說(shuō)起2008年北京奧運(yùn)會(huì)的標(biāo)志性建筑，“鳥巢”和“水立方”各具特色的造型給全世界人民留下了非常深刻的回憶。特別是在“水立方”內(nèi)為期9天的游泳比賽中，一共誕生了24項(xiàng)世界紀(jì)錄、66項(xiàng)奧運(yùn)會(huì)紀(jì)錄，堪稱奧運(yùn)史及游泳史上的奇跡，“水立方”也因此得到了“世界上最快泳池”的稱號(hào)。

　　其中，奪得了8枚奧運(yùn)金牌、打破7項(xiàng)世界紀(jì)錄的游泳運(yùn)動(dòng)員菲爾普斯對(duì)“水立方”更是贊不絕口，那么，究竟是什么魔力讓“水立方”如此不同凡響呢？今天，我們就來(lái)解密“水立方”中都有哪些科技亮點(diǎn)？

　　作為世界上第一個(gè)“氣泡”理論的鋼結(jié)構(gòu)建筑，“水立方”全新的設(shè)計(jì)理念為人們展示了一座讓人耳目一新的、夢(mèng)幻般的游泳館，但是想要把夢(mèng)幻轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，其中的該科技攻關(guān)可能并不被大家所了解。

　　“水立方”最大的亮點(diǎn)是我國(guó)首次采用ETFE膜結(jié)構(gòu)，這也是當(dāng)時(shí)國(guó)際上建筑面積最大、功能要求最復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。然而，北京的秋冬是多風(fēng)的季節(jié)，當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)人員為何能確定“水立方”的塑料氣泡外衣能承受得住寒風(fēng)的考驗(yàn)?zāi)兀?/p>

　　原來(lái)，在當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)建筑方案的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員就專門為了測(cè)試“水立方”的抗風(fēng)能力，進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)。他們按照1比100的比例，復(fù)制了一個(gè)“水立方”的模型。在模型的內(nèi)部又安裝了很多的電子傳感器。然后模擬北京一年四季的風(fēng)向，分別從8個(gè)方向，對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行試驗(yàn)，最終得出風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“水立方”北側(cè)墻角的位置承受風(fēng)的壓強(qiáng)最大，達(dá)到每平方米60到70公斤。

　　聽到這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，想必很多聽友都會(huì)表示擔(dān)心，這么大的風(fēng)壓，“水立方”表面的氣泡會(huì)不會(huì)被吹癟？它能承受住這么大的風(fēng)壓?jiǎn)幔?/p>

　　其實(shí)，這些問(wèn)題都在設(shè)計(jì)人員的考慮范圍之內(nèi)。他們?yōu)榱舜_保“水立方”的氣泡外衣足夠結(jié)實(shí)，用了至少三層的ETFE膜對(duì)每塊氣枕進(jìn)行包裹；而且為了抵御大風(fēng)，設(shè)計(jì)人員又在每個(gè)角部，為受到風(fēng)壓最大的氣枕，安裝了五到六層的ETFE膜，使它足夠可以抵御百年一遇的大風(fēng)。

　　如果我們仔細(xì)觀察的話，還會(huì)發(fā)現(xiàn)，在每一個(gè)氣枕的邊角處，都安裝了2到3個(gè)充氣閥門，之所以有它們的存在，是因?yàn)椤八⒎健钡臍庹聿捎玫氖且环N智能充氣系統(tǒng)，里面的每一個(gè)閥門都要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的管道，最終連接到一個(gè)智能的自動(dòng)充氣裝置。當(dāng)充氣系統(tǒng)感應(yīng)到氣枕內(nèi)的壓強(qiáng)變小的時(shí)候，它就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)而為氣枕充氣；如果是冬天下大雪的時(shí)候，屋頂?shù)臍庹磉€可以在工作人員的判斷下，再增壓300帕，以此來(lái)承受積雪的壓力。

