化的设计细节】“水立方”设计注重细节,充分考虑运动员和观众需求,体现了北京奥运会“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的三大理念。
作为奥运会的比赛场馆,国家游泳中心首先要满足奥运会期间的比赛需要。
“水立方”的设计将尽可能的让运动员在这里感到舒适,让观众感到舒适。
而这种舒适往往来自很小的细节。
“水立方”拥有跳水池、比赛池、热身池,这些池子的水温及其所在厅的温度没有太大的差异,这就为运动员稳定发挥创造了良好条件。
此外,“水立方”在地面的设计上也花费了不少心思,由于比赛池和热身池中间有一定距离,运动员在这两池之间往往是赤脚往返,“水立方”对这段路程的地面做了特殊、细致的处理,届时,“运动员走过去都很舒适”,不会觉得脚凉。
防雷设计:
“水立方”与“鸟巢”相似,也是采用了传统的防雷技术。
“水立方”的地下及基础部分是钢筋混凝土结构,地上部分是钢网架,钢结构与钢筋混凝土结构中的钢筋通过焊接连接,共同形成了一个立方体的笼子。
屋面上,镶嵌、固定一块块充气枕的是槽形的钢构件,钢构件又宽又厚,与“水立方”四壁的钢网架焊接为一体,支撑着整个屋顶。
雷雨天气里,这些钢构件的作用更是非同小可。
它们一方面作为天沟,收集、排除屋面的雨水;
同时又充当了接闪器,及时将雷电流引到“笼式避雷网”,保护整个建筑物的安全。
这是一个非常理想的“笼式避雷网”,完全依靠建筑物自身结构中的材料,无须单独架设避雷针、做引下线或接地体,屋面没有突出的避雷针或避雷带,既经济美观又安全可靠。
抗震设计:
“水立方”是典型的外柔内刚。
外部只看到充气薄膜,好像弱不禁风,而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构,里面观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。
“水立方”的墙壁和天花板由12万个承重节点连接起来的网状钢管组成,这些节点均匀地分担着建筑物的重量,使其坚固得足以经受住北京最强的地震。
“水立方”的地下部分是钢筋混凝上结构,在浇筑混凝上的时候,在每根钢桂的位置都设置了预埋件(上部为钢块),钢结构的钢柱与这些预埋件牢固的焊接在一起,就这样,地上部分的钢结构与地下部分的钢筋混凝土结构形成一个牢固的整体。
正是靠着优越的结构形式和良好的整体性,“水立方”才拥有了“过硬的身体”,达到了抗震8级烈度的标准。
【绿色场馆】绿色奥运、科技奥运、人文奥运,作为北京奥运会的三大核心理念,对于北京奥运会的各项工作具有纲领性指导意义。
三大理念中,首当其冲的就是绿色奥运。
从《北京奥运行动规划》中对绿色奥运的定义不难看出,实现绿色奥运的每个环节,都需要以人们具有高标准的生态素养为保障,按照标准来落实各项工作。
国家游泳中心建设主要的先进节能技术包括热泵的选用、太阳能的利用、水资源综合利用、先进的采暖空调系统,以及控制系统和其他节能环保技术,如采用内外墙保温,减少能量的损失;
采用高效节能光源与照明控制技术等。
这些新标准、新技术、新材料的采用,为我国今后建筑节能建设起到了良好的示范作用,还可进一步带动和促进我国建筑节能技术产业化的发展。
水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰当地表现“水立方”,水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子,而墙面就像一团无规则的泡泡。
这个泡泡所用的材料“ETFE”,也就是我们常说的“聚氟乙烯”。
这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,自清洁能力强。
国外的抗老化试验证明,它可以使用15至20年。
而这种材料也很结实,据称,人在上面跳跃也不会损伤它。
同时由于自身的绝水性,它可以利用自然雨水完成自身清洁,是一种新兴的环保材料。
犹如一个个“水泡泡”的ETFE膜具有较好抗压性,厚度仅如同一张纸的ETFE膜构成的气枕,甚至可以承受一辆汽车的重量。
气枕根据摆放位置的不同,外层膜上分布着密度不均的镀点,这镀点将有效的屏蔽直射入馆内的日光,起到遮光、降温的作用。
【水立方用水节水方案】泳池换水自动控制为确保“水立方”的水质达到国际泳联最新卫生标准,泳池的水将采用砂滤——臭氧——活性炭净水工艺,全部用臭氧消毒。
据介绍,臭氧消毒不仅能有效去除池水异味,而且可消除池水对人体的刺激。
此外,泳池换水还将全程采用自动控制技术,提高净水系统运行效率,降低净水药剂和电力的消耗,可以节约泳池补水量50%以上。
此外,泳池和水上游乐池将采用防渗混凝土以防渗漏。
洗澡水用于冲厕及灌溉除了泳池用水,“水立方”的其他用水也十分节约。
洗浴等废水,将经过生物接触氧化、过滤,再用活性炭吸附并消毒后,用于场馆内便器冲洗、车库地面的冲洗以及室外绿化灌溉。
仅此一项就可每年节约用水44530吨水。
此外,为了减少水的蒸发量,“水立方”的室外绿地将在夜间进行灌溉,采用以色列的微灌喷头,建成后可以节约用水5%。
卫生洁具设水表计水量为尽可能减少人们在使用时对水的浪费,“水立方”对便器、沐浴龙头、面盆等设备均采用感应式的冲洗阀,合理控制卫生洁具的出水量,并在各集中用水点设置水表,计量用水量。
预计通过这些措施,可以节水10%左右。
除了浴池用水,“水立方”还将在比赛大厅设立饮水处,为运动员和观众提供饮用水。
为避免饮水的二次污染,避免浪费,“水立方”的饮用水将采用末端直饮水处理设备。
【水立方建筑技术】膜结构建筑是21世纪最具代表性的一种全新的建筑形式,至今已成为大跨度空间建筑的主要形式之一。
它集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学与计算机技术等为一体,建造出具有标志性的空间结构形式,它不仅体现出结构的力量美,还充分表现出建筑师的设想,享受大自然浪漫空间。
在2008年的奥运会建筑设计上,膜结构应用就得到完美的体现。
“水立方”是世界上最大的膜结构工程,建筑外围采用世界上最先进的环保节能ETFE(四氟乙烯)膜材料。
国家体育馆工程承包总经理谭晓春透露,这种材料的寿命为20多年,但实际会比这个长,人可以踩在上面行走,感觉特别棒。
目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。
“水立方”整体建筑由3000多个气枕组成,气枕大小不一、形状各异,覆盖面积达到10万平方米,堪称世界之最。
除了地面之外,外表都采用了膜结构。
安装成功的气枕将通过事先安装在钢架上的充气管线充气变成“气泡”,整个充气过程由电脑智能监控,并根据当时的气压、光照等条件使“气泡”保持最佳状态。
这种像“泡泡装”一样的膜材料有自洁功能,使膜的表面基本上不沾灰尘。
即使沾上灰尘,自然降水也足以使之清洁如新。
此外,膜材料具有较好的抗压性,人们在上面“玩蹦床”都没问题,“正常的放上一辆汽车都不会压坏”。
如果万一出现外膜破裂,根据应急预案,可在8个小时内把破损的外膜修好或换新。
“水立方”晶莹剔透的外衣上面还点缀着无数白色的亮点,被称为镀点,它们可以改变光线的方向,起到隔热散光的效果。
此外,“水立方”占地78公顷,却没有使用一根钢筋,一块混凝土。
其墙身和顶棚都是用细钢管连接而成的,有12万个节点。
只有24毫米厚的膜结构气枕像皮肤一样包住了整个建筑,气枕最大的一个约9平方米,最小的一个不足1平方米。
