“水泡”会“洗脸”“水立方”这样“立”起来

　　2008年1月28日，一座由一个个形态各异的“水泡”覆盖着的国家游泳中心——“水立方”正式竣工并交付使用。

　　膜结构

　　汽车压不坏；胶带可修补；自己会“洗脸”

　　走近水立方，最先吸引人目光的就是包裹着整个场馆的一个个形状各异的气枕。“水立方”的建筑外围护是内外两层ETFE（乙烯—四氟乙烯共聚物）膜结构，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米。这些气枕大小不一，形状各异，最大的约90平方米，最小一个不足1平方米。

　　那么“水立方”的膜到底是什么呢？“水立方”的膜结构使用ETFE，在国内尚属首次。据设计单位代表、中建国家游泳中心设计联合体执行总负责人郑方介绍，这种材料质地轻巧，但强度却超乎想象。气枕充好气后，汽车压过去都没有问题。此外，这种材料的延展性、耐火耐热性也都非常突出。“比如延展性，拉到它本身的三到四倍那么长都不会断裂。而达到280摄氏度以上它才能被烧一个窟窿，但是不扩散，没有烟，也没有燃烧物掉下去。”

　　飞鸟是对膜结构的潜在威胁：它们的爪子钩在气枕表面，很容易造成表面的划伤。为此，在“水立方”顶部设计了很细的钢丝网，以阻止小鸟飞落。此外，为防止人为破坏，在“水立方”周围特意设计了一条“护城河”。而在场馆内部，膜结构从二层搭起，观众只有从东南入口沿一个螺旋楼梯上去找到‘泡泡吧’，才能在那里亲手摸到这层膜。

　　许多人还担心膜容易被锐器扎破。郑方解释说，“水立方”的膜结构并不像很多人猜想的那样脆弱。“即便外面装的是玻璃，也会有破碎的危险。实际上，这层膜比较结实，只有用很尖的锐器才能扎破。退一步说，就算出现局部的损坏也无碍整体，每个气枕都是独立的，气泵会自动充气。此外，用专用ETFE胶带修补表层也非常容易，就像我们用透明胶带粘东西一样。

　　“ETFE膜有很强的自洁性。”郑方告诉记者，由于这种材料的摩擦系数很小，不易附着尘土。即使粘上些尘土，只要下点小雨，或用水一冲，立刻就能将膜冲洗干净。

　　钢结构

　　钢结构是空间多面体；运用GPS定位技术；卸载沉降只有81毫米

　　“水立方”的表面柔和温润，事实上，支撑起“水立方”的钢构件总数达30513根，连接球节点达到9843个。

　　业内人士都知道，“水立方”的钢结构设计施工难度一点都不亚于“鸟巢”。如果是搭一个传统的房子，就是横的梁，竖的墙就可以了，都在一个平面上。而“水立方”因为要创造水分子的感觉，每个气枕都是不规则的多面体，所以需要的钢架构也完全是三维空间的12面体或者14面体，而要搭建这样的钢结构在世界上是第一次。

　　由于“水立方”的组成部分都是不规则的多边形，如果进行平面焊接，再吊装整体组合，多点空中定位连接的误差不好控制，而且累加的误差像滚雪球般越积越大，工程质量无法保证。工程师们试了GPS定位、激光定位等很多办法，让工程进度猛增了3倍。3万多根杆件、将近1万个连接球在专门负责对号入座的工人传递下，在300多名焊过军舰的顶级焊工手里，像堆积木似地快速而准确地拼插在一起。巧妙的施工方式加上熟练的焊接技术，“水立方”的钢结构工程进度突飞猛进，工地高峰时每天杆件的焊接速度最高到200多根。

　　2006年6月16日上午，随着数千吨脚手架和千斤顶被拆解撤场，“水立方”钢结构支撑体系成功卸载。在脱离了支撑体系的保护之后，“水立方”的钢结构体系完全达到了设计要求。在沉降幅度240毫米的理论指标下,“水立方”的实际沉降只有81毫米。至此，结构新颖独特的“水立方”钢结构，依靠自己的力量“立”了起来。

　　室内环境

　　镀点调节自然采光；水温26摄氏度内部不结露；90％的水循环再利用

　　参观过国家游泳中心的人不难发现，阳光下的“水立方”有很多闪闪“发光”的亮点，宛若星辰散落在“水立方”的表面。这些亮点就是镀点。

　　据介绍，阳光进入场馆内要通过镀点的过滤，一部分太阳能会被镀点反射回室外，只有场馆内需要的光线会被镀点过滤后允许进入。每个气枕的镀点数量是不一样的。这是为了区别冬天和夏天的使用工况。

　　作为游泳馆的“水立方”，如何保证室内不起雾、不结露是关键技术之一。如果一名跳水运动员在比赛中起跳的时候，屋顶上突然掉下一滴水珠落在运动员脸上，将很可能影响运动员的发挥。

　　通过计算，ETFE膜建筑围护结构保温性能高于通常玻璃幕墙的保温性能，这为防结露提供了条件。再加上紧贴屋顶下的通风口，还有围护结构立面的送风空调通风系统等简单实用的手段，在保持水温26摄氏度的情况下，“水立方”内部完全不用担心结露现象。

　　“水立方”的用水量自然很大。为此，“水立方”专门设计了雨水回用系统和中水回用系统。场馆90％以上的水资源都能得到循环再利用。

　　《人民日报》 ( 2008-01-29 第12版 )