水立方是用什么材料做的？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：創(chuàng)新的外掛材料 “水立方”不僅是一幢優(yōu)美和復(fù)雜的建筑，她還能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，為人們提供記憶的載體。因此設(shè)計(jì)中不僅利用水的裝飾作用，同時(shí)還利用其獨(dú)特的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。采用在整個(gè)建筑內(nèi)外層包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一種輕質(zhì)新型材料，具有有效的熱學(xué)性能和透光性，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，冬季保溫、夏季散熱，而且還會(huì)避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳中心內(nèi)部環(huán)境的侵蝕。更神奇的是，如果ETFE膜有一個(gè)破洞，不必更換，只需打上一塊補(bǔ)丁，它便會(huì)自行愈合，過(guò)一段時(shí)間就會(huì)恢復(fù)原貌！ 國(guó)際上在建筑使用膜結(jié)構(gòu)時(shí)，多用的是PTFE膜，這是一種纖維材料，特點(diǎn)是不透明，但是，使用技術(shù)比較成熟。而“水立方”使用的是ETFE膜，這是一種透明膜，能為場(chǎng)館內(nèi)帶來(lái)更多的自然光。在國(guó)內(nèi)對(duì)這種薄膜結(jié)構(gòu)的理論研究幾乎就是空白。 2006年德國(guó)世界杯主要賽場(chǎng)之一的慕尼黑安聯(lián)體育場(chǎng)也使用了ETFE氣枕式外墻，但與水立方相比，兩者的區(qū)別在于，德國(guó)安聯(lián)體育場(chǎng)的氣枕覆蓋面積為6萬(wàn)平方米，而水立方則達(dá)到為10萬(wàn)平方米；安聯(lián)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)是單層氣枕并且是規(guī)則排列的，水立方則是雙層氣枕，并且?guī)缀鯖](méi)有形狀相同的兩個(gè)氣枕。 按照設(shè)計(jì)方案，水立方的內(nèi)外立面膜結(jié)構(gòu)共由3065個(gè)氣枕組成（其中最小的1－2平方米，最大的達(dá)到70平方米），覆蓋面積達(dá)到10萬(wàn)平方米，展開(kāi)面積達(dá)到26萬(wàn)平方米，是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程，也是惟一一個(gè)完全由膜結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行全封閉的大型公共建筑。無(wú)論對(duì)設(shè)計(jì)還是施工、使用都是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，對(duì)ETFE膜的材料、通風(fēng)空調(diào)、防火、聲、光、電的控制等技術(shù)提出了一個(gè)難度很大的課題。 新型環(huán)保設(shè)計(jì) 游泳中心內(nèi)的游池應(yīng)用了許多創(chuàng)新式的設(shè)計(jì)，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點(diǎn)池岸，視覺(jué)和聲音發(fā)出信號(hào)等。還有一些高科技設(shè)備，如確定運(yùn)動(dòng)員相對(duì)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(guān)眾更好地觀(guān)看比賽。 在設(shè)計(jì)中還充分考慮了環(huán)保的需要。為了減少二氧化碳的產(chǎn)生，在設(shè)計(jì)中減少了電的使用。利用太陽(yáng)能電池提供電力。大幅地使用了新型材料，使空調(diào)和照明負(fù)荷降低了20%-30%。另外，游泳中心消耗掉的水分將有80%從屋頂收集并循環(huán)使用，這樣可以減弱對(duì)于供水的依賴(lài)和減少排放到下水道中的污水。系統(tǒng)對(duì)廢熱進(jìn)行回收，熱回收冷凍機(jī)的應(yīng)用一年將節(jié)省60萬(wàn)度電。還有現(xiàn)代化消防裝置為建筑量身定做，比常規(guī)設(shè)施節(jié)約74%。 在建筑節(jié)能上，“水立方”的設(shè)計(jì)也有獨(dú)到之處。在“水立方”總共8萬(wàn)平方米的建筑面積中，3萬(wàn)平方米屋頂將使雨水的收集率達(dá)到100%，而這些雨水量相當(dāng)于100戶(hù)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應(yīng)的技術(shù)，使得該場(chǎng)館每天能夠利用自然光的時(shí)間達(dá)到了9.9小時(shí)，一年下來(lái)，8萬(wàn)平方米的“水立方”將節(jié)約大量的電力資源。 科研創(chuàng)新是“水立方”建筑設(shè)計(jì)中的一大亮點(diǎn)，它所采用的特殊膜材料、鋼結(jié)構(gòu)，以及室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)，在奧運(yùn)場(chǎng)館建筑歷史當(dāng)中很多都是空白，因此，科技創(chuàng)新成為 “水立方”建設(shè)工作中的重頭戲，經(jīng)過(guò)參建各方共同努力，“水立方”項(xiàng)目中經(jīng)國(guó)家有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)立項(xiàng)的科研項(xiàng)目達(dá)到10多項(xiàng)，此外，“水立方”的建設(shè)還產(chǎn)生了類(lèi)似項(xiàng)目的施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 人性化的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié) “水立方”設(shè)計(jì)注重細(xì)節(jié)，充分考慮運(yùn)動(dòng)員和觀(guān)眾需求，體現(xiàn)了北京奧運(yùn)會(huì)“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的三大理念。 作為奧運(yùn)會(huì)的比賽場(chǎng)館，國(guó)家游泳中心首先要滿(mǎn)足奧運(yùn)會(huì)期間的比賽需要?！