跟玻璃相比,它可以透进更多的阳光和空气,从而让泳池保持恒温,能节电30%。
【膜结构的完美体现】膜结构建筑是21世纪最具代表性的一种全新的建筑形式,至今已成为大跨度空间建筑的主要形式之一。
它集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学与计算机技术等为一体,建造出具有标志性的空间结构形式,它不仅体现出结构的力量美,还充分表现出建筑师的设想,享受大自然浪漫空间。
在2008年的奥运会建筑设计上,膜结构应用就得到完美的体现。
“水立方”是世界上最大的膜结构工程,除了地面之外,外表都采用了膜结构———ETFE材料,蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。
国家体育馆工程承包总经理谭晓春透露,这种材料的寿命为20多年,但实际会比这个长,人可以踩在上面行走,感觉特别棒。
目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。
“考虑到场馆的节能标准,膜结构具有较强的隔热功能;
另外,修补这种结构非常方便,比如,射枪或者是尖锐的东西戳进去后,监控的电脑会自动显现出来。
如果破了一个洞,只需用不干胶一贴就行了;
膜结构还非常轻巧,并具有良好的自洁性,尘土不容易粘在上面,尘土也能随着雨水被排出。”谭晓春说,膜结构自身就具有排水和排污的功能以及去湿和防雾功能,尤其是防结露功能,对游泳运动尤其重要。
作为一个摹写水的建筑,水立方纷繁自由的结构形式,源自对规划体系巧妙而简单的变异,简洁纯净的体形谦虚地与宏伟的主场对话,不同气质的对比使各自的灵性得到趣味盎然的共生。
椰树、沙滩、人造海浪……将奥林匹克的竞技场升华为世人心目中永远的水上乐园。
“水立方”独特的结构设计思想使它具有了别具一格的视觉效果,而要完全实现建筑师的设计思想,对工程建筑人员来说,是一个不小的挑战。
ETFE项目经理詹姆斯先生说:
“我们做了很多视觉的测试,来尽量满足建筑师的这些设计哲理。
我们认为这个是最大的挑战,现在,我们觉得在这方面已经完成得相当成功了。”“水立方”是一个177米乘177米的方型建筑,高31米,看起来形状很随意的建筑立面遵循严格的几何规则,立面上的不同形状有11种。
内层和外层都安装有充气的枕头,梦幻般的蓝色来自外面那个气枕的第一层薄膜,因为弯曲的表面反射阳光,使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。
而如果置身于“水立方”内部,感觉则会更奇妙,进到“水立方”里面,你会看到,像海洋环境里面的一个个水泡一样。
工人叔叔用大量黄金建成的国家游泳中心也有着一个别具一格的名字:
水立方。
阳光下晶莹的水滴 “水立方”独特的结构设计思想使它具有了别具一格的视觉效果,而要完全实现建筑师的设计思想,对工程建筑人员来说,是一个不小的挑战。
etfe项目经理詹姆斯先生说:
“我们做了很多视觉的测试,来尽量满足建筑师的这些设计哲理。
我们认为这个是最大的挑战,现在,我们觉得在这方面已经完成得相当成功了。” “水立方”是一个177米乘177米的方型建筑,高31米,看起来形状很随意的建筑立面遵循严格的几何规则,立面上的不同形状有11种。
内层和外层都安装有充气的枕头,梦幻般的蓝色来自外面那个气枕的第一层薄膜,因为弯曲的表面反射阳光,使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。
而如果置身于“水立方”内部,感觉则会更奇妙,进到“水立方”里面,你会看到,像海洋环境里面的一个个水泡一样。
“水立方”与“鸟巢”只有一路之隔,一方一圆,一蓝一红,形成了一种微妙、均衡的关系。
中方主设计师赵小钧先生介绍说,就设计过程来说,是先有‘鸟巢’,所以,一开始做这个设计,关于如何跟‘鸟巢’形成一个和谐的、统一的、对比的、互相映衬这样一个关系,就是大家重点讨论的一个方面。
奇妙自洁不沾尘土 在今天,绿色、健康、和谐、可持续发展,是最重要的建筑设计思想,在“水立方”的设计过程中,时时处处贯穿着这些理念。
“水立方”从建筑到结构完全是一个创新的建筑,蕴涵着极高的科技含量。
它的建筑外围护 采用新型的环保节能etfe膜材料,覆盖面积达到10万平方米,是目前世界上最大的etfe应用工程。
詹姆斯先生说:
“它是一个双层etfe系统,外面一层里面一层,从这个角度来讲,它是第一个,是世界独一无二的。” 这种etfe膜材料的质量只有同等大小玻璃的1%,韧性好,又能吸收更多的阳光,并且不会自燃,另外,它们还有奇妙的自洁功能。
“它们不沾附尘土,风一吹,土就走了。”国家游泳中心总经理康伟先生说。
“智能泡泡”反光遮阳 对一个游泳池来说,它的热需求大于它的冷需求,所以工程设计之初,就要考虑它的整体热负荷问题。
“水立方”晶莹通透的结构特征不仅可以给人带来美丽的视觉感受,而且具有极高的实用性,外面的阳光可以直接进入室内,给游泳池和室内空气加热。
而在夏天,“水立方”的“智能泡泡”系统可以通过不同朝向、不同密度的反光斑点,以及在内外两层泡泡之间实现互相通风的技术手段,来改变遮阳系数,降低它的冷负荷,达到低温的目的。
同时,“水立方”内部的空调系统也充分考虑到了节能和环保的问题,工程设计者实现了分层空调、分区空调这样一个概念,通过技术手段来降低了“水立方”里的空调能耗。
覆盖计划大量节水 北京是个比较缺水的城市,而拥有三个巨大游泳池的水立方,每小时蒸发掉的水就要超过一吨。
有没有可能避免这种浪费呢?关于这一点,“水立方”的建设者们在设计之初就有过周全的考虑。
他们考虑把游泳池的整个池水进行覆盖,也就是在游泳池不用的晚上用塑料布或其他材料覆盖。
覆盖计划包括了整个“水立方”的比赛池、戏水大厅等,如此一来就可以节约大量的水。
除此之外,“水立方”的另一个环保功能是收集和循环雨水,这是充分体现“水立方”科技、绿色设计思想的一个技术亮点。
落到水立方房顶上的雨水会被汇集到建筑物下面的一个中心储蓄池中。
这些被收集来的雨水将被循环利用。
这一点,也在“鸟巢”工程中充分考虑到。
验收标准专门制定 无论是外部形状还是内部结构,水立方都是中国建筑史上的一个创新之作。
而它的施工过程,更是中国的工程技术人员填补一系列国家行业空白的过程。
国家游泳中心项目执行经理候本才先生介绍说:
“按照以往我们的施工惯例,我们都是有标准可以依据的,就说咱们国家要么有国标,要么有行业标准或者是地方标准,最起码的要企业标准。
那么现在我们这个工程,钢结构和模结构,像所有这些相关标准都没有,就不知道应该干成什么样。” 在这样的技术空白背景下,就需要建设者们在正式施工前,先制定出一个施工组织设计大纲。
国内众多专家经过近10轮的修改,最终确定了这份方案。
包括钢结构的加工、定位、安装、焊接、以及最后的卸载等众多难题,全部得到解决。
为了保证工程质量,还专门制定了针对“水立方”的验收标准。
候本才先生说:
“我们参照了现行的一些标准,再结合这个项目的自身特点,重新编制了一份工程验收标准,完全针对国家游泳中心钢结构的验收标准。
这样的话就知道怎么干了,也知道该干成什么样了,这也是经过了一个很曲折的过程。” 奥运后的水上娱乐中心 在“水立方”工程建成以后,除了承担比赛任务,还将具有众多附加功能,比如戏水乐园、健身俱乐部等等。
把这些比较长期的规划事先考虑进去,就确保了,即使在2008年的奥运会比赛结束以后,“水立方”仍然会创造可观的经济价值。

