水立方是什么结构

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走近水立方，最先吸引人目光的就是包裹着整个场馆的一个个形状各异的气枕。“水立方”的建筑外围护是内外两层ETFE（乙烯—四氟乙烯共聚物）膜结构，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米。这些气枕大小不一，形状各异，最大的约90平方米，最小一个不足1平方米。那么“水立方”的膜到底是什么呢？“水立方”的膜结构使用ETFE，在国内尚属首次。据设计单位代表、中建国家游泳中心设计联合体执行总负责人郑方介绍，这种材料质地轻巧，但强度却超乎想象。气枕充好气后，汽车压过去都没有问题。此外，这种材料的延展性、耐火耐热性也都非常突出。“比如延展性，拉到它本身的三到四倍那么长都不会断裂。而达到280摄氏度以上它才能被烧一个窟窿，但是不扩散，没有烟，也没有燃烧物掉下去。

” 飞鸟是对膜结构的潜在威胁：它们的爪子钩在气枕表面，很容易造成表面的划伤。为此，在“水立方”顶部设计了很细的钢丝网，以阻止小鸟飞落。此外，为防止人为破坏，在“水立方”周围特意设计了一条“护城河”。而在场馆内部，膜结构从二层搭起，观众只有从东南入口沿一个螺旋楼梯上去找到‘泡泡吧’，才能在那里亲手摸到这层膜。许多人还担心膜容易被锐器扎破。郑方解释说，“水立方”的膜结构并不像很多人猜想的那样脆弱。“即便外面装的是玻璃，也会有破碎的危险。实际上，这层膜比较结实，只有用很尖的锐器才能扎破。退一步说，就算出现局部的损坏也无碍整体，每个气枕都是独立的，气泵会自动充气。此外，用专用ETFE胶带修补表层也非常容易，就像我们用透明胶带粘东西一样。

“ETFE膜有很强的自洁性。”郑方告诉记者，由于这种材料的摩擦系数很小，不易附着尘土。即使粘上些尘土，只要下点小雨，或用水一冲，立刻就能将膜冲洗干净。钢结构：空间多面体；运用GPS定位技术；卸载沉降只有81毫米 “水立方”的表面柔和温润，事实上，支撑起“水立方”的钢构件总数达30513根，连接球节点达到9843个。业内人士都知道，“水立方”的钢结构设计施工难度一点都不亚于“鸟巢”。如果是搭一个传统的房子，就是横的梁，竖的墙就可以了，都在一个平面上。而“水立方”因为要创造水分子的感觉，每个气枕都是不规则的多面体，所以需要的钢架构也完全是三维空间的12面体或者14面体，而要搭建这样的钢结构在世界上是第一次。

水立方内部结构介绍

＂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。

水立方的结构

“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

水立方的结构是什么

ETFE膜自洁：膜结构表面基本上不沾灰尘。除了遇上沙尘暴等极端天气，一般情况下，自然降水足以使之清洁如新。节能：3000多个半透明的气枕可以使整个游泳中心的绝大部分区域日间不需点灯，进入室内的光线是最柔和的。隔热保温：仅在控温方面，膜结构就能帮助“水立方”节省30%的电力。 “水立方”外层膜结构采用ETFE材料，质地轻巧，但强度却超乎想象，充气后可经得住汽车轧过去；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。这是世界范围内首次大面积使用ETFE的全封闭体育场馆。会呼吸的“水立方” “水立方”的屋顶有自然排风的风机，两层膜结构的中间底下开口也有，等于有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。宛若星辰的“镀点” 参观过国家游泳中心的人不难发现，阳光下的“水立方”有很多闪闪“发光”的亮点，宛若星辰散落在水立方的表面。这些亮点就是镀点。镀点是功能性镀点。通过镀点，膜结构变成光和热的过滤器，需要的进来，不需要的返回去。镀点改变光线的方向，将多余的光线和热量挡在场馆之外，从而保证了酷热天气时“水立方”不会成为巨大的“温室浴场”。

节水省电的“水立方” “水立方”屋顶有3万平方米，雨水可100%的收集。它有一套雨水收集系统，一年收集的雨水量相当于100户居民一年的用水量；膜结构等相关技术使自然光能得到充分利用，现在平均每天9.9小时使用自然光，省电效果显著。