水立方是什么基础

Question

如题所述

Answer 1

　　“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。

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。

“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。
　　防雷设计：
　　“水立方”与“鸟巢”相似，也是采用了传统的防雷技术。 “水立方”的地下及基础部分是钢筋混凝土结构，地上部分是钢网架，钢结构与钢筋混凝土结构中的钢筋通过焊接连接，共同形成了一个立方体的笼子。屋面上，镶嵌、固定一块块充气枕的是槽形的钢构件，钢构件又宽又厚，与“水立方”四壁的钢网架焊接为一体，支撑着整个屋顶。雷雨天气里，这些钢构件的作用更是非同小可。它们一方面作为天沟，收集、排除屋面的雨水；同时又充当了接闪器，及时将雷电流引到“笼式避雷网”，保护整个建筑物的安全。这是一个非常理想的“笼式避雷网”，完全依靠建筑物自身结构中的材料，无须单独架设避雷针、做引下线或接地体，屋面没有突出的避雷针或避雷带，既经济美观又安全可靠。
　　抗震设计：
　　“水立方”是典型的外柔内刚。外部只看到充气薄膜，好像弱不禁风，而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构，里面观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成，这些节点均匀地分担着建筑物的重量，使其坚固得足以经受住北京最强的地震。“水立方”的地下部分是钢筋混凝上结构，在浇筑混凝上的时候，在每根钢桂的位置都设置了预埋件(上部为钢块)，钢结构的钢柱与这些预埋件牢固的焊接在一起，就这样，地上部分的钢结构与地下部分的钢筋混凝土结构形成一个牢固的整体。正是靠着优越的结构形式和良好的整体性，“水立方”才拥有了“过硬的身体”，达到了抗震8级烈度的标准。
泳池换水自动控制
　　为确保“水立方”的水质达到国际泳联最新卫生标准，泳池的水将采用砂滤——臭氧——活性炭净水工艺，全部用臭氧消毒。据介绍，臭氧消毒不仅能有效去除池水异味，而且可消除池水对人体的刺激。
　　此外，泳池换水还将全程采用自动控制技术，提高净水系统运行效率，降低净水药剂和电力的消耗，可以节约泳池补水量50%以上。此外，泳池和水上游乐池将采用防渗混凝土以防渗漏。
　　洗澡水用于冲厕及灌溉
　　除了泳池用水，“水立方”的其他用水也十分节约。洗浴等废水，将经过生物接触氧化、过滤，再用活性炭吸附并消毒后，用于场馆内便器冲洗、车库地面的冲洗以及室外绿化灌溉。仅此一项就可每年节约用水44530吨水。此外，为了减少水的蒸发量，“水立方”的室外绿地将在夜间进行灌溉，采用以色列的微灌喷头，建成后可以节约用水5%。
　　卫生洁具设水表计水量
　　为尽可能减少人们在使用时对水的浪费，“水立方”对便器、沐浴龙头、面盆等设备均采用感应式的冲洗阀，合理控制卫生洁具的出水量，并在各集中用水点设置水表，计量用水量。预计通过这些措施，可以节水10%左右。
　　除了浴池用水，“水立方”还将在比赛大厅设立饮水处，为运动员和观众提供饮用水。为避免饮水的二次污染，避免浪费，“水立方”的饮用水将采用末端直饮水处理设备。

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Answer 2

国家游泳中心有个美丽别致的名字——“水立方”。这是一个关于水的建筑。“水”是这个建筑的灵魂，“方”来自中国文化的“天圆地方”概念。这个摹写水的建筑，“方”中有着纷繁自由的钢结构，湛蓝的泡泡ETFE膜所蕴含的传统建筑哲学将“水”的优雅与灵动完美地表现出来。

“水立方”最大的设计特色是建筑中气泡和自由结构的加入，使得形体上的极端简洁与表现上的极端丰富愈发相得益彰，体现出东方思想与现代的契合。共由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米的“水立方”膜结构，是世界上规模最大的膜结构工程，也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。要说起这个膜的好处，那简直就太多了。