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其它回答
猪/婆娘

立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。
“水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子,而墙面就像一个个无规则的泡泡。
这些泡泡所用的材料“ETFE”,这种材料的耐腐蚀性、保温性俱佳,自洁能力强。
国外的抗老化试验证明,它可以使用15至20年。
“水立方”设计采用了泡沫理论,建筑外墙分布着3000个不规则的气枕,即使出现外膜破裂,8小时内就可以将破损的外膜修补或更换。
ETFE膜立面装配系统在国家游泳中心的运用、尝试是迄今世界上规模最大、构造最复杂、技术综合最全面的一次。
游泳馆不断掉水滴会影响到运动员的训练和比赛,北京国家游泳中心有限责任公司董事长康伟7日在新闻发布会上表示,“水立方”运用温度控制技术,确保不会出现“结露”、掉水滴现象。
“运动员一抬头,正好有个水滴掉下来,这是不可想象的。”康伟说,“其实控制措施也很简单,就是通过空调系统控制住室内外温差,就不会出现结露、掉水滴现象了。” 据了解,技术人员每天会实时监控“水立方”的温度、湿度情况,随时调控温度,避免室内外温差过大。
北京奥运会开幕式在即,紧邻“鸟巢”的“水立方”外体采用膜材料,到时要燃放大量焰火,会不会造成“水立方”的损毁呢?康伟解释说,“水立方”采用的ETFE膜材料是一种高科技产品,是阻燃、难燃材料,熔点为275℃,所以很难着火,也不会产生熔滴。
国家游泳中心也有着一个别具一格的名字:
水立方。
阳光下晶莹的水滴 “水立方”独特的结构设计思想使它具有了别具一格的视觉效果,而要完全实现建筑师的设计思想,对工程建筑人员来说,是一个不小的挑战。
etfe项目经理詹姆斯先生说:
“我们做了很多视觉的测试,来尽量满足建筑师的这些设计哲理。
我们认为这个是最大的挑战,现在,我们觉得在这方面已经完成得相当成功了。” “水立方”是一个177米乘177米的方型建筑,高31米,看起来形状很随意的建筑立面遵循严格的几何规则,立面上的不同形状有11种。
内层和外层都安装有充气的枕头,梦幻般的蓝色来自外面那个气枕的第一层薄膜,因为弯曲的表面反射阳光,使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。
而如果置身于“水立方”内部,感觉则会更奇妙,进到“水立方”里面,你会看到,像海洋环境里面的一个个水泡一样。
“水立方”与“鸟巢”只有一路之隔,一方一圆,一蓝一红,形成了一种微妙、均衡的关系。
中方主设计师赵小钧先生介绍说,就设计过程来说,是先有‘鸟巢’,所以,一开始做这个设计,关于如何跟‘鸟巢’形成一个和谐的、统一的、对比的、互相映衬这样一个关系,就是大家重点讨论的一个方面。
奇妙自洁不沾尘土 在今天,绿色、健康、和谐、可持续发展,是最重要的建筑设计思想,在“水立方”的设计过程中,时时处处贯穿着这些理念。
“水立方”从建筑到结构完全是一个创新的建筑,蕴涵着极高的科技含量。
它的建筑外围护 采用新型的环保节能etfe膜材料,覆盖面积达到10万平方米,是目前世界上最大的etfe应用工程。
詹姆斯先生说:
“它是一个双层etfe系统,外面一层里面一层,从这个角度来讲,它是第一个,是世界独一无二的。” 这种etfe膜材料的质量只有同等大小玻璃的1%,韧性好,又能吸收更多的阳光,并且不会自燃,另外,它们还有奇妙的自洁功能。
“它们不沾附尘土,风一吹,土就走了。”国家游泳中心总经理康伟先生说。
“智能泡泡”反光遮阳 对一个游泳池来说,它的热需求大于它的冷需求,所以工程设计之初,就要考虑它的整体热负荷问题。
“水立方”晶莹通透的结构特征不仅可以给人带来美丽的视觉感受,而且具有极高的实用性,外面的阳光可以直接进入室内,给游泳池和室内空气加热。
而在夏天,“水立方”的“智能泡泡”系统可以通过不同朝向、不同密度的反光斑点,以及在内外两层泡泡之间实现互相通风的技术手段,来改变遮阳系数,降低它的冷负荷,达到低温的目的。
同时,“水立方”内部的空调系统也充分考虑到了节能和环保的问题,工程设计者实现了分层空调、分区空调这样一个概念,通过技术手段来降低了“水立方”里的空调能耗。
覆盖计划大量节水 北京是个比较缺水的城市,而拥有三个巨大游泳池的水立方,每小时蒸发掉的水就要超过一吨。
有没有可能避免这种浪费呢?关于这一点,“水立方”的建设者们在设计之初就有过周全的考虑。
他们考虑把游泳池的整个池水进行覆盖,也就是在游泳池不用的晚上用塑料布或其他材料覆盖。
覆盖计划包括了整个“水立方”的比赛池、戏水大厅等,如此一来就可以节约大量的水。
除此之外,“水立方”的另一个环保功能是收集和循环雨水,这是充分体现“水立方”科技、绿色设计思想的一个技术亮点。
落到水立方房顶上的雨水会被汇集到建筑物下面的一个中心储蓄池中。
这些被收集来的雨水将被循环利用。
这一点,也在“鸟巢”工程中充分考虑到。
验收标准专门制定 无论是外部形状还是内部结构,水立方都是中国建筑史上的一个创新之作。
而它的施工过程,更是中国的工程技术人员填补一系列国家行业空白的过程。
国家游泳中心项目执行经理候本才先生介绍说:
“按照以往我们的施工惯例,我们都是有标准可以依据的,就说咱们国家要么有国标,要么有行业标准或者是地方标准,最起码的要企业标准。
那么现在我们这个工程,钢结构和模结构,像所有这些相关标准都没有,就不知道应该干成什么样。” 在这样的技术空白背景下,就需要建设者们在正式施工前,先制定出一个施工组织设计大纲。
国内众多专家经过近10轮的修改,最终确定了这份方案。
包括钢结构的加工、定位、安装、焊接、以及最后的卸载等众多难题,全部得到解决。
为了保证工程质量,还专门制定了针对“水立方”的验收标准。
候本才先生说:
“我们参照了现行的一些标准,再结合这个项目的自身特点,重新编制了一份工程验收标准,完全针对国家游泳中心钢结构的验收标准。
这样的话就知道怎么干了,也知道该干成什么样了,这也是经过了一个很曲折的过程。” 奥运后的水上娱乐中心 在“水立方”工程建成以后,除了承担比赛任务,还将具有众多附加功能,比如戏水乐园、健身俱乐部等等。
把这些比较长期的规划事先考虑进去,就确保了,即使在2008年的奥运会比赛结束以后,“水立方”仍然会创造可观的经济价值。
参考资料:
座巨大的占地面积近8万平方米的蓝色水晶宫殿式的建筑——国家游泳中心(“水立方”)是一个关于水的建筑。
“水”是这个建筑的灵魂,“方”来自中国文化的“天圆地方”概念。
传统建筑哲学将“水”的优雅与灵动完美地表现出来。
白天,“水立方”淡蓝色的“外衣”沐浴明媚的阳光,在蓝天白云的映衬下,一片柔和温润,如诗如画;
夜晚,华灯闪耀,“水立方”气泡流光溢彩,这座湛蓝的水晶宫殿更加纯净、柔美,魅力无穷。
这座晶莹剔透的建筑,以巧夺天工的设计、纷繁自由的结构、简洁纯净的造型、环保先进的科技,成为百年奥运建筑史上的经典,成为北京乃至世界建筑史上的标志性建筑。
科技场馆 臭氧杀菌新技术 “水立方”的水处理系统的规模创下了历届奥运纪录。
安装在地下设备间里的巨大的水处理系统将全程采用自动控制技术,确保池水每6小时循环一次,精密的设备还能直接处理运动员遗留在水中的油脂。
目前,水立方采用的负压工艺、反渗透等技术,已被应用到新的海水淡化处理领域。
紫外线和臭氧都能杀死细菌和病毒,但是臭氧杀菌能力是紫外线的10倍,经过这套水处理系统处理之后,“水立方”的水如果人不进去游泳的话,完全可以达到直接饮水的标准,比自来水更干净。
离经叛道的建筑结构 120年前,物理学家凯尔文爵士问道:
“如果将三维空间细分为若干个小部分,要保证每个部分体积相等,相互接触面积最小,这些细小的部分应该是什么形状?”这个问题至今没有终结答案。
1993年,爱尔兰物理学家威尔莱和弗兰提出的14面体与12面体的结构组合是到目前为止最理想的方案。
于是,泡沫结构理论促成了一处离经叛道的建筑,它就是水立方。
它的设计应用泡沫结构原理,一个个12与14面体的气泡连续组成的四方体简约又高贵,碧澄天色的投影为之镀上纯净优雅的自然。
三维空间内各部分的接触表面积最小,运用到钢结构中,所用的钢材就最省。
共由3000多个气枕组成,覆盖面积达到11万平方米的“水立方”膜结构,是世界上规模最大的膜结构工程,也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
新型材料的应用 ETFE膜具有较好延展、抗压性,充气后,每块膜都能承受一辆汽车的重量,暴雨、冰雹、沙尘暴就更没的说了。
此外,膜的延展性非常好,耐火性、耐热性都很明显。
它可以拉到本身的3到4倍长都不会断裂,燃点在715°以上才能烧成一个窟窿,但是不扩散,也没有烟,也没有燃烧物掉下去。
“水立方”的外墙膜有一定厚度,但假如刻意破坏也会破裂,专用胶布就可轻易修复。
ETFE膜有很强的自洁性,由于这种材料的摩擦系数很小,尘土不容易粘在上面。
即使粘上的尘土,只要下点小雨,立刻就能将膜冲洗得干干净净。
“泡泡”之间的凹陷处也有助于积水分流,这样就不会因为积水而滋生霉菌。
绿色场馆 节能 “水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上都镀着密度不等的小镀点,以控制膜的透光度,减少阳光带来的热量,以免室内温度过高。
透过的阳光在室内会形成舒适的温室效应,保持室内的温暖,能节省约30%的能源。
这些“镀点”布成的点阵,就像一把把遮阳伞,把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外;
而在一把把“遮阳伞”之间,所需光线可以自由通过,保证场馆的温度和采光。
“水立方”是个节能省电的场馆,不仅有雨水回收系统,还自建了中水站和水晶水循环处理系统,雨水利用率约为0.76。
和谐 场馆内的固定位置还安装了吸声的材料,这些地方包括体育馆的内墙、看台、坐椅等地方。
对于声音来说,遇到的东西重量越大,材料越多,声音的传导性就越差,吸声的性能就越好,不会产生回响、共振等现象。
这些措施的采用,将保证观众们在为比赛热烈欢呼的同时,不为噪音所困扰。
人文场馆 处处为观众 “水立方”里有一排排用五彩灯管点缀的饮水龙头,这就是“水立方”为观众提供的直饮水。
在“水立方”内,像这样方便观众的设施比普通场馆多出近一倍。
而且每一处都用五彩灯光点缀,极好辨认,观众在比赛期间口渴时,可直接饮用,极大地满足了观众的需求。
“水立方”在无障碍设施上面也考虑周全,供残疾人乘坐的电梯关门速度较只供健全人乘坐的电梯慢很多,这样就能方便残疾人安全便捷地乘坐。
此外,在观众看台横向走廊的护栏每隔一段便会有一个向外的突起,大小刚好可以容纳一辆轮椅,这样的设置可以使残疾人观众在通过走廊时与其他人相互避让,不至于造成拥堵。
冬暖夏凉 “水立方”在室内环境的设计上充分考虑了运动员和观众的需要,两层气枕间的空厢是封闭的,形成了一个隔热的单元。
在游泳中心外围的底部,有一个一米多高的百叶通风口,可以将内外互相连通,通过换气将热量排出,起到降温的效果。
而在冬季,百叶通风口也将封闭,以保证室内的温度。
比赛大厅、戏水大厅都采用了百叶自然进风、上部机械排风,可替代强制新风量。
从施工开始,场馆就进行了全过程的健康监测。
这样,能够真实地记录并分析结构的风压和脉动以及温度场的变化,从而确保室内环境冬暖夏凉。
关怀运动员 “水立方”拥有跳水池、比赛池、热身池,这些池子的水温在27℃左右,对于比赛和训练中的运动员来说,是非常舒服的。
观众座席区的温度为18℃-20℃,在加上50%-60%的空气湿度,会给观众带来不一样的心情,让人的心情不由自主地明朗起来。
对于所有运动员能触及的地方,“水立方”对其的地面都做了特殊、细致地处理,铺设了人造石地砖。
奥运会期间,“运动员走过去都很舒适”,不仅不会觉得脚凉,而且还有种舒适的感觉。
(图)地点:
奥林匹克公园场地类型:
新建比赛场馆奥运用途:
游泳、跳水、花样游泳残奥用途:
游泳、跳水、花样游泳建筑面积(M2):
79532固定座位:
4000个(永久)2000个(可拆)临时座位数:
1.1万个建设开工时间:
2003年12月24日完工时间:
2008年1月28日

