北京奧運(yùn)會(huì)的水立方構(gòu)造有哪些作用?

【專家解說】：　　《水立方——?dú)馀莸挠螒颉? 　　王小節(jié)：與極具陽(yáng)剛之氣的鳥巢相映襯的是旁邊這座溫柔秀美的水立方了。我們現(xiàn)在還看不出它的柔美，是因?yàn)樗€沒有安裝上這種特殊的膜結(jié)構(gòu)。大約再過一個(gè)月，水立方就要開始安裝十萬(wàn)平米這種特殊材料制成的薄膜。而如何使這種輕薄的材料良好地控制室內(nèi)的聲光熱，成了科技人員最大的攻關(guān)難題。 　　水立方是一個(gè)半透明的建筑，其中一項(xiàng)設(shè)計(jì)是要通過一種薄膜結(jié)構(gòu)吸收自然光，以調(diào)節(jié)館內(nèi)光線和溫度，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。但是，僅僅依靠光溜溜的薄膜，別說調(diào)節(jié)光線溫度，如何不讓它成為一個(gè)溫室大棚都是問題。薄膜上這些被稱為鍍點(diǎn)的圓形斑點(diǎn)就是用來解決問題的竅門，它們就像小小的遮陽(yáng)傘，起到隔離、反射光線的作用，把刺眼的光線和多余的熱量擋在場(chǎng)館之外。 　　中建國(guó)家游泳中心設(shè)計(jì)聯(lián)合體機(jī)電專業(yè)部主任 毛紅衛(wèi)：比如在北面，陽(yáng)光負(fù)荷很少，那么在這個(gè)前提下，我們這個(gè)(鍍點(diǎn))密度就相對(duì)鍍得疏一點(diǎn)，整個(gè)給人一種通透的感覺。而在西面、東面，由于入射陽(yáng)光比較厲害，我們?cè)谀菚?huì)鍍比較密的斑點(diǎn)。 　　要想在烈日當(dāng)空或太陽(yáng)西曬的時(shí)候，讓水立方能保持涼爽的溫度，這些小小遮陽(yáng)傘的分布就必須十分精確。通過研究北京市最近30年的氣候資料和精密計(jì)算，終于確定了每一張薄膜上所需鍍點(diǎn)的面積。 　　“水立方”工程設(shè)計(jì)師鄭方：南立面上主要部分的鍍點(diǎn)(面積)在50%以下。在西立面上主要的鍍點(diǎn)(面積)在60%左右。通過這樣一種鍍點(diǎn)的設(shè)置，整個(gè)西立面能夠遮擋超過70%的太陽(yáng)能進(jìn)入建筑物里面來。 　　水立方最動(dòng)人的視覺效果就是無論從場(chǎng)館內(nèi)外任何角度來看，都可以看到一個(gè)個(gè)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？這個(gè)淡藍(lán)色的方型盒子，其實(shí)隱藏著自然界中一個(gè)關(guān)于泡沫的秘密。 　　王小節(jié)：我想到了一個(gè)非常形象的辦法，為您來展示水立方究竟是什么樣子。讓我們先來玩?zhèn)€吹肥皂泡的游戲吧，這個(gè)游戲大家小時(shí)侯都玩過吧。恩，瞧，樣子是不是很像呢？其實(shí)水立方的外墻和頂棚呢就是由成千上萬(wàn)個(gè)這樣的氣泡組成的。早在一百多年前的歐洲，愛玩泡泡的科學(xué)家羅德.科爾文就提出了這個(gè)“氣泡理論”。他說，其實(shí)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。但是這個(gè)理論被提出一百多年了，卻從來沒有人想過怎么把它運(yùn)用在建筑學(xué)上。 　　記者：“您剛看到水立方的時(shí)候什么感覺？” 　　國(guó)家游泳中心副總經(jīng)理 鋼結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人 孫彥朝：“非常新奇，夢(mèng)幻般的。但是一百多張?jiān)O(shè)計(jì)圖只是告訴我們這個(gè)建筑是什么，并沒有告訴我們這個(gè)建筑該怎么把它建造起來。水立方整個(gè)的構(gòu)件是兩萬(wàn)個(gè)桿件，一萬(wàn)個(gè)球，一共加起來是三萬(wàn)個(gè)構(gòu)件組成這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)體系。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)，每一個(gè)桿件都是不一樣的。最終我們實(shí)施完成的圖紙有三萬(wàn)多張?！? 　　記者：“畫這三萬(wàn)多張圖咱們大概花了多長(zhǎng)時(shí)間？” 　　孫彥朝：“大概花了一年時(shí)間，現(xiàn)在回想起來這一年干了些什么，除了畫圖，什么都不記得了?！? 　　要把一個(gè)個(gè)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(zhǔn)確位置。工程師們?cè)嚵撕芏噢k法，包括GPS定位、激光定位、整體平移、分區(qū)域安裝，可是工程進(jìn)度總是太慢。 　　國(guó)家游泳中心總經(jīng)理 康偉：“我們計(jì)算了一下，如果每天三十幾個(gè)組件能夠焊接上，那么我們什么時(shí)候能夠完成任務(wù)呢，我們可能到2008年以后，都焊不完，所以給我們這些人急壞了?！? 　　水立方工程總包執(zhí)行經(jīng)理侯本才，天天都在一線指導(dǎo)施工隊(duì)按圖紙工作，緩慢的施工進(jìn)度令他坐立不安。他開始和幾個(gè)老師傅一起琢磨起這個(gè)吹泡泡的道理來。有一天，老侯興沖沖的拿著一把火柴找到孫彥朝。這幾根火柴能解決氣泡結(jié)構(gòu)的定位難題嗎？ 　　記者：“這些火柴棒代表什么呢？” 　　水立方工程總包執(zhí)行經(jīng)理 侯本才：“這些火柴棒就代表這個(gè)氣泡的邊緣，如果在空中把這些桿件拼成一個(gè)球，可以看到在空間的定位是很困難的。弄不好就散掉，前功盡棄。經(jīng)過一段時(shí)間的摸索，工人師傅想到一個(gè)好辦法，先由一個(gè)點(diǎn)和一根桿件確定一個(gè)平面。然后其它的桿件位置就通過目測(cè)就可以基本準(zhǔn)確的確定。思路做了一個(gè)調(diào)整，不要先想著造一個(gè)球，如果先把球的一個(gè)面先造出來，其它幾個(gè)面同樣的辦法，也會(huì)很快地造出來，這樣一個(gè)球體自然就形成了?！? 　　國(guó)家游泳中心副總經(jīng)理 鋼結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人 孫彥朝：“其實(shí)道理很簡(jiǎn)單，就是利用高中幾何當(dāng)中的，一條線和線外一個(gè)點(diǎn)，確定一個(gè)平面。工人師傅這種土辦法解決了大問題?！? 　　四兩撥千斤，難倒了一幫工程師的問題就這樣迎刃而解，工程進(jìn)度猛增到一天安裝100多個(gè)構(gòu)件，水立方工程提前一個(gè)多月完成了封頂。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(jìn)多面體延性鋼架結(jié)構(gòu)施工管理技術(shù)規(guī)程，我國(guó)對(duì)這一規(guī)程擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 　　中國(guó)工程院院士 董石麟：“(水立方)結(jié)構(gòu)形式我們現(xiàn)在叫它多面體空間鋼架結(jié)構(gòu)。這一種結(jié)構(gòu)在過去，不單單在我們國(guó)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(guó)來實(shí)現(xiàn)的。