3000个泡泡 抗压性很好 每个泡泡都可承受汽车的重量

“水立方”的长宽高分别为177米、177米、30米，设计采用了泡沫理论，建筑外墙分布着3000个不规则的泡泡气枕，该建筑的围护结构采用了一种新型的ETFE（乙烯一四氟乙烯共聚物），由约3000块气枕组成的膜结构，表面覆盖面积达到11万平方米，比德国世界杯安联球场还要大5万平方米。

ETFE膜具有较好延展、抗压性，充气后，每块膜都能承受一辆汽车的重量，暴雨、冰雹、沙尘暴就更没的说了。此外，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。

“水立方”的外墙膜有一定厚度，但假如刻意破坏也会破裂。不过，小面积的破损不会对整个气泡造成影响，专用胶布就可轻易修复。而破损的外膜经修补后重新充气。

保温隔热

在“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上，镀有上亿个密度不等的镀点以控制膜的透光度，解决了阳光直射的问题，这样就减少了阳光带来的热量，不会使室内的温度太高。

同时，“水立方”两层气枕间的空厢是封闭的，也形成了一个隔热的单元。通风也是解决散热问题的一个办法，在游泳中心外围的底部，有一个一米多高的百叶通风口，可以将内外互相连通，通过换气将热量排出，起到降温的效果。以上这些措施，主要是针对夏天而言，夏天的隔热方针，是“隔外不隔内”，当然冬天则正好相反。而在冬季，百叶通风口也将封闭，以保证室内的温度。

水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说，“水立方”在室内环境的设计上充分考虑了运动员和观众的需要。国家游泳中心的比赛大厅、戏水大厅都采用了百叶自然进风、上部机械排风，可替代强制新风量。从施工开始，场馆就进行了全过程的健康监测。这样，能够真实地记录并分析结构的风压和脉动以及温度场的变化，从而确保室内环境冬暖夏凉。

会“呼吸”

“水立方”的屋顶及两层膜结构的中间底下开口都设有自然排风的风机，相当于设置了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。

“水立方”能自己洗脸

ETFE气枕不仅在视觉效果上充分显示了建筑美学对水的形态——泡沫状态下的水分子结构的表达，同时也最大限度的配合了主体钢结构“泡沫”结构系统的设计。

“ETFE膜有很强的自洁性。”水立方中方设计师、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总工程师郑方解释说，由于这种材料的摩擦系数很小，尘土不容易粘在上面。即使粘上的尘土，只要下点小雨，立刻就能将膜冲洗得干干净净。即使人工擦洗，擦干净ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。“泡泡”之间的凹陷处也有助于积水分流，这样就不会因为积水而滋生霉菌。

“建筑就像是人的衣服，再好的衣服也会被弄脏，再好的建筑也需要维护。”水立方外方设计公司负责人巴特勒曾经提出过这样的观点。其实在“水立方”被预定为“塑料”外衣时，就被赋予了能自己用雨水“洗脸”的“特异功能”。

节能 每天自然光照9个小时以上

“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上都镀着密度不等的小镀点，以控制膜的透光度，减少阳光带来的热量，以免室内温度过高。透过的阳光在室内会形成舒适的温室效应，保持室内的温暖，能节省约30％的能源。

这些镀点的妙用还不仅与此，分布在ETFE膜上的上亿个镀点，可以改变光线的方向，起到隔热散光的效果。这些“镀点”布成的点阵，就像一把把遮阳伞，把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外；而在一把把“遮阳伞”之间，所需光线可以自由通过，保证场馆的温度和采光。

对此，“水立方”业主单位北京市国有资产经营有限责任公司副总经理康伟说，“水立方”是个节能省电的场馆，不仅有雨水回收系统，还自建了中水站和水晶水循环处理系统，雨水利用率约为0.76 。“水立方每天用自然光照明达到9个小时以上，也节省了不少电能。”