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高级将领

问题:??
将流体(主要指空气)引入建筑和工程结构的创举,被学界认为是继石材、木材、钢材、陶材(含玻璃)和柔性材料(皮革、纤维织物等膜制品)等五种传统材料结构之后的第六种革命性结构材料,并且被学界公认为最有可能应用于外太空建筑的主要结构材料。
取之不尽、用之不竭、价格低廉,由于实在 太过平常,空气在一般人眼里往往被忽略。
空气还具备另一个同样被设计师忽略的工程性能——控制灵活。
温度、压力,这些最基本的物理参数,都可以成为控制空气结构性能的要素。
“水立方”正是这样以空气为结构主体超前于时代的建筑。
“水泡”外观独具一格 “水立方”最大的设计特色是建筑的表层设计。
内在的浪漫是靠自由的结构和ETFE薄膜气泡营造的。
“水立方”的膜结构,是国际上建筑面积最大、功能要求最复杂的膜结构系统。
独特的结构设计创意来自于水泡的构造。
这是一种消解了建筑固有几何关系的自然形态,但它仍然是有严格逻辑的。
“水立方”结构几何形体的基本模型是Arup的工程师基于Weaire-Phelan多面体组合建立起来的,这种模式精彩地表达了规则与自由间的对立关系,非常契合整个建筑的思维方式。
实际的几何形体构建方式是这样的:
一个12面体作为一个几何单元,以每个边线作为钢杆件,在空间中互相拼合,形成空间钢框架体系,也就是我们之前所说的改良Weaire-Phelan多面体阵列。
设想如果这种体系没有边界,它将是一种单元无限重复的空间结构框架。
我们将这种框架在空间上设定一个角度,实际上工程师是把这个框架围绕空间坐标系中的x=y=z的矢量轴旋转一个合适的角度,然后用建筑体的六个表面将这个框架切割,建筑以外和内部空间的多面体除去后,就形成了建筑的屋面和墙体结构。
由于角度的作用,每一个作为结构几何单元的12面体与建筑表面相切的位置不同,会呈现不同形状大小的切面。
所以我们在建筑外立面上看到的便是一种自然状态的若干多边形组成的图案。
每一个多变形上覆盖一个ETFE气泡,这就是“水泡”的外观。
可以看到,这种结构体系一直是在理性与规则中操作的,仅仅是在形成结果的最后一个环节,呈现出自然的状态。
演绎出人与水的和谐 值得一提的是,前面所说的切割面与结构框架的角度。
沿空间坐标系中的x=y=z的矢量轴旋转的这一角度,与几何单元存在巧妙的关系,可以使得外观的自由图案以一定范围做四方连续的重复。
也就是说,建筑的各个立面以及屋顶上的多边形图案是以我们不易察觉的方式重复出现的。
这样的设计为更好地将设计图纸实施为具体的建筑实体带来了很大方便。
重复意味着标准化批量生产,特别尺寸的钢结构杆件被尽可能减少了,材料加工造价和人工拼装难度也大幅度降低了。
这一结构解决方案,使建筑内在逻辑得到了强化和尊重,用技术将建筑艺术与绘画、雕塑等纯艺术形态分离开来。
成本的控制、施工的可行性都使“水立方”具有相当好的工程意义。
纷繁的结构形式,严谨的设计体系,对规划巧妙而简单的变异,演绎出人与水之间的亲切对话。
在奥运会后,“水立方”将以椰树、沙滩、人造海浪等将奥林匹克的竞技场升华为人们心中永远的水上乐园。
赛后将成市民水上游乐中心 美丽的外表,优良的特性,使ETFE膜气枕带着梦幻的色彩装饰着国家游泳中心乃至奥林匹克公园。
而材料本身的缺陷,也被工程师们通过各种巧妙的方法弥补了。
科技真正将建筑的实用性和美结合在了一起,使“水立方”不论在建筑立意、环保、使用功能上都有着出色的表现,成为了北京奥运会场馆中又一个令人惊叹的建筑。
众多的创新科技运用使“水立方”凸显于其他场馆,难怪美国著名科普杂志《大众科学》将其评为“2006年度100项最佳科技成果”之一。
现代奥运已超越纯竞技体育的意义而成为世界性的体育盛会,是社会、文化、科技的综合展示场。
对中国对北京更有深刻的精神意义。
基于这种考虑,在满足2008年奥运会比赛需要以后,国家游泳中心将成为多功能的大型水上运动中心,举办国际国内大型水上比赛,并且开始为公众服务。
赛后的运营主体是人造冲浪海滩,围绕它的还有种类繁多的水上娱乐、健身、培训等设施,开放后是北京最大型、最全面的市民水上游乐中心。
赛场北侧的座椅拆除后,形成独立的高级水上健身会所。
南侧的临时座椅拆除后,形成连接东侧主场轴线和西侧商业区的步行街。
步行街一边有餐饮、酒吧、商场、电影院等设施,一边是椰林掩映下的冲浪沙滩,这将是奥运公园一带颇具特色的城市空间。
科学选材成就冠军梦想 随着计算机技术在体育训练领域的广泛应用,陈旧的选拔运动员模式终于被打破了,眼光、经验,这些传统的后备人才挑选要素成为了过去式。
从运动训练学角度来看,选材的实质就是根据数据做出预测。
只有在大面积选材,有成百上千的对象需要考核测试的时候,计算机的优势才会浮出水面,显山露水。
计算机选材系统能够对被测试者进行各种生理指标和心理素质的测试,为选拔运动员提供摄氧量、神经类型、身高趋势、营养状况等科学数据,这些指标通过肉眼是没有办法衡量的,而教练员可以通过对各项数据的综合判定,进行人员上的取舍。
澳大利亚游泳名将“鱼雷”索普、美国游泳天才少年菲尔普斯都是天生的游泳好手,因为他们有着作为游泳运动员最完美标准的体型、宽阔的肩膀、大手大脚等等;
或者说美国篮球运动员科比因为有长于一般人的跟腱、纤细但是富含肌肉的小腿、惊人的臂展等。
这些归纳起来可以称作某项运动对某人的“适应度”或者“可塑性”。
索普和菲尔普斯就是对游泳这项运动的适应度很高,可塑性很强;
而科比则是对篮球这项运动的适应度高,在这方面可塑性强。
现在,我们在计算机的协助下,可以更有针对性地寻求某项运动对某人的“适应度”和“可塑性”,整个过程是这样的:
在设定好的计算机中输入运动员的体型和体能资料,包括年龄、性别、身高、体重、胸围、反复横跳、垂直跳等内容,计算机经过对这些资料进行分析处理,屏幕上就会出现某人最适合的运动项目是什么,其次是什么,再其次是什么的答案。
日本优秀的马拉松运动员宗茂就曾经接受过这种计算机系统的测试,当时输入的资料是:
身高178米、体重61公斤、胸围87厘米、背肌140公斤、握力49公斤、俯卧上体抬起56厘米、站立前屈11厘米、肺活量5320毫升。
随着这些信息的输入,屏幕上显示出了宗茂对28个项目的适应度和可塑度,在这些项目当中,马拉松显示为最高值,其次是竞走项目。
这充分说明了宗茂从事马拉松运动的正确性,如果他从事竞走运动,也有可能成为一名优秀的运动员。
计算机系统的科学性、准确性也就不言而喻了。
当然,运用计算机系统进行选材不是都那么简单,随着科技的不断发展,还会出现更多的新软件、新系统,可以进行更加精密准确的测试,但是归根结底,它们都是通过对被测试者的各种心理、生理指标进行分析,再根据内定的标准和统计规律得出的结论,就算一个人对某项运动拥有再高的天赋、适应度和可塑度,不经过艰苦、科学、系统、长期的训练,只想坐享其成也是绝对不可能的。
正是奥林匹克“更高、更快、更强”的拼搏精神,激励着不同国家、不同肤色的人们为着同一个梦想而不断努力着。
只有科学的挑选加上科学的训练,才会创造奇迹,书写新的历史。
用人的智慧铸件的伟大工程一砖一瓦建成的国家游泳中心也有着一个别具一格的名字:
水立方。
阳光下晶莹的水滴 “水立方”独特的结构设计思想使它具有了别具一格的视觉效果,而要完全实现建筑师的设计思想,对工程建筑人员来说,是一个不小的挑战。
ETFE项目经理詹姆斯先生说:
“我们做了很多视觉的测试,来尽量满足建筑师的这些设计哲理。
我们认为这个是最大的挑战,现在,我们觉得在这方面已经完成得相当成功了。” “水立方”是一个177米乘177米的方型建筑,高31米,看起来形状很随意的建筑立面遵循严格的几何规则,立面上的不同形状有11种。
内层和外层都安装有充气的枕头,梦幻般的蓝色来自外面那个气枕的第一层薄膜,因为弯曲的表面反射阳光,使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。
而如果置身于“水立方”内部,感觉则会更奇妙,进到“水立方”里面,你会看到,像海洋环境里面的一个个水泡一样。
“水立方”与“鸟巢”只有一路之隔,一方一圆,一蓝一红,形成了一种微妙、均衡的关系。
中方主设计师赵小钧先生介绍说,就设计过程来说,是先有‘鸟巢’,所以,一开始做这个设计,关于如何跟‘鸟巢’形成一个和谐的、统一的、对比的、互相映衬这样一个关系,就是大家重点讨论的一个方面。
奇妙自洁不沾尘土 在今天,绿色、健康、和谐、可持续发展,是最重要的建筑设计思想,在“水立方”的设计过程中,时时处处贯穿着这些理念。
“水立方”从建筑到结构完全是一个创新的建筑,蕴涵着极高的科技含量。
它的建筑外围护 采用新型的环保节能ETFE膜材料,覆盖面积达到10万平方米,是目前世界上最大的ETFE应用工程。
詹姆斯先生说:
“它是一个双层ETFE系统,外面一层里面一层,从这个角度来讲,它是第一个,是世界独一无二的。” 这种ETFE膜材料的质量只有同等大小玻璃的1%,韧性好,又能吸收更多的阳光,并且不会自燃,另外,它们还有奇妙的自洁功能。
“它们不沾附尘土,风一吹,土就走了。”国家游泳中心总经理康伟先生说。
“智能泡泡”反光遮阳 对一个游泳池来说,它的热需求大于它的冷需求,所以工程设计之初,就要考虑它的整体热负荷问题。
“水立方”晶莹通透的结构特征不仅可以给人带来美丽的视觉感受,而且具有极高的实用性,外面的阳光可以直接进入室内,给游泳池和室内空气加热。
而在夏天,“水立方”的“智能泡泡”系统可以通过不同朝向、不同密度的反光斑点,以及在内外两层泡泡之间实现互相通风的技术手段,来改变遮阳系数,降低它的冷负荷,达到低温的目的。
同时,“水立方”内部的空调系统也充分考虑到了节能和环保的问题,工程设计者实现了分层空调、分区空调这样一个概念,通过技术手段来降低了“水立方”里的空调能耗。
覆盖计划大量节水 北京是个比较缺水的城市,而拥有三个巨大游泳池的水立方,每小时蒸发掉的水就要超过一吨。
有没有可能避免这种浪费呢?关于这一点,“水立方”的建设者们在设计之初就有过周全的考虑。
他们考虑把游泳池的整个池水进行覆盖,也就是在游泳池不用的晚上用塑料布或其他材料覆盖。
覆盖计划包括了整个“水立方”的比赛池、戏水大厅等,如此一来就可以节约大量的水。
除此之外,“水立方”的另一个环保功能是收集和循环雨水,这是充分体现“水立方”科技、绿色设计思想的一个技术亮点。
落到水立方房顶上的雨水会被汇集到建筑物下面的一个中心储蓄池中。
这些被收集来的雨水将被循环利用。
这一点,也在“鸟巢”工程中充分考虑到。
验收标准专门制定 无论是外部形状还是内部结构,水立方都是中国建筑史上的一个创新之作。
而它的施工过程,更是中国的工程技术人员填补一系列国家行业空白的过程。
国家游泳中心项目执行经理候本才先生介绍说:
“按照以往我们的施工惯例,我们都是有标准可以依据的,就说咱们国家要么有国标,要么有行业标准或者是地方标准,最起码的要企业标准。
那么现在我们这个工程,钢结构和模结构,像所有这些相关标准都没有,就不知道应该干成什么样。” 在这样的技术空白背景下,就需要建设者们在正式施工前,先制定出一个施工组织设计大纲。
国内众多专家经过近10轮的修改,最终确定了这份方案。
包括钢结构的加工、定位、安装、焊接、以及最后的卸载等众多难题,全部得到解决。
为了保证工程质量,还专门制定了针对“水立方”的验收标准。
候本才先生说:
“我们参照了现行的一些标准,再结合这个项目的自身特点,重新编制了一份工程验收标准,完全针对国家游泳中心钢结构的验收标准。
这样的话就知道怎么干了,也知道该干成什么样了,这也是经过了一个很曲折的过程。” 奥运后的水上娱乐中心 在“水立方”工程建成以后,除了承担比赛任务,还将具有众多附加功能,比如戏水乐园、健身俱乐部等等。
把这些比较长期的规划事先考虑进去,就确保了,即使在2008年的奥运会比赛结束以后,“水立方”仍然会创造可观的经济价值。
砖瓦将流体