　　另外，如果我們可以進(jìn)到“水立方”墻壁的內(nèi)部，也就是內(nèi)外兩層氣枕的中間，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在外層氣枕的內(nèi)側(cè)和內(nèi)層氣枕的外側(cè)，都鍍有直徑大約16毫米的銀色圓點(diǎn)，可不要小瞧這些圓點(diǎn)，它們可是在“水立方”中占有舉足輕重的位置。

　　要知道，在“水立方”建設(shè)初期，很多人都曾有過(guò)這樣的擔(dān)心：北京奧運(yùn)會(huì)舉辦的時(shí)候正值盛夏，暑熱的天氣會(huì)不會(huì)使“水立方”變成一個(gè)匯聚陽(yáng)光的“大溫室”呢？觀眾置身場(chǎng)館當(dāng)中，會(huì)不會(huì)感到悶熱，透不過(guò)氣來(lái)呢？對(duì)于這些問(wèn)題，我們的設(shè)計(jì)師又想出了新辦法。

　　解決這些問(wèn)題的“法寶”就是剛剛我們提到的分布在ETFE膜上的鍍點(diǎn)，它們可以像“遮陽(yáng)傘”一樣控制著“水立方”的溫度和采光。這些16毫米大的鍍點(diǎn)，密度從10%到65%不等，完全可以用來(lái)控制膜的透光度，減少陽(yáng)光帶來(lái)的熱量，避免室內(nèi)溫度過(guò)高。

　　另外，這些鍍點(diǎn)還可以改變光線的方向，起到隔熱散光的效果，它們布成的點(diǎn)陣，可以把刺眼的光線和多余的熱量擋在場(chǎng)館之外，而讓所需要的光線可以自由通過(guò)，保證場(chǎng)館的溫度和采光。

　　與此同時(shí)，我國(guó)的“水立方”，還是一座會(huì)“呼吸”的體育館。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員在墻壁的內(nèi)部安裝了機(jī)器，可以把來(lái)自室外的新鮮空氣，從通風(fēng)口源源不斷地吹進(jìn)來(lái)，然后再?gòu)姆宽數(shù)某鰵饪壮槌鋈ァ＿@樣一吸一吐的過(guò)程中，積聚在兩層氣枕間的熱氣就被帶走了。通過(guò)這種方法，就可以大大降低了室內(nèi)的溫度。

　　解決了“水立方”通風(fēng)透氣的問(wèn)題之后，“水立方”的又一大亮點(diǎn)，也就是夜間“水立方”異彩紛呈的景觀照明，同樣非常地令人矚目。

　　按照以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，人們對(duì)于建筑物的照明，通常會(huì)采用外投光照明方式、輪廓照明方式和一般內(nèi)透光照明方式。但這三種方法用在“水立方”的身上，照明效果都不是很理想。這是因?yàn)椤八⒎健笔峭该鞯?，如果使用外投光，就?huì)影響室內(nèi)的比賽；使用輪廓光的話，只能勾勒出立方體的呆板線條；而如果使用內(nèi)透光，那么膜上遮陽(yáng)用的鍍點(diǎn)，就會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生干擾。這樣一來(lái)，設(shè)計(jì)人員就需要為“水立方”探索出一種新的照明方式。經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)，最終設(shè)計(jì)人員決定采用空腔內(nèi)透光的照明方式。

　　這種方式就是進(jìn)入到“水立方”墻體的內(nèi)部，在外墻的每一個(gè)氣枕下面，都整齊地安裝了一排照明燈。這些小小的照明燈，可以在計(jì)算機(jī)軟件編程的幫助下，變化出上千萬(wàn)種顏色，形成豐富多變的光色組合，可以表達(dá)特殊的場(chǎng)景氣氛和不同的情緒。除此之外，在水立方的南面墻體上，還安裝了LED大屏幕，在奧運(yùn)會(huì)期間，它可以實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播場(chǎng)館內(nèi)的比賽。

