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水立方簡介：
奧林匹克公園國家游泳中心“水立方”的標準座席有1.7萬個，其中臨時座席約1.3萬個，永久座席4千個。奧運會期間，承擔(dān)游泳、跳水、花樣游泳、水球等比賽。其
主體結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限１００年�！八⒎健币彩潜本┦姓付ǖ奈┮灰粋�由港澳臺僑胞捐資建設(shè)的標志性奧運場館。目前，超過１０萬人參加捐贈，捐贈到位資金已超６．５億元人民幣，最大的一筆就是霍英東捐出的2億港元
方案
中標后取名為 ［H
2O］3“水的立方體”（Water Cube），據(jù)說靈感來源于“一個方盒子”、許多“水泡泡”和許多的“水分子”。 該方案由中國建筑工程總公司、
澳大利亞PTW建筑師事務(wù)所、ARUP澳大利亞有限公司聯(lián)合設(shè)計。 外方主任設(shè)計是為：PTW建筑事務(wù)所的：約翰·保林（John Pauline）與托比·王（Toby Wong）。
“水立方”外觀設(shè)計和多面體延性鋼架結(jié)構(gòu)：
從外面看，整個“水立方”就像一個湛藍色的“方盒子”，總體建筑面積大約8萬平方米，高約30米，建筑外墻采用新型環(huán)保節(jié)能的
ETFE（詞條“ETFE”由行業(yè)大百科提供）(四氟乙烯)膜材料，由3000多個氣枕組成，展開面積達11萬平方米。這些氣枕模仿大自然液體的
氣泡，面積各不相同。安裝一個氣枕，從工廠剪裁到安裝完備，大概兩三個小時。對于“水立方”國家游泳中心副總經(jīng)理
鋼結(jié)構(gòu)負責(zé)人孫彥朝曾經(jīng)說過：“非常新奇，夢幻般的。但是一百多張設(shè)計圖只是告訴我們這個建筑是什么，并沒有告訴我們這個建筑該怎么把它建造起來......
設(shè)計者從水分子和水泡的微觀結(jié)構(gòu)，演繹出一種新型的
剛性結(jié)構(gòu)體系，表面覆蓋的ETFE
透明膜又賦予了建筑冰晶狀的外貌。方的形狀代表中國人最樸實的一種觀念，還有從城市規(guī)劃角度，北京這個城市從方形演化成的城市，在這個格局里，方形代表著人的智慧。另外我們對水的理解更希望它是外表上很寧靜的感覺，但是又蘊藏著很多可變的可能性，這是水的特點。它的顏色能反映周圍自然界的表情，使建筑本身非常豐富。
設(shè)計者發(fā)揮了中國傳統(tǒng)的空間觀、宇宙觀和建筑觀，將建筑形體設(shè)計為單純的"方"。這個看似簡單的“方盒子”是中國傳統(tǒng)文化和現(xiàn)代科技共同“搭建”而成的。中國人認為：沒有規(guī)矩不成方圓，按照制定出來的規(guī)矩做事，就可以獲得整體的和諧統(tǒng)一。在中國傳統(tǒng)文化中，“天圓地方”的設(shè)計思想催生了“水立方”，它與圓形的“鳥巢”——國家體育場相互呼應(yīng)，相得益彰，方形的建筑輪廓和國家體育場圓形的輪廓形成了較好的呼應(yīng)，又非常協(xié)調(diào)。而這個“方盒子”又能夠最佳體現(xiàn)國家游泳中心的多功能要求，從而實現(xiàn)了傳統(tǒng)文化與建筑功能的完善結(jié)合。
方案中采用的
膜結(jié)構(gòu)建筑形式是21世紀最具代表性的一種全新的建筑形式，至今已成為大跨度空間建筑的主要形式之一。它集建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、
精細化工、材料科學(xué)與計算機技術(shù)等為一體，建造出具有標志性的空間結(jié)構(gòu)形式，它不僅體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的力量美，還充分表現(xiàn)出建筑師的設(shè)想，享受大自然浪漫空間。 在2008年的奧運會建筑設(shè)計上，
膜結(jié)構(gòu)被完美的體現(xiàn)。
水立方最動人的視覺效果就是無論從場館內(nèi)外任何角度來看，都可以看到一個個緊密相連的半透明的水泡，而看不到一根多余的鋼梁。那么，水泡和鋼梁怎樣融為一體呢？一百多年前的科學(xué)家羅德.科爾文就提出了這個“氣泡理論”。他說，其實自然界中很多物質(zhì)的排列結(jié)構(gòu)，都是以這種氣泡的結(jié)構(gòu)方式組成的,據(jù)說這個氣泡理論便是解決"水立方"結(jié)構(gòu)問題的基礎(chǔ)。"水立方"整個的
構(gòu)件是兩萬個
桿件，一萬個球，一共加起來是三萬個構(gòu)件組成這樣一個結(jié)構(gòu)體系。每一個結(jié)點，每一個桿件都是不一樣的。
國家游泳中心"水立方"的墻體和
屋蓋（詞條“屋蓋”由行業(yè)大百科提供）結(jié)構(gòu)創(chuàng)造性地采用了新型多面體空間
剛架結(jié)構(gòu)體系,該結(jié)構(gòu)的弦桿選用矩形鋼管、腹桿選用
圓鋼管,
節(jié)點為
焊接球節(jié)點.雖然結(jié)構(gòu)的構(gòu)成類似
網(wǎng)架結(jié)構(gòu),但
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀況完全不同于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的二力桿,而表現(xiàn)為類似空腹網(wǎng)架的剛接梁.桿件
內(nèi)力包含
彎矩、軸力、
剪力、扭矩,
彎曲應(yīng)力大于軸向
應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）,所以結(jié)構(gòu)的優(yōu)化較為復(fù)雜.