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迷路月亮

现在是小Q服务时间,欢迎收看小Q为您找到的答案国家游泳中心又称“水立方”(Water Cube),位于北京奥林匹克公园内,是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆,也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。
它的设计方案,是经全球设计竞赛产生的“水的立方”([H2O]3)方案。
2003年12月24开工,预计在2007年10月竣工验收。
其与国家体育场(俗称鸟巢)分列于北京城市中轴线北端的两侧,共同形成相对完整的北京历史文化名城形象。
国家游泳中心规划建设用地62950平方米,总建筑面积65000-80000平方米,其中地下部分的建筑面积不少于15000平方米,长宽高分别为 177m × 177m × 30m 【用途】 2008年奥运会期间,国家游泳中心承担游泳、跳水、花样游泳、水球等比赛,可容纳观众坐席17000座,其中永久观众坐席为6000座,奥运会期间增设临时性座位11000个(赛后将拆除)。
赛后将建成为具有国际先进水平的、集游泳、运动、健身、休闲于一体的中心。
【设计】 国家游泳中心的设计方案,是经全球设计竞赛产生的“水的立方”([H2O]3)方案。
该方案由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW建筑师事务所、ARUP澳大利亚有限公司联合设计。
设计体现出 [H2O]3(“水立方”)的设计理念,融建筑设计与结构设计于一体,设计新颖,结构独特,与国家体育场比较协调,功能上完全满足2008年奥运会赛事要求,而且易于赛后运营。
国家游泳中心由北京市国有资产经营公司负责建设、管理和运营,于2003年年底开工,2007年底前完工并投入试运行,接受国际游泳联合会和国际奥林匹克运动委员会的检查和验收。
【绿色场馆】 绿色奥运、科技奥运、人文奥运,作为北京奥运会的三大核心理念,对于北京奥运会的各项工作具有纲领性指导意义,三大理念中,首当其冲的就是绿色奥运。
从《北京奥运行动规划》中对绿色奥运的定义不难看出,实现绿色奥运的每个环节,都需要以人们具有高标准的生态素养为保障,按照标准来落实各项工作。
国家游泳中心建设主要的先进节能技术包括热泵的选用、太阳能的利用、水资源综合利用、先进的采暖空调系统,以及控制系统和其他节能环保技术,如采用内外墙保温,减少能量的损失;
采用高效节能光源与照明控制技术等。
这些新标准、新技术、新材料的采用,为我国今后建筑节能建设起到了良好的示范作用,还可进一步带动和促进我国建筑节能技术产业化的发展。
水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰当地表现“水立方”,水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子,而墙面就像一团无规则的泡泡。
这个泡泡所用的材料“ETFE”,也就是我们常说的“聚氟乙烯”。
这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,自清洁能力强。
国外的抗老化试验证明,它可以使用15至20年。
而这种材料也很结实,据称,人在上面跳跃也不会损伤它。
同时由于自身的绝水性,它可以利用自然雨水完成自身清洁,是一种新兴的环保材料。
犹如一个个“水泡泡”的ETFE膜具有较好抗压性,厚度仅如同一张纸的ETFE膜构成的气枕,甚至可以承受一辆汽车的重量。
气枕根据摆放位置的不同,外层膜上分布着密度不均的镀点,这镀点将有效的屏蔽直射入馆内的日光,起到遮光、降温的作用。
详细内容查看原文 支持(0) 反对(0) 机器人小Q 机器人发小纸条回答于 2008-01-02 17:27:09 2楼 哔哔哔,小Q搜索答案完毕,请看下面的内容泳池换水自动控制 为确保“水立方”的水质达到国际泳联最新卫生标准,泳池的水将采用砂滤—臭氧—活性炭净水工艺,全部用臭氧消毒。
据介绍,臭氧消毒不仅能有效去除池水异味,而且可消除池水对人体的刺激。
此外,泳池换水还将全程采用自动控制技术,提高净水系统运行效率,降低净水药剂和电力的消耗,可以节约泳池补水量50%以上。
此外,泳池和水上游乐池将采用防渗混凝土以防渗漏。
洗澡水用于冲厕及灌溉 除了泳池用水,“水立方”的其他用水也十分节约。
洗浴等废水,将经过生物接触氧化、过滤,再用活性炭吸附并消毒后,用于场馆内便器冲洗、车库地面的冲洗以及室外绿化灌溉。
仅此一项就可每年节约用水44530吨水。
此外,为了减少水的蒸发量,“水立方”的室外绿地将在夜间进行灌溉,采用以色列的微灌喷头,建成后可以节约用水5%。
卫生洁具设水表计水量 为尽可能减少人们在使用时对水的浪费,“水立方”对便器、沐浴龙头、面盆等设备均采用感应式的冲洗阀,合理控制卫生洁具的出水量,并在各集中用水点设置水表,计量用水量。
预计通过这些措施,可以节水10%左右。
除了浴池用水,“水立方”还将在比赛大厅设立饮水处,为运动员和观众提供饮用水。
为避免饮水的二次污染,避免浪费,“水立方”的饮用水将采用末端直饮水处理设备。
国家游泳中心也有着一个别具一格的名字:
水立方。
阳光下晶莹的水滴 “水立方”独特的结构设计思想使它具有了别具一格的视觉效果,而要完全实现建筑师的设计思想,对工程建筑人员来说,是一个不小的挑战。
ETFE项目经理詹姆斯先生说:
“我们做了很多视觉的测试,来尽量满足建筑师的这些设计哲理。
我们认为这个是最大的挑战,现在,我们觉得在这方面已经完成得相当成功了。” “水立方”是一个177米乘177米的方型建筑,高31米,看起来形状很随意的建筑立面遵循严格的几何规则,立面上的不同形状有11种。
内层和外层都安装有充气的枕头,梦幻般的蓝色来自外面那个气枕的第一层薄膜,因为弯曲的表面反射阳光,使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。
而如果置身于“水立方”内部,感觉则会更奇妙,进到“水立方”里面,你会看到,像海洋环境里面的一个个水泡一样。
“水立方”与“鸟巢”只有一路之隔,一方一圆,一蓝一红,形成了一种微妙、均衡的关系。
中方主设计师赵小钧先生介绍说,就设计过程来说,是先有‘鸟巢’,所以,一开始做这个设计,关于如何跟‘鸟巢’形成一个和谐的、统一的、对比的、互相映衬这样一个关系,就是大家重点讨论的一个方面。
奇妙自洁不沾尘土 在今天,绿色、健康、和谐、可持续发展,是最重要的建筑设计思想,在“水立方”的设计过程中,时时处处贯穿着这些理念。
“水立方”从建筑到结构完全是一个创新的建筑,蕴涵着极高的科技含量。
它的建筑外围护 采用新型的环保节能ETFE膜材料,覆盖面积达到10万平方米,是目前世界上最大的ETFE应用工程。
詹姆斯先生说:
“它是一个双层ETFE系统,外面一层里面一层,从这个角度来讲,它是第一个,是世界独一无二的。” 这种ETFE膜材料的质量只有同等大小玻璃的1%,韧性好,又能吸收更多的阳光,并且不会自燃,另外,它们还有奇妙的自洁功能。
“它们不沾附尘土,风一吹,土就走了。”国家游泳中心总经理康伟先生说。
“智能泡泡”反光遮阳 对一个游泳池来说,它的热需求大于它的冷需求,所以工程设计之初,就要考虑它的整体热负荷问题。
“水立方”晶莹通透的结构特征不仅可以给人带来美丽的视觉感受,而且具有极高的实用性,外面的阳光可以直接进入室内,给游泳池和室内空气加热。
而在夏天,“水立方”的“智能泡泡”系统可以通过不同朝向、不同密度的反光斑点,以及在内外两层泡泡之间实现互相通风的技术手段,来改变遮阳系数,降低它的冷负荷,达到低温的目的。
同时,“水立方”内部的空调系统也充分考虑到了节能和环保的问题,工程设计者实现了分层空调、分区空调这样一个概念,通过技术手段来降低了“水立方”里的空调能耗。
覆盖计划大量节水 北京是个比较缺水的城市,而拥有三个巨大游泳池的水立方,每小时蒸发掉的水就要超过一吨。
有没有可能避免这种浪费呢?关于这一点,“水立方”的建设者们在设计之初就有过周全的考虑。
他们考虑把游泳池的整个池水进行覆盖,也就是在游泳池不用的晚上用塑料布或其他材料覆盖。
覆盖计划包括了整个“水立方”的比赛池、戏水大厅等,如此一来就可以节约大量的水。
除此之外,“水立方”的另一个环保功能是收集和循环雨水,这是充分体现“水立方”科技、绿色设计思想的一个技术亮点。
落到水立方房顶上的雨水会被汇集到建筑物下面的一个中心储蓄池中。
这些被收集来的雨水将被循环利用。
这一点,也在“鸟巢”工程中充分考虑到。
验收标准专门制定 无论是外部形状还是内部结构,水立方都是中国建筑史上的一个创新之作。
而它的施工过程,更是中国的工程技术人员填补一系列国家行业空白的过程。
国家游泳中心项目执行经理候本才先生介绍说:
“按照以往我们的施工惯例,我们都是有标准可以依据的,就说咱们国家要么有国标,要么有行业标准或者是地方标准,最起码的要企业标准。
那么现在我们这个工程,钢结构和模结构,像所有这些相关标准都没有,就不知道应该干成什么样。” 在这样的技术空白背景下,就需要建设者们在正式施工前,先制定出一个施工组织设计大纲。
国内众多专家经过近10轮的修改,最终确定了这份方案。
包括钢结构的加工、定位、安装、焊接、以及最后的卸载等众多难题,全部得到解决。
为了保证工程质量,还专门制定了针对“水立方”的验收标准。
候本才先生说:
“我们参照了现行的一些标准,再结合这个项目的自身特点,重新编制了一份工程验收标准,完全针对国家游泳中心钢结构的验收标准。
这样的话就知道怎么干了,也知道该干成什么样了,这也是经过了一个很曲折的过程。” 奥运后的水上娱乐中心 在“水立方”工程建成以后,除了承担比赛任务,还将具有众多附加功能,比如戏水乐园、健身俱乐部等等。
把这些比较长期的规划事先考虑进去,就确保了,即使在2008年的奥运会比赛结束以后,“水立方”仍然会创造可观的经济价值。
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怎会甘心▲

