水立方上的 镀点 设计应用作用是什么

王小节：与极具阳刚之气的鸟巢相映衬的是旁边这座温柔秀美的水立方了。我们现在还看不出它的柔美，是因为它还没有安装上这种特殊的膜结构。大约再过一个月，水立方就要开始安装十万平米这种特殊材料制成的薄膜。而如何使这种轻薄的材料良好地控制室内的声光热，成了科技人员最大的攻关难题。

水立方是一个半透明的建筑，其中一项设计是要通过一种薄膜结构吸收自然光，以调节馆内光线和温度，达到节能环保的目的。但是，仅仅依靠光溜溜的薄膜，别说调节光线温度，如何不让它成为一个温室大棚都是问题。薄膜上这些被称为镀点的圆形斑点就是用来解决问题的窍门，它们就像小小的遮阳伞，起到隔离、反射光线的作用，把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外。

中建国家游泳中心设计联合体机电专业部主任 毛红卫：比如在北面，阳光负荷很少，那么在这个前提下，我们这个(镀点)密度就相对镀得疏一点，整个给人一种通透的感觉。而在西面、东面，由于入射阳光比较厉害，我们在那会镀比较密的斑点。

要想在烈日当空或太阳西晒的时候，让水立方能保持凉爽的温度，这些小小遮阳伞的分布就必须十分精确。通过研究北京市最近30年的气候资料和精密计算，终于确定了每一张薄膜上所需镀点的面积。

“水立方”工程设计师郑方：南立面上主要部分的镀点(面积)在50%以下。在西立面上主要的镀点(面积)在60%左右。通过这样一种镀点的设置，整个西立面能够遮挡超过70%的太阳能进入建筑物里面来。

水立方最动人的视觉效果就是无论从场馆内外任何角度来看，都可以看到一个个紧密相连的半透明的水泡，而看不到一根多余的钢梁。那么，水泡和钢梁怎样融为一体呢？这个淡蓝色的方型盒子，其实隐藏着自然界中一个关于泡沫的秘密。

王小节：我想到了一个非常形象的办法，为您来展示水立方究竟是什么样子。让我们先来玩个吹肥皂泡的游戏吧，这个游戏大家小时侯都玩过吧。恩，瞧，样子是不是很像呢？其实水立方的外墙和顶棚呢就是由成千上万个这样的气泡组成的。早在一百多年前的欧洲，爱玩泡泡的科学家罗德科尔文就提出了这个“气泡理论”。他说，其实自然界中很多物质的排列结构，都是以这种气泡的结构方式组成的。但是这个理论被提出一百多年了，却从来没有人想过怎么把它运用在建筑学上。

记者：“您刚看到水立方的时候什么感觉？”

国家游泳中心副总经理 钢结构负责人 孙彦朝：“非常新奇，梦幻般的。但是一百多张设计图只是告诉我们这个建筑是什么，并没有告诉我们这个建筑该怎么把它建造起来。水立方整个的构件是两万个杆件，一万个球，一共加起来是三万个构件组成这样一个结构体系。每一个结点，每一个杆件都是不一样的。最终我们实施完成的图纸有三万多张。”

记者：“画这三万多张图咱们大概花了多长时间？”

孙彦朝：“大概花了一年时间，现在回想起来这一年干了些什么，除了画图，什么都不记得了。”

要把一个个气泡堆积成为一面墙，关键是找到作为气泡边缘的钢梁的准确位置。工程师们试了很多办法，包括GPS定位、激光定位、整体平移、分区域安装，可是工程进度总是太慢。

国家游泳中心总经理 康伟：“我们计算了一下，如果每天三十几个组件能够焊接上，那么我们什么时候能够完成任务呢，我们可能到2008年以后，都焊不完，所以给我们这些人急坏了。”

水立方工程总包执行经理侯本才，天天都在一线指导施工队按图纸工作，缓慢的施工进度令他坐立不安。他开始和几个老师傅一起琢磨起这个吹泡泡的道理来。有一天，老侯兴冲冲的拿着一把火柴找到孙彦朝。这几根火柴能解决气泡结构的定位难题吗？

记者：“这些火柴棒代表什么呢？”

水立方工程总包执行经理 侯本才：“这些火柴棒就代表这个气泡的边缘，如果在空中把这些杆件拼成一个球，可以看到在空间的定位是很困难的。弄不好就散掉，前功尽弃。经过一段时间的摸索，工人师傅想到一个好办法，先由一个点和一根杆件确定一个平面。然后其它的杆件位置就通过目测就可以基本准确的确定。思路做了一个调整，不要先想着造一个球，如果先把球的一个面先造出来，其它几个面同样的办法，也会很快地造出来，这样一个球体自然就形成了。”

国家游泳中心副总经理 钢结构负责人 孙彦朝：“其实道理很简单，就是利用高中几何当中的，一条线和线外一个点，确定一个平面。工人师傅这种土办法解决了大问题。”

四两拨千斤，难倒了一帮工程师的问题就这样迎刃而解，工程进度猛增到一天安装100多个构件，水立方工程提前一个多月完成了封顶。由工人师傅创造的这套工作方法也同工程师们的建筑理论一起，被写进多面体延性钢架结构施工管理技术规程，我国对这一规程拥有完全的自主知识产权。

中国工程院院士 董石麟：“(水立方)结构形式我们现在叫它多面体空间钢架结构。这一种结构在过去，不单单在我们国家，在世界上还是没有的，这样一种世界上第一的水立方游泳馆这种结构形式，是我们中国来实现的。

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。

C水立方的膜结构所用的材料能吸收除蓝色光波长以外的其他波长的光，只反射蓝光，所以看起来就是兰色的

透明也可以分无色透明和有色的,无色透明就是能透射任何颜色的光而如果是兰色透明的话(比如硫酸铜溶液)还是会反射他所显示的颜色不知道这么说能明白么

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。 沧海一粟 2008-07-26 12:40 检举

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。

1、神奇的自愈能力：水立方外立面的膜看似简单，其实很神奇，不仅冬暖夏凉，而且如果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！而且采用这样的透明的薄膜自然采光的效果特别棒，也算是绿色环保。

2、奇妙自洁不沾尘土：水立方的外立面材质是用节能环保ETFE膜材料，韧性好，不会自燃，最神奇的是不沾尘土，水立方只要有一点风，就可以把土带走，自带清洁功能。

3、水池深：水立方的水池水深达3米，一般的奥运泳池则只有2米，之所以把水池设置3米，是因为水的深度越大，产生的浮力就越大，水面扰动产生的阻力就会越小，这样可以让游泳运动员可以游得更快，更猛。

4、水温恒定28度：水立方为了让游泳运动员更好地发挥，利用了多项高科技让水温保持在28度，减少水温的干扰，菲尔普斯之所以取得如此佳绩，这背后也少不了水立方的功劳。

水立方的设计理念：

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。

“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。

百度百科-北京水立方

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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