結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中的優(yōu)化內(nèi)容,包括:"強墻弱蓋"優(yōu)化,墻體桿件和屋蓋桿件選用不同應(yīng)力水平控制;
截面類型優(yōu)化,放棄
加勁肋截面而改用緊湊型截面,充分發(fā)揮截面
塑性,提高結(jié)構(gòu)延性;幾何構(gòu)成"雜交"優(yōu)化,將屋蓋下弦貫通內(nèi)墻,為減小屋蓋與墻體交界處桿件過大的
彎曲（詞條“彎曲”由行業(yè)大百科提供）應(yīng)力而附加少數(shù)腹桿,形成局部匯交力系;"
鉸接"優(yōu)化,采用鉸接計算處理策略,將少數(shù)彎曲應(yīng)力較大無法滿足規(guī)范要求的桿件兩端處理為鉸接,加強其周圍相關(guān)桿件,再剛接迭代計算,較好滿足
承載力要求;"強節(jié)點弱桿件"優(yōu)化,提高結(jié)構(gòu)延性,確保桿端焊縫破壞晚于桿件屈服。
要把一個個氣泡堆積成為一面墻，關(guān)鍵是找到作為氣泡邊緣的鋼梁的準確位置。工程師們試了很多辦法，包括GPS定位、激光定位、整體平移、分區(qū)域安裝，但問題始終存在!據(jù)說“英雄”來自一位有經(jīng)驗的老工人師傅在擺弄幾根火柴時想到一個好辦法:先由一個點和一根桿件確定一個
平面,然后其它的桿件位置就通過目測就可以基本準確的確定。思路做了一個調(diào)整，不要先想著造一個球，如果先把球的一個面先造出來，其它幾個面同樣的辦法，也會很快地造出來，這樣一個球體自然就形成了。利用高中幾何當(dāng)中的，一條線和線外一個點，確定一個平面。工人師傅這種土辦法解決了大問題。這種結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)在被叫做多面體空間鋼架結(jié)構(gòu)。這一種結(jié)構(gòu)在過去，不單單在我們國家，在世界上還是沒有的，這樣一種世界上第一的水立方游泳館這種結(jié)構(gòu)形式，是我們中國來實現(xiàn)的。由工人師傅創(chuàng)造的這套工作方法也同工程師們的建筑理論一起，被寫進多面體延性鋼架結(jié)構(gòu)施工管理技術(shù)規(guī)程，我國對這一規(guī)程擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。我又要嘮叨了：“順應(yīng)自然、道法自然"，勞動者的智慧是無窮盡的！應(yīng)當(dāng)留名嘉獎那位師傅才對.......
為了呈現(xiàn)出三維設(shè)計動畫中“水立方”的那種效果，氣枕安裝完畢后還需要充氣。據(jù)施工方現(xiàn)場負責(zé)人于程松介紹，這個過程完全由“水立方”的電腦自動充氣系統(tǒng)監(jiān)控，該系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)時的氣壓、光照等條件控制每個氣枕的充氣狀態(tài)。雖然“水立方”的膜結(jié)構(gòu)在外觀上是一個統(tǒng)一的整體，但每個氣枕都相對獨立。因此，即使其中一塊損壞，也不會造成“水立方”的整體“泄氣”。而且，更換損壞的氣枕也非常方便。
水立方ETFE四氟乙烯膜材料揭秘：
“水立方”是世界上最大的膜結(jié)構(gòu)工程，除了地面之外，外表都采用了膜
結(jié)構(gòu)材料，藍色的表面出乎意料的柔軟但又很充實。在我國，這還是首次使用。水立方”所營造的這種建筑氛圍和藝術(shù)效果，得益于一種新型的
建筑材料一ETFE(四氟乙烯)。它是一種輕質(zhì)新
型材料，國內(nèi)現(xiàn)在還沒有。ETFE是膜材料的一種，具有有效的熱學(xué)性能和
透光性（詞條“透光性”由行業(yè)大百科提供），可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，冬季
保溫，夏季散熱，而且還能避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳,ETFE是一種乙烯和四氟乙烯的共聚物，該
樹脂是最
堅韌的氟
聚合物，可以形成一層高度耐用的涂層，具有卓越的
耐化學(xué)性（詞條“耐化學(xué)性”由行業(yè)大百科提供），并可在150℃下連續(xù)工作。幾乎所有物質(zhì)都不與特氟龍