国家游泳中心有个美丽别致的名字——“水立方”。
这是一个关于水的建筑。
“水”是这个建筑的灵魂,“方”来自中国文化的“天圆地方”概念。
这个摹写水的建筑,“方”中有着纷繁自由的钢结构,湛蓝的泡泡ETFE膜所蕴含的传统建筑哲学将“水”的优雅与灵动完美地表现出来。
“水立方”最大的设计特色是建筑中气泡和自由结构的加入,使得形体上的极端简洁与表现上的极端丰富愈发相得益彰,体现出东方思想与现代的契合。
共由3000多个气枕组成,覆盖面积达到11万平方米的“水立方”膜结构,是世界上规模最大的膜结构工程,也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
要说起这个膜的好处,那简直就太多了。
3000个泡泡 抗压性很好 每个泡泡都可承受汽车的重量“水立方”的长宽高分别为177米、177米、30米,设计采用了泡沫理论,建筑外墙分布着3000个不规则的泡泡气枕,该建筑的围护结构采用了一种新型的ETFE(乙烯一四氟乙烯共聚物),由约3000块气枕组成的膜结构,表面覆盖面积达到11万平方米,比德国世界杯安联球场还要大5万平方米。
ETFE膜具有较好延展、抗压性,充气后,每块膜都能承受一辆汽车的重量,暴雨、冰雹、沙尘暴就更没的说了。
此外,膜的延展性非常好,耐火性、耐热性都很明显。
它可以拉到本身的三到四倍长都不会断裂,燃点在715度以上才能烧成一个窟窿,但是不扩散,也没有烟,也没有燃烧物掉下去。
“水立方”的外墙膜有一定厚度,但假如刻意破坏也会破裂。
不过,小面积的破损不会对整个气泡造成影响,专用胶布就可轻易修复。
而破损的外膜经修补后重新充气。
保温隔热在“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上,镀有上亿个密度不等的镀点以控制膜的透光度,解决了阳光直射的问题,这样就减少了阳光带来的热量,不会使室内的温度太高。
同时,“水立方”两层气枕间的空厢是封闭的,也形成了一个隔热的单元。
通风也是解决散热问题的一个办法,在游泳中心外围的底部,有一个一米多高的百叶通风口,可以将内外互相连通,通过换气将热量排出,起到降温的效果。
以上这些措施,主要是针对夏天而言,夏天的隔热方针,是“隔外不隔内”,当然冬天则正好相反。
而在冬季,百叶通风口也将封闭,以保证室内的温度。
水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说,“水立方”在室内环境的设计上充分考虑了运动员和观众的需要。
国家游泳中心的比赛大厅、戏水大厅都采用了百叶自然进风、上部机械排风,可替代强制新风量。
从施工开始,场馆就进行了全过程的健康监测。
这样,能够真实地记录并分析结构的风压和脉动以及温度场的变化,从而确保室内环境冬暖夏凉。
会“呼吸”“水立方”的屋顶及两层膜结构的中间底下开口都设有自然排风的风机,相当于设置了8个自然通风口,空气进来,通过屋顶的空腔出去,这样就把建筑空间中的热量散发出去。
外层膜结构所需的所有气枕均需通过三次检查后才能成为“水立方”的一分子。
第一步检查是在加工厂,主要对膜材料的材料检查、热荷检查和外观质量检查。
第二步是监理会在施工现场对整个气枕的外观质量进行复查,复查合格后才同意安装。
最后一步是监理工程师在安装过程中对气枕的外观质量、固定、气枕的室高等方面进行一次全面的大检查。
“水立方”能自己洗脸ETFE气枕不仅在视觉效果上充分显示了建筑美学对水的形态——泡沫状态下的水分子结构的表达,同时也最大限度的配合了主体钢结构“泡沫”结构系统的设计。
“ETFE膜有很强的自洁性。”水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说,由于这种材料的摩擦系数很小,尘土不容易粘在上面。
即使粘上的尘土,只要下点小雨,立刻就能将膜冲洗得干干净净。
即使人工擦洗,擦干净ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。
“泡泡”之间的凹陷处也有助于积水分流,这样就不会因为积水而滋生霉菌。
“建筑就像是人的衣服,再好的衣服也会被弄脏,再好的建筑也需要维护。”水立方外方设计公司负责人巴特勒曾经提出过这样的观点。
其实在“水立方”被预定为“塑料”外衣时,就被赋予了能自己用雨水“洗脸”的“特异功能”。
节能 每天自然光照9个小时以上“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上都镀着密度不等的小镀点,以控制膜的透光度,减少阳光带来的热量,以免室内温度过高。
透过的阳光在室内会形成舒适的温室效应,保持室内的温暖,能节省约30%的能源。
这些镀点的妙用还不仅与此,分布在ETFE膜上的上亿个镀点,可以改变光线的方向,起到隔热散光的效果。
这些“镀点”布成的点阵,就像一把把遮阳伞,把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外;
而在一把把“遮阳伞”之间,所需光线可以自由通过,保证场馆的温度和采光。
对此,“水立方”业主单位北京市国有资产经营有限责任公司副总经理康伟说,“水立方”是个节能省电的场馆,不仅有雨水回收系统,还自建了中水站和水晶水循环处理系统,雨水利用率约为076 。
“水立方每天用自然光照明达到9个小时以上,也节省了不少电能。”ETFE塑料气泡塑料“水立方”是国内首次采用etfe膜结构的建筑物,也是国际上面积最大、功能要求最复杂的膜结构系统。
当初它的设计方案一出笼,国外建筑学家就用“令人惊叹”来形容它。
当去年底膜结构的施工完成后,伫立在人们面前的“水立方”如同披上了一件水的外衣,亦真亦幻,风姿动人。
成就“水立方”建筑独特风格的正是性能优异的etfe膜材料。
etfe的中文名为乙烯-四氟乙烯共聚物,它是上世纪70年代最早由杜邦公司开发成功的,当时主要用作航空工业中的绝缘材料。
随后人们发现这种材料在使用时可以做成片状,也可以制成一种薄而耐用的膜,再加上材料本身具有的透明、自洁等性能,etfe很快就成为替代像玻璃这样的传统材料的最佳材料。
许多工程证明了它是一种可信赖且经济实用的屋顶材料。
etfe膜一般厚度仅有025毫米。
把两层或者更多层的膜“缝制”在一起,向里面充气后,形状就像一个枕头,所以被称为气枕。
它可以充当建筑物的外墙,而且耐久性很好。
“水立方”的墙体就是由3000多个这样的气枕组成。
由这种膜材料制成的屋面和墙体质量轻,只有同等大小的玻璃质量的1%;
韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂,延展性大于400%;
耐候性和耐化学腐蚀性强,熔融温度高达200℃,并且不会自燃。
作为大型比赛场馆的建筑材料用etfe膜,更大的优势还在于可以被加工成任何尺寸和形状,满足大跨度的需求,节省了中间支撑结构。
作为一种充气后使用的材料,它可以通过控制充气量的大小,对遮光度和透光性进行调节,有效地利用自然光,节省能源,同时起到保温隔热作用。
正是由于这一特性,才保证了国家游泳中心室内光热得到最大程度的平衡。
不仅如此,这种膜还具有自清洁功能,使灰尘不易附在其表面,清洁周期大约为5年。
这将保证“水立方”以后的日常维护费用较少。
另外,合理的成本也是其竞争优势之一,覆盖层加上结构的费用只有玻璃的一半,而使用寿命却长达25年。
尽管etfe膜在国外已经有近30年的应用历史,但在国内还是首次使用。
化工新材料的应用,让“水立方”在所有奥运场馆中显得格外与众不同。
它不仅带给人们视觉上的美感,还让人们充分感受到科技与奥运完美结合的魅力。
水上运动