　　但如果我們站在發(fā)光的“水立方”外面，卻看不到任何的照明工具。原來(lái)，為了使“水立方”的夜景照明達(dá)到最佳的效果，設(shè)計(jì)人員選擇把照明燈全部安裝在氣枕的下面，這樣就是把燈具藏了起來(lái)，讓觀眾享受水立方優(yōu)美的夢(mèng)幻顏色的同時(shí)，看不見(jiàn)任何燈具的存在。

　　值得一提的是，設(shè)計(jì)人員使用的這種照明燈，也是LED燈的一種，它的優(yōu)點(diǎn)是顏色多變的同時(shí)，更是環(huán)保、節(jié)能的新一代照明產(chǎn)品。為了使“水”這一主題貫穿到體育館的每一個(gè)角落，設(shè)計(jì)師還在“水立方”的內(nèi)飾上，作了一些獨(dú)特的設(shè)計(jì)，走進(jìn)“水立方”的比賽大廳，處處可以感受到“水”的元素。

　　比如，藍(lán)白相間的觀眾座椅，上面一串靈動(dòng)的水泡點(diǎn)綴其中；跳水池和游泳池的岸邊，一圈又一圈的淺藍(lán)色圖案，仿佛是濺到岸上的水花；環(huán)境幽雅的泡泡吧，讓觀眾好像置身在深藍(lán)色的海水里?！八⒎健睙o(wú)論從結(jié)構(gòu)外觀，還是館內(nèi)的裝飾，每一個(gè)細(xì)節(jié)，都體現(xiàn)著“水”的柔美與靈動(dòng)，傳遞著設(shè)計(jì)人員的細(xì)心與嚴(yán)謹(jǐn)。

　　就拿“水立方”內(nèi)的游泳池來(lái)說(shuō)，普通泳池的深度一般在2米到2.5米之間，而“水立方”的泳池水深為3米，是當(dāng)時(shí)世界上唯一一個(gè)全部深度為3米的泳池，這樣的深度可以降低水波動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的影響；而且，泳池的結(jié)構(gòu)還采用了雙層獨(dú)立泳池結(jié)構(gòu)，泳池的側(cè)壁與周圍地下室墻體分開，泳池檐口與周圍看臺(tái)樓板完全斷開，進(jìn)而就可以避免周圍的看臺(tái)上傳來(lái)的任何震動(dòng)，最大程度保證了池水穩(wěn)定；此外，泳池的四周為獨(dú)特的溢水槽設(shè)計(jì)，可以有效降低溢水噪聲，并保證池水迅速平穩(wěn)地溢流，有效消除運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的波浪，減低對(duì)運(yùn)動(dòng)員的干擾?；蛟S正是因?yàn)橛境氐母鞣N創(chuàng)新，全球的運(yùn)動(dòng)員才會(huì)在“水立方”創(chuàng)下那么多的世界紀(jì)錄。

　　總的來(lái)說(shuō)，“水立方”的成功建成，很大程度上填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外在建筑科技領(lǐng)域的技術(shù)空白，同時(shí)也推動(dòng)了我國(guó)科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。要知道，在2012年2月，“水立方”榮獲了國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，除此之外“水立方”還獲得了魯班獎(jiǎng)、詹天佑獎(jiǎng)、國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)、實(shí)用新型專利7項(xiàng)、國(guó)家級(jí)工法2項(xiàng)，多項(xiàng)技術(shù)成果達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　如今，雖然北京奧運(yùn)會(huì)已經(jīng)過(guò)去十多年的時(shí)間了，但“水立方”依舊坐落在北京奧林匹克公園，以專業(yè)、先進(jìn)的水平，舉辦著各類比賽和盛會(huì)，享受世界的稱贊。它不僅成為了北京地標(biāo)性的建筑，更是充分展現(xiàn)了我國(guó)科技事業(yè)的發(fā)展水平。



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