膜結構建筑是21世紀最具代表性的一種全新的建筑形式，至今已成為大跨度空間建筑的主要形式之一。它集建筑學(xué)、結構力學(xué)、精細化工、材料科學(xué)與計算機技術(shù)等為一體，建造出具有標志性的空間結構形式，它不僅體現出結構的力量美，還充分表現出建筑師的設想，享受大自然浪漫空間。在2008年的奧運會(huì )建筑設計上，膜結構應用就得到完美的體現.

    “水立方”是世界上最大的膜結構工程，除了地面之外，外表都采用了膜結構———ETFE材料，藍色的表面出乎意料的柔軟但又很充實(shí)。國家體育館工程承包總經(jīng)理譚曉春透露，這種材料的壽命為20多年，但實(shí)際會(huì )比這個(gè)長(cháng)，人可以踩在上面行走，感覺(jué)特別棒。目前世界上只有三家企業(yè)能夠完成這個(gè)膜結構。

    “考慮到場(chǎng)館的節能標準，膜結構具有較強的隔熱功能；另外，修補這種結構非常方便，比如，射槍或者是尖銳的東西戳進(jìn)去后，監控的電腦會(huì )自動(dòng)顯現出來(lái)。如果破了一個(gè)洞，只需用不干膠一貼就行了；膜結構還非常輕巧，并具有良好的自潔性，塵土不容易粘在上面，塵土也能隨著(zhù)雨水被排出?！弊T曉春說(shuō)，膜結構自身就具有排水和排污的功能以及去濕和防霧功能，尤其是防結露功能,對游泳運動(dòng)尤其重要。

       作為一個(gè)摹寫(xiě)水的建筑，水立方紛繁自由的結構形式，源自對規劃體系巧妙而簡(jiǎn)單的變異，簡(jiǎn)潔純凈的體形謙虛地與宏偉的主場(chǎng)對話(huà)，不同氣質(zhì)的對比使各自的靈性得到趣味盎然的共生。椰樹(shù)、沙灘、人造海浪……將奧林匹克的競技場(chǎng)升華為世人心目中永遠的水上樂(lè )園。

陽(yáng)光下晶瑩的水滴

    “水立方”獨特的結構設計思想使它具有了別具一格的視覺(jué)效果，而要完全實(shí)現建筑師的設計思想，對工程建筑人員來(lái)說(shuō)，是一個(gè)不小的挑戰。ETFE項目經(jīng)理詹姆斯先生說(shuō)：“我們做了很多視覺(jué)的測試，來(lái)盡量滿(mǎn)足建筑師的這些設計哲理。我們認為這個(gè)是最大的挑戰，現在，我們覺(jué)得在這方面已經(jīng)完成得相當成功了?！?/span>

    “水立方”是一個(gè)177米乘177米的方型建筑，高31米，看起來(lái)形狀很隨意的建筑立面遵循嚴格的幾何規則，立面上的不同形狀有11種。內層和外層都安裝有充氣的枕頭，夢(mèng)幻般的藍色來(lái)自外面那個(gè)氣枕的第一層薄膜，因為彎曲的表面反射陽(yáng)光，使整個(gè)建筑的表面看起來(lái)像是陽(yáng)光下晶瑩的水滴。而如果置身于“水立方”內部，感覺(jué)則會(huì )更奇妙，進(jìn)到“水立方”里面，你會(huì )看到，像海洋環(huán)境里面的一個(gè)個(gè)水泡一樣。

    “水立方”與“鳥(niǎo)巢”只有一路之隔，一方一圓，一藍一紅，形成了一種微妙、均衡的關(guān)系。中方主設計師趙小鈞先生介紹說(shuō)，就設計過(guò)程來(lái)說(shuō)，是先有‘鳥(niǎo)巢’，所以，一開(kāi)始做這個(gè)設計，關(guān)于如何跟‘鳥(niǎo)巢’形成一個(gè)和諧的、統一的、對比的、互相映襯這樣一個(gè)關(guān)系，就是大家重點(diǎn)討論的一個(gè)方面。

奇妙自潔不沾塵土

      在今天，綠色、健康、和諧、可持續發(fā)展，是最重要的建筑設計思想，在“水立方”的設計過(guò)程中，時(shí)時(shí)處處貫穿著(zhù)這些理念。

   “水立方”從建筑到結構完全是一個(gè)創(chuàng )新的建筑，蘊涵著(zhù)極高的科技含量。它的建筑外圍護 采用新型的環(huán)保節能ETFE膜材料，覆蓋面積達到10萬(wàn)平方米，是目前世界上最大的ETFE應用工程。

      詹姆斯先生說(shuō)：“它是一個(gè)雙層ETFE系統，外面一層里面一層，從這個(gè)角度來(lái)講，它是第一個(gè)，是世界獨一無(wú)二的?！?/span>

