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国家游泳中心——水立方的建筑技术

来源:新浪旅游  发布时间:2015-12-09

  

  简介

  国家游泳中心又被称为“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日开工,在2008年1月28日竣工。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。到目前,来自101个国家和地区的35万多港澳台同胞及海外侨胞共捐献了9.4亿人民币。其中郑裕彤、郑家纯父子及属下企业曾捐赠五千万元人民币。

  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。

  “水立方”是北京奥运会国家游泳中心,它的膜结构已成为世界之最。它是根据细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计而成的,这种形态在建筑结构中从来没有出现过,创意真是奇特。

  “水立方”的墙面和屋顶都分内外三层,设计人员利用三维坐标设计了3万多个钢质构件,这三万多个钢质构件在位置上没有一个是相同的。这些技术都是我国自主创新的科技成果,他们填补了世界建筑史的空白。

  设计理念

  “水立方”位于奥林匹克公园B区西侧,和国家体育场‘鸟巢’隔马路遥相呼应,建设规模约8万平方米,最引人注意的就是外围形似水泡的ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)。ETFE膜是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光,他的内部是一个多层楼建筑,对称排列的大看台视野开阔,馆内乳白色的建筑与碧蓝的水池相映成趣。

  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。

  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7.8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1.2万个节点。只有2.4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。

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