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水立方科技

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时间:2024-08-17 12:11:22
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水立方科技【专家解说】:  场馆名称:国家游泳中心俗称:水立方投资:大约为10.2亿人民币建设地点:奥林匹克公园场地类型:新建比赛场馆园建筑面积(㎡):79532赛时功能:游泳、跳

【专家解说】:  场馆名称:国家游泳中心   俗称:水立方   投资:大约为10.2亿人民币   建设地点:奥林匹克公园   场地类型:新建比赛场馆园   建筑面积(㎡):79532   赛时功能:游泳、跳水、花样游泳   奥运会期间的用途:游泳、跳水、花样游泳   残奥会期间的用途:游泳、跳水、花样游泳   固定座位数:4000个(永久性)、2000个(可拆除)   临时座位数:11000个   开工时间:2003年12月24日   竣工时间:2008年1月28日   英文名称:National Aquatic Center   【简介】   国家游泳中心又被称为“水立方”(Water Cube),位于北京奥林匹克公园内,是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆,也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。它的设计方案,是经全球设计竞赛产生的“水的立方”([H2O]3)方案。2003年12月24开工,在2008年1月28日竣工。其与国家体育场(俗称鸟巢)分列于北京城市中轴线北端的两侧,共同形成相对完整的北京历史文化名城形象。国家游泳中心规划建设用地62950平方米,总建筑面积65000-80000平方米,其中地下部分的建筑面积不少于15000平方米,长宽高分别为 177m × 177m × 30m。到目前,来自101个国家和地区的35万多港澳台同胞及海外侨胞共捐献了8.5亿人民币。其中郑裕彤、郑家纯父子及属下企业曾捐赠五千万元人民币。   投资:约为10.2亿(各界捐献约8.5亿人民币)   建筑面积(㎡):79532平方米   座席数:永久座席为4000个,,临时性座席11000个   奥运会期间的用途:游泳、跳水、花样游泳 等比赛   残奥会期间的用途:游泳、跳水、花样游泳等比赛   业主单位:北京市国有资产经营有限责任公司   设计单位:中建设计联合体   总包单位:中建一局建设发展有限公司   【国家游泳中心工程建设大事记】   2003年7月 国家游泳中心建筑设计方案正式确定   2003年12月24日 水立方奠基 土方及基础处理工程开工   2004年4月7日 完成土方及基础处理工程   2004年7月17日 国家游泳中心建筑安装工程施工总承包合同正式签约   2005年一季度 完成全部主体混凝土结构施工   2006年4月10日 国家游泳中心主体结构封顶 完成钢结构的安装   2006年6月16日 钢结构支撑体系成功卸载   2006年8月1日国家游泳中心膜结构安装第一块膜结构气枕   2006年12月26日 完成膜结构安装   2007年3月 完成设备安装 并开始联机调试   2008年1月28日 正式竣工   【用途】   2008年奥运会期间,国家游泳中心承担游泳、跳水、花样游泳等比赛,可容纳观众坐席17000座,其中永久观众坐席为6000座,奥运会期间增设临时性座位11000个(赛后将拆除)。赛后将建成为具有国际先进水平的、集游泳、运动、健身、休闲于一体的中心。   【设计】   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。   国家游泳中心由北京市国有资产经营公司负责建设、管理和运营,于2003年年底开工,2007年底前完工并投入试运行,接受国际游泳联合会和国际奥林匹克运动委员会的检查和验收。   【设计理念】   “水立方”位于奥林匹克公园B区西侧,和国家体育场‘鸟巢’隔马路遥相呼应,建设规模约8万平方米,最引人注意的就是外围形似水泡的ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)。ETFE膜是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光,他的内部是一个多层楼建筑,对称排列的大看台视野开阔,馆内乳白色的建筑与碧蓝的水池相映成趣。   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。其中中方设计者:中建国际(深圳)设计顾问有限公司总裁、总建筑师赵小钧、总工程师毛红卫,PTW建筑事务所的两名主设计师为约翰·保林 (John Pauline)与托比·王(Toby Wong)。   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。   设计理念   这个看似简单的“方盒子”是中国传统文化和现代科技共同“搭建”而成的。中国人认为:没有规矩不成方圆,按照制定出来的规矩做事,就可以获得整体的和谐统一。在中国传统文化中,“天圆地方”的设计思想催生了“水立方”,它与圆形的“鸟巢”——国家体育场相互呼应,相得益彰。方形是中国古代城市建筑最基本的形态,它体现的是中国文化中以纲常伦理为代表的社会生活规则。而这个“方盒子”又能够最佳体现国家游泳中心的多功能要求,从而实现了传统文化与建筑功能的完善结合。   在中国文化里,水是一种重要的自然元素,并激发起人们欢乐的情绪。国家游泳中心赛后将成为北京最大的水上乐园,所以设计者针对各个年龄层次的人,探寻水可以提供的各种娱乐方式,开发出水的各种不同的用途,他们将这种设计理念称作“水立方”。希望它能激发人们的灵感和热情,丰富人们的生活,并为人们提供一个记忆的载体。   为达此目的,设计者将水的概念深化,不仅利用水的装饰作用,还利用其独特的微观结构。