涂膜粘合,很薄的膜也顯示出很好的不粘附性能。 目前世界上只有三家企業(yè)能夠完成這個膜結(jié)構(gòu)。
�。牛裕疲牛ㄋ姆蚁┎牧腺|(zhì)地輕巧，但
強度卻超乎想象，正常情況下在上面停輛一般重量的汽車都不會被壓壞�！八⒎健蓖鈱幽さ�
延展性也很強，可以被
拉伸到本身的三到四倍。另外，氣枕里面所充的是過濾過的普通空氣，內(nèi)部壓力控制在２５０至３００帕之間，不僅
抗壓性好而且有很好的
彈性，形象地說，一個人在氣枕上玩蹦床都沒問題。７１５℃燃點不容易起火,即便被點燃，這種材料在燃燒時并不會擴散，且無煙，無燃燒物掉落。單塊膜結(jié)構(gòu)氣枕最大重量達到了５０公斤，根據(jù)功能不同其厚度為８０微米至２５０微米不等（１微米＝０．００１毫米）。
考慮到場館的節(jié)能標準，膜結(jié)構(gòu)具有較強的
隔熱（詞條“隔熱”由行業(yè)大百科提供）功能；另外，修補這種結(jié)構(gòu)非常方便，比如，射槍或者是尖銳的東西戳進去后，監(jiān)控的電腦會自動顯現(xiàn)出來。如果破了一個洞，只需用不干膠一貼就行了；膜結(jié)構(gòu)還非常輕巧，并具有良好的自潔性，塵土不容易粘在上面，塵土也能隨著雨水被排出。膜結(jié)構(gòu)自身就具有
排水和排污的功能以及去濕和防霧功能，尤其是防
結(jié)露功能,對游泳運動尤其重要。水立方膜結(jié)構(gòu)的充氣系統(tǒng)是全自動的，其中任何一個細節(jié)出現(xiàn)問題，工作人員都能通過電腦及時監(jiān)測到。每個氣枕都有一個相對獨立的充氣系統(tǒng)，不會出現(xiàn)一損俱損的情況。氣枕的維修也非常方便，萬一出現(xiàn)外膜
破裂（詞條“破裂”由行業(yè)大百科提供）、漏氣的情況，工作人員將在８小時內(nèi)對破損的外膜修補或更換新的。目前，北京已建廠生產(chǎn)這種ＥＴＦＥ膜（“水立方”外層膜結(jié)構(gòu)數(shù)量達到了１４３７塊）。
注：四氟乙烯
薄膜以前多用于：電容器的
絕緣材料、特種電纜的
絕緣層、電器儀表的絕緣、不粘帶、
密封帶，還可用于馬達、變壓器的絕緣。 因此國內(nèi)正在組建的聚四氟乙烯薄膜生產(chǎn)廠家正在大量收購國外廢舊機械上的ＥＴＦＥ零件，估計是用于水立方等膜建筑的，損毀膜更換！還有有專家稱，這種材料完全可以用在家庭中的
窗戶或者院子里的陽光棚。
人性化設(shè)計理念的體現(xiàn)：
水立方”的多處設(shè)計體現(xiàn)了人性化的理念既有助于運動員創(chuàng)造佳績，同時也充分考慮了觀眾觀看比賽的需求。
1、“水立方”的泳池深度達到了13米,這樣的深度可充分減少水溫對運動員的干擾，在不久的將來，“水立方”內(nèi)層膜結(jié)構(gòu)安裝完成后，泳池的水溫將被控制在28攝氏度，這樣的水溫最適宜運動員的發(fā)揮。
2、“水立方”在室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計上也充分考慮了運動員和觀眾的需要。例如，在屋頂安裝照明
設(shè)備時，施工方對其角度進行了優(yōu)化，不僅消除了燈光對運動員比賽的影響，同時為觀眾提供一個理想的觀看比賽的環(huán)境。
3、“水立方”在室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計上也充分考慮了觀眾的需要，在泳池兩側(cè)放置了大屏幕，屏幕尺寸達到了２３．８平方米。
4、運動員光腳走路不覺涼，由于比賽池和熱身池中間有一定距離，運動員在這兩池之間往往是赤腳往返，“水立方”對這段路程的地面做了特殊、細致的處理，屆時，“運動員走過去都很舒適”，不會覺得腳涼。
5、游泳中心內(nèi)的游池應(yīng)用了許多創(chuàng)新式的設(shè)計，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點池岸，視覺和聲音發(fā)出信號等。還有一些高科技設(shè)備，如確定運動員相對位置的光學(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。
國家游泳館，又叫水立方，國家游泳中心，是北京市委市政府指定的唯一一個由港澳臺僑同胞捐資建設(shè)的標志性奧運場館，由北京市港澳臺僑同胞共建北京奧運場館委員會負責(zé)捐資建設(shè)事務(wù)。以"新北京，新奧運"為主題，
