水立方的設計理念是什么？

【專家解說】：“水立方”位于奧林匹克公園B區(qū)西側，和國家體育場‘鳥巢’隔馬路遙相呼應，建設規(guī)模約8萬平方米，最引人注意的就是外圍形似水泡的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）。ETFE膜是一種透明膜，能為場館內帶來更多的自然光，他的內部是一個多層樓建筑，對稱排列的大看臺視野開闊，館內乳白色的建筑與碧藍的水池相映成趣。
國家游泳中心的設計方案，是經全球設計競賽產生的“水的立方”（[H2O]3）方案。該方案由中國建筑工程總公司、澳大利亞PTW建筑師事務所、ARUP澳大利亞有限公司聯(lián)合設計。其中中方設計者：中建國際(深圳)設計顧問有限公司總裁、總建筑師趙小鈞、總工程師毛紅衛(wèi)，PTW建筑事務所的兩名主設計師為約翰·保林 (John Pauline)與托比·王(Toby Wong)。
設計體現(xiàn)出 [H2O]3(“水立方”)的設計理念，融建筑設計與結構設計于一體，設計新穎，結構獨特，與國家體育場比較協(xié)調，功能上完全滿足2008年奧運會賽事要求，而且易于賽后運營。

設計理念

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，相得益彰。方形是中國古代城市建筑最基本的形態(tài)，它體現(xiàn)的是中國文化中以綱常倫理為代表的社會生活規(guī)則。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合。
在中國文化里，水是一種重要的自然元素，并激發(fā)起人們歡樂的情緒。國家游泳中心賽后將成為北京最大的水上樂園，所以設計者針對各個年齡層次的人，探尋水可以提供的各種娛樂方式，開發(fā)出水的各種不同的用途，他們將這種設計理念稱作“水立方”。希望它能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，并為人們提供一個記憶的載體。
為達此目的，設計者將水的概念深化，不僅利用水的裝飾作用，還利用其獨特的微觀結構?；凇芭菽崩碚摰脑O計靈感，他們?yōu)椤胺胶凶印卑狭艘粚咏ㄖ馄ぃ厦娌紳M了酷似水分子結構的幾何形狀，表面覆蓋的ETFE膜又賦予了建筑冰晶狀的外貌，使其具有獨特的視覺效果和感受，輪廓和外觀變得柔和，水的神韻在建筑中得到了完美的體現(xiàn)。輕靈的“水立方”能夠奪魁，還在于它體現(xiàn)了諸多科技和環(huán)保特點。合理組織自然通風、循環(huán)水系統(tǒng)的合理開發(fā)，高科技建筑材料的廣泛應用，都共同為國家游泳中心增添了更多的時代氣息。泳池也應用了許多創(chuàng)新設計，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點池岸，視覺和聲音出發(fā)信號等，這將使比賽池成為世界上最快的泳池。
創(chuàng)新的外掛材料

“水立方”不僅是一幢優(yōu)美和復雜的建筑，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。因此設計中不僅利用水的裝飾作用，同時還利用其獨特的微觀結構。采用在整個建筑內外層包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一種輕質新型材料，具有有效的熱學性能和透光性，可以調節(jié)室內環(huán)境，冬季保溫、夏季散熱，而且還會避免建筑結構受到游泳中心內部環(huán)境的侵蝕。
國際上在建筑使用膜結構時，多用的是PTFE膜，這是一種纖維材料，特點是不透明，但是，使用技術比較成熟。而“水立方”使用的是ETFE膜，這是一種透明膜，能為場館內帶來更多的自然光。在國內對這種薄膜結構的理論研究幾乎就是空白。
2006年德國世界杯主要賽場之一的慕尼黑安聯(lián)體育場也使用了ETFE氣枕式外墻，但與水立方相比，兩者的區(qū)別在于，德國安聯(lián)體育場的氣枕覆蓋面積為6萬平方米，而水立方則達到為10萬平方米；安聯(lián)運動場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]有形狀相同的兩個氣枕。
按照設計方案，水立方的內外立面膜結構共由3065個氣枕組成（其中最小的1－2平方米，最大的達到70平方米），覆蓋面積達到10萬平方米，展開面積達到26萬平方米，是世界上規(guī)模最大的膜結構工程，也是惟一一個完全由膜結構來進行全封閉的大型公共建筑。無論對設計還是施工、使用都是一個極大的挑戰(zhàn)，對ETFE膜的材料、通風空調、防火、聲、光、電的控制等技術提出了一個難度很大的課題。