這種ETFE膜材料的質(zhì)量只有同等大小玻璃的1%，韌性好，又能吸收更多的陽(yáng)光，并且不會(huì )自燃，另外，它們還有奇妙的自潔功能?！八鼈儾徽锤綁m土，風(fēng)一吹，土就走了?！眹矣斡局行目偨?jīng)理康偉先生說(shuō)。

“智能泡泡”反光遮陽(yáng)

       對一個(gè)游泳池來(lái)說(shuō)，它的熱需求大于它的冷需求，所以工程設計之初，就要考慮它的整體熱負荷問(wèn)題?！八⒎健本К撏ㄍ傅慕Y構特征不僅可以給人帶來(lái)美麗的視覺(jué)感受，而且具有極高的實(shí)用性，外面的陽(yáng)光可以直接進(jìn)入室內，給游泳池和室內空氣加熱。

       而在夏天，“水立方”的“智能泡泡”系統可以通過(guò)不同朝向、不同密度的反光斑點(diǎn)，以及在內外兩層泡泡之間實(shí)現互相通風(fēng)的技術(shù)手段，來(lái)改變遮陽(yáng)系數，降低它的冷負荷，達到低溫的目的。同時(shí)，“水立方”內部的空調系統也充分考慮到了節能和環(huán)保的問(wèn)題，工程設計者實(shí)現了分層空調、分區空調這樣一個(gè)概念，通過(guò)技術(shù)手段來(lái)降低了“水立方”里的空調能耗。

覆蓋計劃大量節水

      北京是個(gè)比較缺水的城市，而擁有三個(gè)巨大游泳池的水立方，每小時(shí)蒸發(fā)掉的水就要超過(guò)一噸。有沒(méi)有可能避免這種浪費呢？關(guān)于這一點(diǎn)，“水立方”的建設者們在設計之初就有過(guò)周全的考慮。他們考慮把游泳池的整個(gè)池水進(jìn)行覆蓋，也就是在游泳池不用的晚上用塑料布或其他材料覆蓋。覆蓋計劃包括了整個(gè)“水立方”的比賽池、戲水大廳等，如此一來(lái)就可以節約大量的水。

      除此之外，“水立方”的另一個(gè)環(huán)保功能是收集和循環(huán)雨水，這是充分體現“水立方”科技、綠色設計思想的一個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)。落到水立方房頂上的雨水會(huì )被匯集到建筑物下面的一個(gè)中心儲蓄池中。這些被收集來(lái)的雨水將被循環(huán)利用。這一點(diǎn)，也在“鳥(niǎo)巢”工程中充分考慮到。

驗收標準專(zhuān)門(mén)制定

       無(wú)論是外部形狀還是內部結構，水立方都是中國建筑史上的一個(gè)創(chuàng )新之作。而它的施工過(guò)程，更是中國的工程技術(shù)人員填補一系列國家行業(yè)空白的過(guò)程。

       國家游泳中心項目執行經(jīng)理候本才先生介紹說(shuō)：“按照以往我們的施工慣例，我們都是有標準可以依據的，就說(shuō)咱們國家要么有國標，要么有行業(yè)標準或者是地方標準，最起碼的要企業(yè)標準。那么現在我們這個(gè)工程，鋼結構和模結構，像所有這些相關(guān)標準都沒(méi)有，就不知道應該干成什么樣?！?/span>

       在這樣的技術(shù)空白背景下，就需要建設者們在正式施工前，先制定出一個(gè)施工組織設計大綱。國內眾多專(zhuān)家經(jīng)過(guò)近10輪的修改，最終確定了這份方案。包括鋼結構的加工、定位、安裝、焊接、以及最后的卸載等眾多難題，全部得到解決。為了保證工程質(zhì)量，還專(zhuān)門(mén)制定了針對“水立方”的驗收標準。

       候本才先生說(shuō)：“我們參照了現行的一些標準，再結合這個(gè)項目的自身特點(diǎn)，重新編制了一份工程驗收標準，完全針對國家游泳中心鋼結構的驗收標準。這樣的話(huà)就知道怎么干了，也知道該干成什么樣了，這也是經(jīng)過(guò)了一個(gè)很曲折的過(guò)程?！?/span>

奧運后的水上娛樂(lè )中心

       在“水立方”工程建成以后，除了承擔比賽任務(wù)，還將具有眾多附加功能，比如戲水樂(lè )園、健身俱樂(lè )部等等。把這些比較長(cháng)期的規劃事先考慮進(jìn)去，就確保了，即使在2008年的奧運會(huì )比賽結束以后，“水立方”仍然會(huì )創(chuàng )造可觀(guān)的經(jīng)濟價(jià)值。