浅谈“水立方”
浅谈“水立方”
内容提要:在举世瞩目的 2008 北京奥运会上,中国体育健儿取得了骄人成绩,不仅让
全世界为之赞叹,“水立方”游泳馆也成为世界各国人们关注的焦点。本论文主要阐述“水
立方”游泳馆的设计及其新兴材料的运用。
主题词:“水立方”游泳馆
水立方,它位于奥林匹克公园 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...
浅谈“水立方”
内容提要:在举世瞩目的 2008 北京奥运会上,中国体育健儿取得了骄人成绩,不仅让
全世界为之赞叹,“水立方”游泳馆也成为世界各国人们关注的焦点。本
主要阐述“水
立方”游泳馆的设计及其新兴材料的运用。
主题词:“水立方”游泳馆
水立方,它位于奥林匹克公园 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。
一、设计理念
建筑的设计
,是经全球设计竞赛产生的“水的立方”([H2O]3)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
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。
二、创新的外挂材料
水立方“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。
三、 新型的环保设计
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 “水立方”效果图电的使用。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 9.9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。
四、人性化的设计细节
水立方“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。
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。
五、结束语
“水立方”游泳馆不仅是本届奥运会最具震撼力的运动员场馆,它也成为向射界展示中国
盛世腾飞,繁荣富强的重要标志。它的新兴材料的运用以及环保理念值得我们学习、深思及
运用。
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