新型環(huán)保設計

游泳中心內的游池應用了許多創(chuàng)新式的設計，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。還有一些高科技設備，如確定運動員相對位置的光學裝置、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。
在設計中還充分考慮了環(huán)保的需要。為了減少二氧化碳的產生，在設計中減少了電的使用。利用太陽能電池提供電力。大幅地使用了新型材料，使空調和照明負荷降低了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，這樣可以減弱對于供水的依賴和減少排放到下水道中的污水。系統(tǒng)對廢熱進行回收，熱回收冷凍機的應用一年將節(jié)省60萬度電。還有現(xiàn)代化消防裝置為建筑量身定做，比常規(guī)設施節(jié)約74%。

在建筑節(jié)能上，“水立方”的設計也有獨到之處。在“水立方”總共8萬平方米的建筑面積中，3萬平方米屋頂將使雨水的收集率達到100%，而這些雨水量相當于100戶居民一年的用水量；在光的利用上，由于“水立方”采用了特殊的膜材料和相應的技術，使得該場館每天能夠利用自然光的時間達到了9.9小時，一年下來，8萬平方米的“水立方”將節(jié)約大量的電力資源。
科研創(chuàng)新是“水立方”建筑設計中的一大亮點，它所采用的特殊膜材料、鋼結構，以及室內環(huán)境設計，在奧運場館建筑歷史當中很多都是空白，因此，科技創(chuàng)新成為 “水立方”建設工作中的重頭戲，經過參建各方共同努力，“水立方”項目中經國家有關部門批準立項的科研項目達到10多項，此外，“水立方”的建設還產生了類似項目的施工驗收標準。

人性化的設計細節(jié)

“水立方”設計注重細節(jié)，充分考慮運動員和觀眾需求，體現(xiàn)了北京奧運會“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”的三大理念。
作為奧運會的比賽場館，國家游泳中心首先要滿足奧運會期間的比賽需要?！八⒎健钡脑O計將盡可能的讓運動員在這里感到舒適，讓觀眾感到舒適。而這種舒適往往來自很小的細節(jié)。“水立方”擁有跳水池、比賽池、熱身池，這些池子的水溫及其所在廳的溫度沒有太大的差異，這就為運動員穩(wěn)定發(fā)揮創(chuàng)造了良好條件。
此外，“水立方”在地面的設計上也花費了不少心思，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。

防雷設計：

“水立方”與“鳥巢”相似，也是采用了傳統(tǒng)的防雷技術。 “水立方”的地下及基礎部分是鋼筋混凝土結構，地上部分是鋼網架，鋼結構與鋼筋混凝土結構中的鋼筋通過焊接連接，共同形成了一個立方體的籠子。屋面上，鑲嵌、固定一塊塊充氣枕的是槽形的鋼構件，鋼構件又寬又厚，與“水立方”四壁的鋼網架焊接為一體，支撐著整個屋頂。雷雨天氣里，這些鋼構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；同時又充當了接閃器，及時將雷電流引到“籠式避雷網”，保護整個建筑物的安全。這是一個非常理想的“籠式避雷網”，完全依靠建筑物自身結構中的材料，無須單獨架設避雷針、做引下線或接地體，屋面沒有突出的避雷針或避雷帶，既經濟美觀又安全可靠。

抗震設計：

“水立方”是典型的外柔內剛。外部只看到充氣薄膜，好像弱不禁風，而支撐這些薄膜的是堅實的鋼結構，里面觀眾看臺和室內建筑物為鋼筋混凝土結構?！八⒎健钡膲Ρ诤吞旎ò逵?.2萬個承重節(jié)點連接起來的網狀鋼管組成，這些節(jié)點均勻地分擔著建筑物的重量，使其堅固得足以經受住北京最強的地震?！八⒎健钡牡叵虏糠质卿摻罨炷辖Y構，在澆筑混凝上的時候，在每根鋼桂的位置都設置了預埋件(上部為鋼塊)，鋼結構的鋼柱與這些預埋件牢固的焊接在一起，就這樣，地上部分的鋼結構與地下部分的鋼筋混凝土結構形成一個牢固的整體。正是靠著優(yōu)越的結構形式和良好的整體性，“水立方”才擁有了“過硬的身體”，達到了抗震8級烈度的標準