基于“泡沫”理论的设计灵感,他们为“方盒子”包裹上了一层建筑外皮,上面布满了酷似水分子结构的几何形状,表面覆盖的ETFE膜又赋予了建筑冰晶状的外貌,使其具有独特的视觉效果和感受,轮廓和外观变得柔和,水的神韵在建筑中得到了完美的体现。轻灵的“水立方”能够夺魁,还在于它体现了诸多科技和环保特点。合理组织自然通风、循环水系统的合理开发,高科技建筑材料的广泛应用,都共同为国家游泳中心增添了更多的时代气息。泳池也应用了许多创新设计,如把室外空气引入池水表面,带孔的终点池岸,视觉和声音出发信号等,这将使比赛池成为世界上最快的泳池。   创新的外挂材料   “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。   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。   新型环保设计   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。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。   人性化的设计细节   “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。   【绿色场馆】   绿色奥运、科技奥运、人文奥运,作为北京奥运会的三大核心理念,对于北京奥运会的各项工作具有纲领性指导意义。三大理念中,首当其冲的就是绿色奥运。从《北京奥运行动规划》中对绿色奥运的定义不难看出,实现绿色奥运的每个环节,都需要以人们具有高标准的生态素养为保障,按照标准来落实各项工作。   国家游泳中心建设主要的先进节能技术包括热泵的选用、太阳能的利用、水资源综合利用、先进的采暖空调系统,以及控制系统和其他节能环保技术,如采用内外墙保温,减少能量的损失;采用高效节能光源与照明控制技术等。这些新标准、新技术、新材料的采用,为我国今后建筑节能建设起到了良好的示范作用,还可进一步带动和促进我国建筑节能技术产业化的发展。   水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰当地表现“水立方”,水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子,而墙面就像一团无规则的泡泡。这个泡泡所用的材料“ETFE”,也就是我们常说的“聚氟乙烯”。这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,自清洁能力强。国外的抗老化试验证明,它可以使用15至20年。而这种材料也很结实,据称,人在上面跳跃也不会损伤它。同时由于自身的绝水性,它可以利用自然雨水完成自身清洁,是一种新兴的环保材料。犹如一个个“水泡泡”的ETFE膜具有较好抗压性,厚度仅如同一张纸的ETFE膜构成的气枕,甚至可以承受一辆汽车的重量。气枕根据摆放位置的不同,外层膜上分布着密度不均的镀点,这镀点将有效的屏蔽直射入馆内的日光,起到遮光、降温的作用。   【水立方用水节水方案】   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。   【水立方建筑技术】   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,建筑外围采用世界上最先进的 ETFE(四氟乙烯)膜材料。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。   “水立方”整体建筑由3000多个气枕组成,气枕大小不一、形状各异,覆盖面积达到10万平方米,堪称世界之最。除了地面之外,外表都采用了膜结构。安装成功的气枕将通过事先安装在钢架上的充气管线充气变成“气泡”,整个充气过程由电脑智能监控,并根据当时的气压、光照等条件使“气泡”保持最佳状态。   这种像“泡泡装”一样的膜材料有自洁功能,使膜的表面基本上不沾灰尘。即使沾上灰尘,自然降水也足以使之清洁如新。此外,膜材料具有较好的抗压性,人们在上面“玩蹦床”都没问题,“正常的放上一辆汽车都不会压坏”。如果万一出现外膜破裂,根据应急预案,可在8个小时内把破损的外膜修好或换新。“水立方”晶莹剔透的外衣上面还点缀着无数白色的亮点,被称为镀点,它们可以改变光线的方向,起到隔热散光的效果。   此外,“水立方”占地7.8公顷,却没有使用一根钢筋,一块混凝土。其墙身和顶棚都是用细钢管连接而成的,有1.2万个节点。只有2.4毫米厚的膜结构气枕像皮肤一样包住了整个建筑,气枕最大的一个约9平方米,最小的一个不足1平方米。跟玻璃相比,它可以透进更多的阳光和空气,从而让泳池保持恒温,能节电30%。   什么是水立方   膜结构的完美体现——水立方   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。   水立方设计师的游走人生   我叫John Pauline,澳大利亚人。如果你提到“水立方”,可千万不要说是我一个人设计的,我们是一个团队。中建国际设计公司的3名设计师来到澳大利亚,与我们PTW建筑设计的5人合作,共同设计了“水立方”。要知道有些时候,团队中的个体如果自行其是,设计出来的东西会很糟糕,但“水立方”却是个成功的例子。别看背景和文化不同,我们却很好地把设计理念融合在了一起。闭上眼睛想想未来的水立方吧,白天明媚的阳光透过那些蓝色的泡泡撇进来,你躺在人造沙滩上,耳边是涛声,还有冲浪人们兴奋的尖叫;到了夜晚灯光亮起来,那简直就是一座蓝色的水晶宫殿……   你问我喜欢什么?说起来有点不好意思,我喜欢各种各样的奥运会吉祥物,那些毛茸茸的东西不都是女孩子们的专利。从为悉尼奥运会工作开始,我就热衷于收集吉祥物。雅典娜、费沃斯、希德、米利和奥利、 “北京欢迎你”的福娃,还有多哈亚运会的羚羊奥利,我家里已经有一大堆了。本来都摆在柜橱里,可是我的妻子把它们都塞到床底下去了。她说我38岁了,不该这么孩子气,其实她不知道,每个吉祥物都代表着一个我生活和工作过的地方,看见它们我就能想起那段熟悉的往事。
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