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ヅ坏男孩

创新的外挂材料 “水立方”不仅是一幢优美和复杂的建筑,她还能激发人们的灵感和热情,丰富人们的生活,为人们提供记忆的载体。
因此设计中不仅利用水的装饰作用,同时还利用其独特的微观结构。
采用在整个建筑内外层包裹的ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)是一种轻质新型材料,具有有效的热学性能和透光性,可以调节室内环境,冬季保温、夏季散热,而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。
更神奇的是,如果ETFE膜有一个破洞,不必更换,只需打上一块补丁,它便会自行愈合,过一段时间就会恢复原貌!
国际上在建筑使用膜结构时,多用的是PTFE膜,这是一种纤维材料,特点是不透明,但是,使用技术比较成熟。
而“水立方”使用的是ETFE膜,这是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光。
在国内对这种薄膜结构的理论研究几乎就是空白。
2006 年德国世界杯主要赛场之一的慕尼黑安联体育场也使用了ETFE气枕式外墙,但与水立方相比,两者的区别在于,德国安联体育场的气枕覆盖面积为6万平方米,而水立方则达到为10万平方米;
安联运动场是单层气枕并且是规则排列的,水立方则是双层气枕,并且几乎没有形状相同的两个气枕。
按照设计方案,水立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成(其中最小的1-2平方米,最大的达到70平方米),覆盖面积达到10万平方米,展开面积达到 26万平方米,是世界上规模最大的膜结构工程,也是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
无论对设计还是施工、使用都是一个极大的挑战,对 ETFE膜的材料、通风空调、防火、声、光、电的控制等技术提出了一个难度很大的课题。
新型环保设计 游泳中心内的游池应用了许多创新式的设计,如把室外空气引入池水表面,带孔的终点池岸,视觉和声音发出信号等。
还有一些高科技设备,如确定运动员相对位置的光学装置、多角度三维图像放映系统等,这些装置将帮助观众更好地观看比赛。
在设计中还充分考虑了环保的需要。
为了减少二氧化碳的产生,在设计中减少了电的使用。
利用太阳能电池提供电力。
大幅地使用了新型材料,使空调和照明负荷降低了20%-30%。
另外,游泳中心消耗掉的水分将有80%从屋顶收集并循环使用,这样可以减弱对于供水的依赖和减少排放到下水道中的污水。
系统对废热进行回收,热回收冷冻机的应用一年将节省60万度电。
还有现代化消防装置为建筑量身定做,比常规设施节约74%。
在建筑节能上,“水立方 ”的设计也有独到之处。
在“水立方”总共8万平方米的建筑面积中,3万平方米屋顶将使雨水的收集率达到100%,而这些雨水量相当于100户居民一年的用水量;
在光的利用上,由于“水立方”采用了特殊的膜材料和相应的技术,使得该场馆每天能够利用自然光的时间达到了99小时,一年下来,8万平方米的“水立方”将节约大量的电力资源。
科研创新是“水立方”建筑设计中的一大亮点,它所采用的特殊膜材料、钢结构,以及室内环境设计,在奥运场馆建筑历史当中很多都是空白,因此,科技创新成为 “水立方”建设工作中的重头戏,经过参建各方共同努力,“水立方”项目中经国家有关部门批准立项的科研项目达到10多项,此外,“水立方”的建设还产生了类似项目的施工验收标准。
人性化的设计细节 “水立方”设计注重细节,充分考虑运动员和观众需求,体现了北京奥运会“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的三大理念。
作为奥运会的比赛场馆,国家游泳中心首先要满足奥运会期间的比赛需要。
“水立方”的设计将尽可能的让运动员在这里感到舒适,让观众感到舒适。
而这种舒适往往来自很小的细节。
“水立方”拥有跳水池、比赛池、热身池,这些池子的水温及其所在厅的温度没有太大的差异,这就为运动员稳定发挥创造了良好条件。
此外,“水立方”在地面的设计上也花费了不少心思,由于比赛池和热身池中间有一定距离,运动员在这两池之间往往是赤脚往返,“水立方”对这段路程的地面做了特殊、细致的处理,届时,“运动员走过去都很舒适”,不会觉得脚凉。
防雷设计:
“ 水立方”与“鸟巢”相似,也是采用了传统的防雷技术。
“水立方”的地下及基础部分是钢筋混凝土结构,地上部分是钢网架,钢结构与钢筋混凝土结构中的钢筋通过焊接连接,共同形成了一个立方体的笼子。
屋面上,镶嵌、固定一块块充气枕的是槽形的钢构件,钢构件又宽又厚,与“水立方”四壁的钢网架焊接为一体,支撑着整个屋顶。
雷雨天气里,这些钢构件的作用更是非同小可。
它们一方面作为天沟,收集、排除屋面的雨水;
同时又充当了接闪器,及时将雷电流引到“笼式避雷网”,保护整个建筑物的安全。
这是一个非常理想的“笼式避雷网”,完全依靠建筑物自身结构中的材料,无须单独架设避雷针、做引下线或接地体,屋面没有突出的避雷针或避雷带,既经济美观又安全可靠。
抗震设计:
“ 水立方”是典型的外柔内刚。
外部只看到充气薄膜,好像弱不禁风,而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构,里面观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。
“水立方” 的墙壁和天花板由12万个承重节点连接起来的网状钢管组成,这些节点均匀地分担着建筑物的重量,使其坚固得足以经受住北京最强的地震。
“水立方”的地下部分是钢筋混凝上结构,在浇筑混凝上的时候,在每根钢桂的位置都设置了预埋件(上部为钢块),钢结构的钢柱与这些预埋件牢固的焊接在一起,就这样,地上部分的钢结构与地下部分的钢筋混凝土结构形成一个牢固的整体。
正是靠着优越的结构形式和良好的整体性,“水立方”才拥有了“过硬的身体”,达到了抗震8级烈度的标准。
绿色场馆 绿色奥运、科技奥运、人文奥运,作为北京奥运会的三大核心理念,对于北京奥运会的各项工作具有纲领性指导意义。
三大理念中,首当其冲的就是绿色奥运。
从《北京奥运行动规划》中对绿色奥运的定义不难看出,实现绿色奥运的每个环节,都需要以人们具有高标准的生态素养为保障,按照标准来落实各项工作。
国家游泳中心建设主要的先进节能技术包括热泵的选用、太阳能的利用、水资源综合利用、先进的采暖空调系统,以及控制系统和其他节能环保技术,如采用内外墙保温,减少能量的损失;
采用高效节能光源与照明控制技术等。
这些新标准、新技术、新材料的采用,为我国今后建筑节能建设起到了良好的示范作用,还可进一步带动和促进我国建筑节能技术产业化的发展。
水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰当地表现“水立方”,水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子,而墙面就像一团无规则的泡泡。
这个泡泡所用的材料“ETFE”,也就是我们常说的“聚氟乙烯”。
这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,自清洁能力强。
国外的抗老化试验证明,它可以使用15至20年。
而这种材料也很结实,据称,人在上面跳跃也不会损伤它。
同时由于自身的绝水性,它可以利用自然雨水完成自身清洁,是一种新兴的环保材料。
犹如一个个“水泡泡”的ETFE膜具有较好抗压性,厚度仅如同一张纸的ETFE膜构成的气枕,甚至可以承受一辆汽车的重量。
气枕根据摆放位置的不同,外层膜上分布着密度不均的镀点,这镀点将有效的屏蔽直射入馆内的日光,起到遮光、降温的作用。

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只因你

"水立方”独特的结构设计思想使它具有了别具一格的视觉效果 “水立方”是一个177米乘177米的方型建筑,高31米,看起来形状很随意的建筑立面遵循严格的几何规则,立面上的不同形状有11种。
内层和外层都安装有充气的枕头,梦幻般的蓝色来自外面那个气枕的第一层薄膜,因为弯曲的表面反射阳光,使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。
而如果置身于“水立方”内部,感觉则会更奇妙,进到“水立方”里面,你会看到,像海洋环境里面的一个个水泡一样。
“水立方”与“鸟巢”只有一路之隔,一方一圆,一蓝一红,形成了一种微妙、均衡的关系。
中方主设计师赵小钧先生介绍说,就设计过程来说,是先有"鸟巢",所以,一开始做这个设计,关于如何跟"鸟巢"形成一个和谐的、统一的、对比的、互相映衬这样一个关系,就是大家重点讨论的一个方面。
奇妙自洁不沾尘土 在今天,绿色、健康、和谐、可持续发展,是最重要的建筑设计思想,在“水立方”的设计过程中,时时处处贯穿着这些理念。
“水立方”从建筑到结构完全是一个创新的建筑,蕴涵着极高的科技含量。
它的建筑外围护 采用新型的环保节能ETFE膜材料,覆盖面积达到10万平方米,是目前世界上最大的ETFE应用工程。
詹姆斯先生说:
“它是一个双层ETFE系统,外面一层里面一层,从这个角度来讲,它是第一个,是世界独一无二的。” 这种ETFE膜材料的质量只有同等大小玻璃的1%,韧性好,又能吸收更多的阳光,并且不会自燃,另外,它们还有奇妙的自洁功能。
“它们不沾附尘土,风一吹,土就走了。”国家游泳中心总经理康伟先生说。
“智能泡泡”反光遮阳 对一个游泳池来说,它的热需求大于它的冷需求,所以工程设计之初,就要考虑它的整体热负荷问题。
“水立方”晶莹通透的结构特征不仅可以给人带来美丽的视觉感受,而且具有极高的实用性,外面的阳光可以直接进入室内,给游泳池和室内空气加热。
而在夏天,“水立方”的“智能泡泡”系统可以通过不同朝向、不同密度的反光斑点,以及在内外两层泡泡之间实现互相通风的技术手段,来改变遮阳系数,降低它的冷负荷,达到低温的目的。
同时,“水立方”内部的空调系统也充分考虑到了节能和环保的问题,工程设计者实现了分层空调、分区空调这样一个概念,通过技术手段来降低了“水立方”里的空调能耗。
覆盖计划大量节水 北京是个比较缺水的城市,而拥有三个巨大游泳池的水立方,每小时蒸发掉的水就要超过一吨。
有没有可能避免这种浪费呢?关于这一点,“水立方”的建设者们在设计之初就有过周全的考虑。
他们考虑把游泳池的整个池水进行覆盖,也就是在游泳池不用的晚上用塑料布或其他材料覆盖。
覆盖计划包括了整个“水立方”的比赛池、戏水大厅等,如此一来就可以节约大量的水。
除此之外,“水立方”的另一个环保功能是收集和循环雨水,这是充分体现“水立方”科技、绿色设计思想的一个技术亮点。
落到水立方房顶上的雨水会被汇集到建筑物下面的一个中心储蓄池中。
这些被收集来的雨水将被循环利用。
这一点,也在“鸟巢”工程中充分考虑到。
验收标准专门制定 无论是外部形状还是内部结构,水立方都是中国建筑史上的一个创新之作。
而它的施工过程,更是中国的工程技术人员填补一系列国家行业空白的过程。
国家游泳中心项目执行经理候本才先生介绍说:
“按照以往我们的施工惯例,我们都是有标准可以依据的,就说咱们国家要么有国标,要么有行业标准或者是地方标准,最起码的要企业标准。
那么现在我们这个工程,钢结构和模结构,像所有这些相关标准都没有,就不知道应该干成什么样。” 在这样的技术空白背景下,就需要建设者们在正式施工前,先制定出一个施工组织设计大纲。
国内众多专家经过近10轮的修改,最终确定了这份方案。
包括钢结构的加工、定位、安装、焊接、以及最后的卸载等众多难题,全部得到解决。
为了保证工程质量,还专门制定了针对“水立方”的验收标准。
候本才先生说:
“我们参照了现行的一些标准,再结合这个项目的自身特点,重新编制了一份工程验收标准,完全针对国家游泳中心钢结构的验收标准。
这样的话就知道怎么干了,也知道该干成什么样了,这也是经过了一个很曲折的过程。” 奥运后的水上娱乐中心 在“水立方”工程建成以后,除了承担比赛任务,还将具有众多附加功能,比如戏水乐园、健身俱乐部等等。
把这些比较长期的规划事先考虑进去,就确保了,即使在2008年的奥运会比赛结束以后,“水立方”仍然会创造可观的经济价值。
正如国家游泳中心总经理康伟先生所说,北京市委市政府早已经充分考虑到了,奥运工程不但要满足赛时需要,更要重视赛后的开发利用。
而“水立方”工程的远期目标很明确,2008年奥运会之后,它就将成为对外开放的水上娱乐中心。
一种新型的建筑材料一ETFE(四氟乙烯)。
它是一种轻质新型材料,国内现在还没有。
ETFE是膜材料的一种,具有有效的热学性能和透光性,可以调节室内环境,冬季保温,夏季散热,而且还能避免建筑结构受到游泳,ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物,该树脂是最坚韧的氟聚合物,可以形成一层高度耐用的涂层,具有卓越的耐化学性,并可在150℃下连续工作。
几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合,很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。
目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。
水立方”外方设计者——澳大利亚PTW助理董事马克·巴特勒。
“水立方”中方设计者——中建国际(深圳)设计顾问有限公司总裁、总建筑师赵小钧、总工程师毛红卫。
占地面积31329 它的独特之处是“水立方”多面体空间刚架结构几何构成的理论基础是“气泡理论”。
“气泡理论”的研究已有一百多年的历史,这种结构模型在自然界中普遍存在,如细胞组织单元的基本排列形式以及水泡、肥皂泡的天然构造。
但这样的形式作为建筑结构还从未被使用过,国家游泳中心首次将其应用到建筑结构上。
“水立方”结构几何形体的基本模型是基于优化改良的多面体组合建立起来的。
实际的几何形体是这样形成的:
 首先生成一个比“水立方”建筑大的、改良的多面体阵列,再把这个阵列围绕(0,0,0)→(1,1,1)矢量轴旋转60°,在多面体阵列中切出1765389m×1765389m×293789m立方体的建筑外形,然后在立方体内挖去比赛厅、热身厅、嬉水厅等内部使用空间,这样便切出了屋盖和墙体的结构。
多面体单元在两个切割平面上切出的边线就分别构成了屋盖结构的上弦、下弦杆件和墙体结构内外表面弦杆,两个切割平面之间的多面体棱边便为结构的腹杆。
“水立方”结构体系最初由澳洲ARUP在建筑方案中提出,中方研究团队创造性地将其完善和发展,形成了系统的设计理论,并成功地在实际工程中实施。
建筑材料作的