八⒎健钡脑O(shè)計(jì)將盡可能的讓運(yùn)動(dòng)員在這里感到舒適，讓觀(guān)眾感到舒適。而這種舒適往往來(lái)自很小的細(xì)節(jié)?！八⒎健睋碛刑?、比賽池、熱身池，這些池子的水溫及其所在廳的溫度沒(méi)有太大的差異，這就為運(yùn)動(dòng)員穩(wěn)定發(fā)揮創(chuàng)造了良好條件。 此外，“水立方”在地面的設(shè)計(jì)上也花費(fèi)了不少心思，由于比賽池和熱身池中間有一定距離，運(yùn)動(dòng)員在這兩池之間往往是赤腳往返，“水立方”對(duì)這段路程的地面做了特殊、細(xì)致的處理，屆時(shí)，“運(yùn)動(dòng)員走過(guò)去都很舒適”，不會(huì)覺(jué)得腳涼。 防雷設(shè)計(jì)： “水立方”與“鳥(niǎo)巢”相似，也是采用了傳統(tǒng)的防雷技術(shù)。 “水立方”的地下及基礎(chǔ)部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上部分是鋼網(wǎng)架，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋通過(guò)焊接連接，共同形成了一個(gè)立方體的籠子。屋面上，鑲嵌、固定一塊塊充氣枕的是槽形的鋼構(gòu)件，鋼構(gòu)件又寬又厚，與“水立方”四壁的鋼網(wǎng)架焊接為一體，支撐著整個(gè)屋頂。雷雨天氣里，這些鋼構(gòu)件的作用更是非同小可。它們一方面作為天溝，收集、排除屋面的雨水；同時(shí)又充當(dāng)了接閃器，及時(shí)將雷電流引到“籠式避雷網(wǎng)”，保護(hù)整個(gè)建筑物的安全。這是一個(gè)非常理想的“籠式避雷網(wǎng)”，完全依靠建筑物自身結(jié)構(gòu)中的材料，無(wú)須單獨(dú)架設(shè)避雷針、做引下線(xiàn)或接地體，屋面沒(méi)有突出的避雷針或避雷帶，既經(jīng)濟(jì)美觀(guān)又安全可靠。 抗震設(shè)計(jì)： “水立方”是典型的外柔內(nèi)剛。外部只看到充氣薄膜，好像弱不禁風(fēng)，而支撐這些薄膜的是堅(jiān)實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)，里面觀(guān)眾看臺(tái)和室內(nèi)建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。“水立方”的墻壁和天花板由1.2萬(wàn)個(gè)承重節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)的網(wǎng)狀鋼管組成，這些節(jié)點(diǎn)均勻地分擔(dān)著建筑物的重量，使其堅(jiān)固得足以經(jīng)受住北京最強(qiáng)的地震?！八⒎健钡牡叵虏糠质卿摻罨炷辖Y(jié)構(gòu)，在澆筑混凝上的時(shí)候，在每根鋼桂的位置都設(shè)置了預(yù)埋件(上部為鋼塊)，鋼結(jié)構(gòu)的鋼柱與這些預(yù)埋件牢固的焊接在一起，就這樣，地上部分的鋼結(jié)構(gòu)與地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)牢固的整體。正是靠著優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式和良好的整體性，“水立方”才擁有了“過(guò)硬的身體”，達(dá)到了抗震8級(jí)烈度的標(biāo)準(zhǔn)。 綠色場(chǎng)館 綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)，作為北京奧運(yùn)會(huì)的三大核心理念，對(duì)于北京奧運(yùn)會(huì)的各項(xiàng)工作具有綱領(lǐng)性指導(dǎo)意義。三大理念中，首當(dāng)其沖的就是綠色奧運(yùn)。從《北京奧運(yùn)行動(dòng)規(guī)劃》中對(duì)綠色奧運(yùn)的定義不難看出，實(shí)現(xiàn)綠色奧運(yùn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，都需要以人們具有高標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)素養(yǎng)為保障，按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)落實(shí)各項(xiàng)工作。 國(guó)家游泳中心建設(shè)主要的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)包括熱泵的選用、太陽(yáng)能的利用、水資源綜合利用、先進(jìn)的采暖空調(diào)系統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)和其他節(jié)能環(huán)保技術(shù)，如采用內(nèi)外墻保溫，減少能量的損失；采用高效節(jié)能光源與照明控制技術(shù)等。這些新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新材料的采用，為我國(guó)今后建筑節(jié)能建設(shè)起到了良好的示范作用，還可進(jìn)一步帶動(dòng)和促進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。 水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)“水立方”，水立方”的外形看上去就像一個(gè)藍(lán)色的水盒子，而墻面就像一團(tuán)無(wú)規(guī)則的泡泡。這個(gè)泡泡所用的材料“ETFE”，也就是我們常說(shuō)的“聚氟乙烯”。這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳，自清潔能力強(qiáng)。國(guó)外的抗老化試驗(yàn)證明，它可以使用15至20年。而這種材料也很結(jié)實(shí)，據(jù)稱(chēng)，人在上面跳躍也不會(huì)損傷它。同時(shí)由于自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔，是一種新興的環(huán)保材料。猶如一個(gè)個(gè)“水泡泡”的ETFE膜具有較好抗壓性，厚度僅如同一張紙的ETFE膜構(gòu)成的氣枕，甚至可以承受一輛汽車(chē)的重量。氣枕根據(jù)擺放位置的不同，外層膜上分布著密度不均的鍍點(diǎn)，這鍍點(diǎn)將有效的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降溫的作用。