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比例失调

国家游泳中心有个美丽别致的名字——“水立方”。
这是一个关于水的建筑。
“水”是这个建筑的灵魂,“方”来自中国文化的“天圆地方”概念。
这个摹写水的建筑,“方”中有着纷繁自由的钢结构,湛蓝的泡泡ETFE膜所蕴含的传统建筑哲学将“水”的优雅与灵动完美地表现出来。
“水立方”最大的设计特色是建筑中气泡和自由结构的加入,使得形体上的极端简洁与表现上的极端丰富愈发相得益彰,体现出东方思想与现代的契合。
共由3000多个气枕组成,覆盖面积达到11万平方米的“水立方”膜结构,是世界上规模最大的膜结构工程,也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
要说起这个膜的好处,那简直就太多了。
3000个泡泡 抗压性很好 每个泡泡都可承受汽车的重量 “水立方”的长宽高分别为177米、177米、30米,设计采用了泡沫理论,建筑外墙分布着3000个不规则的泡泡气枕,该建筑的围护结构采用了一种新型的ETFE(乙烯一四氟乙烯共聚物),由约3000块气枕组成的膜结构,表面覆盖面积达到11万平方米,比德国世界杯安联球场还要大5万平方米。
ETFE膜具有较好延展、抗压性,充气后,每块膜都能承受一辆汽车的重量,暴雨、冰雹、沙尘暴就更没的说了。
此外,膜的延展性非常好,耐火性、耐热性都很明显。
它可以拉到本身的三到四倍长都不会断裂,燃点在715度以上才能烧成一个窟窿,但是不扩散,也没有烟,也没有燃烧物掉下去。
“水立方”的外墙膜有一定厚度,但假如刻意破坏也会破裂。
不过,小面积的破损不会对整个气泡造成影响,专用胶布就可轻易修复。
而破损的外膜经修补后重新充气。
保温隔热 在“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上,镀有上亿个密度不等的镀点以控制膜的透光度,解决了阳光直射的问题,这样就减少了阳光带来的热量,不会使室内的温度太高。
同时,“水立方”两层气枕间的空厢是封闭的,也形成了一个隔热的单元。
通风也是解决散热问题的一个办法,在游泳中心外围的底部,有一个一米多高的百叶通风口,可以将内外互相连通,通过换气将热量排出,起到降温的效果。
以上这些措施,主要是针对夏天而言,夏天的隔热方针,是“隔外不隔内”,当然冬天则正好相反。
而在冬季,百叶通风口也将封闭,以保证室内的温度。
水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说,“水立方”在室内环境的设计上充分考虑了运动员和观众的需要。
国家游泳中心的比赛大厅、戏水大厅都采用了百叶自然进风、上部机械排风,可替代强制新风量。
从施工开始,场馆就进行了全过程的健康监测。
这样,能够真实地记录并分析结构的风压和脉动以及温度场的变化,从而确保室内环境冬暖夏凉。
会“呼吸” “水立方”的屋顶及两层膜结构的中间底下开口都设有自然排风的风机,相当于设置了8个自然通风口,空气进来,通过屋顶的空腔出去,这样就把建筑空间中的热量散发出去。
外层膜结构所需的所有气枕均需通过三次检查后才能成为“水立方”的一分子。
第一步检查是在加工厂,主要对膜材料的材料检查、热荷检查和外观质量检查。
第二步是监理会在施工现场对整个气枕的外观质量进行复查,复查合格后才同意安装。
最后一步是监理工程师在安装过程中对气枕的外观质量、固定、气枕的室高等方面进行一次全面的大检查。
“水立方”能自己洗脸 ETFE气枕不仅在视觉效果上充分显示了建筑美学对水的形态——泡沫状态下的水分子结构的表达,同时也最大限度的配合了主体钢结构“泡沫”结构系统的设计。
“ETFE膜有很强的自洁性。”水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说,由于这种材料的摩擦系数很小,尘土不容易粘在上面。
即使粘上的尘土,只要下点小雨,立刻就能将膜冲洗得干干净净。
即使人工擦洗,擦干净ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。
“泡泡”之间的凹陷处也有助于积水分流,这样就不会因为积水而滋生霉菌。
“建筑就像是人的衣服,再好的衣服也会被弄脏,再好的建筑也需要维护。”水立方外方设计公司负责人巴特勒曾经提出过这样的观点。
其实在“水立方”被预定为“塑料”外衣时,就被赋予了能自己用雨水“洗脸”的“特异功能”。
节能 每天自然光照9个小时以上 “水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上都镀着密度不等的小镀点,以控制膜的透光度,减少阳光带来的热量,以免室内温度过高。
透过的阳光在室内会形成舒适的温室效应,保持室内的温暖,能节省约30%的能源。
这些镀点的妙用还不仅与此,分布在ETFE膜上的上亿个镀点,可以改变光线的方向,起到隔热散光的效果。
这些“镀点”布成的点阵,就像一把把遮阳伞,把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外;
而在一把把“遮阳伞”之间,所需光线可以自由通过,保证场馆的温度和采光。
对此,“水立方”业主单位北京市国有资产经营有限责任公司副总经理康伟说,“水立方”是个节能省电的场馆,不仅有雨水回收系统,还自建了中水站和水晶水循环处理系统,雨水利用率约为076 。
“水立方每天用自然光照明达到9个小时以上,也节省了不少电能。”

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萌萌星

“水立方”不仅是一幢优美和复杂的建筑,她还能激发人们的灵感和热情,丰富人们的生活,为人们提供记忆的载体。
因此设计中不仅利用水的装饰作用,同时还利用其独特的微观结构。
采用在整个建筑内外层包裹的ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)是一种轻质新型材料,具有有效的热学性能和透光性,可以调节室内环境,冬季保温、夏季散热,而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。
国际上在建筑使用膜结构时,多用的是PTFE膜,这是一种纤维材料,特点是不透明,但是,使用技术比较成熟。
而“水立方”使用的是ETFE膜,这是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光。
在国内对这种薄膜结构的理论研究几乎就是空白。
2006年德国世界杯主要赛场之一的慕尼黑安联体育场也使用了ETFE气枕式外墙,但与水立方相比,两者的区别在于,德国安联体育场的气枕覆盖面积为6万平方米,而水立方则达到为10万平方米;安联运动场是单层气枕并且是规则排列的,水立方则是双层气枕,并且几乎没有形状相同的两个气枕。
按照设计方案,水立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成(其中最小的1-2平方米,最大的达到70平方米),覆盖面积达到10万平方米,展开面积达到26万平方米,是世界上规模最大的膜结构工程,也是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
无论对设计还是施工、使用都是一个极大的挑战,对ETFE膜的材料、通风空调、防火、声、光、电的控制等技术提出了一个难度很大的课题。

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偶逢

水立方”膜结构使用的是ETFE材料,ETFE就是乙烯-四氟乙烯共聚物,该材料具有聚四氟乙烯的耐腐蚀特性,克服了聚四氟乙烯对金属的不粘和性缺陷,加之其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数,使ETFE(F-40)成为和金属的理想复合材料。
EFTE膜通常厚度小于02mm,其特有的抗粘着表面使其具有高抗污,以清洗的特点,通常雨水就可以清洁主要污垢。
EFTE寿命在25~35年,属可循环利用材料。
达到B1防火等级标准。
透光率可控制在50%~95%。
根据几何条件和膜层数,其k值可达20W/m2k。
ETFE膜有很强的自洁性。
由于ETFE膜本身的摩擦系数很小,灰尘、污垢在这滑溜溜的表面上“站不住脚”。
即使表面有些浮尘,只要下点小雨,立面的膜就能被冲洗得很干净。
光线的调节,归功于在内层透明的ETFE膜上的银色圆点。
这些镀点布成的点阵,可以改变光线的方向,起到隔热散光的效果。
所需光线可以自由通过,保证场馆的温度和采光。

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过路友人

水立方”多面体空间刚架结构几何构成的理论基础是“气泡理论”。
“气泡理论”的研究已有一百多年的历史,这种结构模型在自然界中普遍存在,如细胞组织单元的基本排列形式以及水泡、肥皂泡的天然构造。
但这样的形式作为建筑结构还从未被使用过,国家游泳中心首次将其应用到建筑结构上。
“水立方”结构几何形体的基本模型是基于优化改良的多面体组合建立起来的。
实际的几何形体是这样形成的:
 首先生成一个比“水立方”建筑大的、改良的多面体阵列,再把这个阵列围绕(0,0,0)→(1,1,1)矢量轴旋转60°,在多面体阵列中切出1765389m×1765389m×293789m立方体的建筑外形,然后在立方体内挖去比赛厅、热身厅、嬉水厅等内部使用空间,这样便切出了屋盖和墙体的结构

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北城忆

“水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。
“水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子,而墙面就像一个个无规则的泡泡。
这些泡泡所用的材料“ETFE”,这种材料的耐腐蚀性、保温性俱佳,自洁能力强。
国外的抗老化试验证明,它可以使用15至20年。
“水立方”设计采用了泡沫理论,建筑外墙分布着3000个不规则的气枕,即使出现外膜破裂,8小时内就可以将破损的外膜修补或更换。
ETFE膜立面装配系统在国家游泳中心的运用、尝试是迄今世界上规模最大、构造最复杂、技术综合最全面的一次。

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春风物语

坐地铁去水立方路线,乘坐地铁8号线,到达奥林匹克公园站,然后步行600米到达水立方。
北辰西桥北 - 公交站 265米 途径公交车:
 81路 82路 510路 607路夜6路 安翔北路东口 - 公交站 398米 途径公交车:
 86路 国家体育馆 - 公交站 462米 途径公交车:
 81路 82路 86路 510路607路 特13路 特15路 夜14路 夜6路 国家游泳中心 地址:
天辰东路11号国家游泳中心(水立方)

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