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【水立方嬉水乐园】水立方工程

国家游泳中心(National swimming center)、又名“水立方”、“冰立方”位于北京市朝阳区北京奥林匹克公园内,主体建筑毗邻城市中轴线,与国家体育场不同,是2003年12月24日北京市地标。2008年奥运会期间,国家游泳赛后成为具备国际先进水平的游泳、运动、健身、休闲的中心。北京在2022年冬奥会期间改为“冰壶”,是冰壶项目的体育场,可容纳约4600人。根据改造方案,“水立方”将成为国际上第一个在游泳池设置冰壶赛道的场所。

建筑构图

京畿厅

奥林匹克大厅是水立方的核心区域,整个大厅长度:116米,宽度:70米,高度:30米,面积:8120,里面有2个游泳池,游泳池25米* 50米,水深3米。潜水池25米*30米,水深4.5 ~ 5.5米。座位区有5000多个标准座位,座位上的水是天蓝色的,就像碧水纷飞的层层浪花。大厅内空气质量优良,自然光线、音响效果、建筑结构、色彩等美丽结合,营造舒适、愉快、有趣的综合室内环境。

热身池

水立方热身池完全按照国际大会标准建设,目前分为深水区和浅水区,池塘水均采用臭氧消毒、氯制剂辅助消毒的方式,最大限度地提高池塘水的质量。通风系统使用整个空气系统,池塘海岸温度常年保持在22到26度之间。

多功能大厅

多功能大厅位于水立方西部的综合功能区,全长:60米,宽度:40米,高度:17米,面积:2400,可容纳约1000人。现场设有三个标准室内网球场,面积大,高度充足,展览设计丰富多彩,为国内、国际文化艺术交流提供了展览、交流平台。

水上游乐园

恶作剧公园是中国最大、世界上最先进的室内恶作剧公园之一,拥有世界上最早亮相的水上游乐设施。水立方嬉皮士乐园让游客在这闪闪发光的水滴中体验到前所未有的奇妙旅程,让游客与水立方进行距离为零的接触,在巨大神奇的水立方中感受到不可思议的微妙和快乐。

中国人支持北京2008奥运会纪念展

香港、澳门、台湾同胞海外华侨华人支援北京2008年奥运会纪念展向观众展示了香港、澳门、台湾侨胞捐赠建设的奥林匹克体育场的诞生过程,全面反映了国内外炎黄子孙的心声为奥运会、奥林匹克体育场慷慨捐赠的感人场面。充分表达了拳头比水浓的真心。

奥林匹克游泳纪念展

北京奥运会水立方游泳纪念展再现了中国游泳的精彩时刻和北京奥运会史诗般壮丽的辉煌,反映了丰富多彩的群众游泳活动,让观众们同感地分享了中国游泳军团的巅峰和荣耀,激发了强烈的爱国意识和报国情感,与自然和谐相处,深刻认识了亲水香禅的人文理念。

贪官

本展览回顾了水立方这座神奇建筑的建设过程,通过丰富的实物展品和高科技的展示手段,指导人们深刻发现和体验水立方建筑本身包含的“绿色、技术、人文”三个理念,让人们直接感受到建筑的独特魅力,颂扬和铭记水立方建设者的丰功伟绩。

水滴剧场

剧场面积约200平方米,150个座位,采用中国科学院激光研究所开发的先进激光数字放映设备,可播放3D电影、激光高清电影等,还可同时用于会议、发布会等商业文化活动。

南北的小建筑物和南广场

水立方南小楼共4层,北小楼共3层,有水、咖啡馆、泡沫酒吧、工作室、小型多功能厅等。南广场可以承担大型宣传活动、室外展览等。

建筑特点

设计材料

“水立方”的墙壁和屋顶都由内而外分为三层,设计师利用三维坐标设计了3万多个钢构件,由中国和澳大利亚的设计师共同完成。这3万多个钢铁元件的位置都不一样。这些技术都是我国自主创新的科学成果,它们填补了世界建筑史上的空白。

设计概念

“水立方”位于奥林匹克公园B区以西,与国家体育场“鸟巢”隔着距离呼应,建设规模约为8万平方米,最引人注目的是外围形状水泡状ETFE膜(乙烯-TEPLON共聚物)。ETFE膜是可以给馆内带来更多自然光线的透明膜,他的内部是多层建筑,对称排列的大看台视野变得更加开阔,馆内乳白色的建筑与蓝色的池塘融为一体。ETFE膜可以防火,离开火就灭了。国家游泳中心采用的设计方案是通过全球设计竞赛引人注目的“水的立方”方案。该方案由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW建筑师事务所和ARUP OYANA工程顾问有限公司共同设计。其中,中国设计师:中建国际设计顾问有限公司:进口方案第一设计师丁芳、公司总裁兼总建筑师赵晓钧、暖通总工程师莫洪伟等,PTW建筑事务所的两个方案助理设计师是约翰波林(John)

Pauline)与托比·王(Toby Wong)。设计体现出 “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。

设计来源

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。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。

设计细节

“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。

抗震设计

“水立方”是典型的外柔内刚。外部只看到充气薄膜,好像弱不禁风,而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构,里面观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成,这些节点均匀地分担着建筑物的重量,使其坚固得足以经受住北京最强的地震。“水立方”的地下部分是钢筋混凝土结构,在浇筑混凝土的时候,在每根钢柱的位置都设置了预埋件(上部为钢块),钢结构的钢柱与这些预埋件牢固的焊接在一起,就这样,地上部分的钢结构与地下部分的钢筋混凝土结构形成一个牢固的整体。正是靠着优越的结构形式和良好的整体性,“水立方”才拥有了“过硬的身体”,达到了抗震8级烈度的标准。

建声设计

国家游泳中心采用的ETFE膜气枕在大型建筑中大规模使用在国内外尚属首次,国内外还未有相关ETFE膜气枕声学性能的准确数据。因此,在国家游泳中心声学设计之初,清华同衡规划设计研究院建筑声学与室内设计研究所对ETFE膜气枕进行了模型测试,获得了详实的ETFE膜气枕声学性能参数,为国家游泳中心比赛大厅室内声学问题的完满解决提供了坚实的基础。提出的声学解决方案较为圆满地解决了国家游泳中心的声学问题,竣工实测数据表明比赛大厅现场混响时间与计算机模拟值、设计值三者较为吻合,也说明了前期模型实验检测工作的重要性和检测结果的真实有效性。

外挂材料

“水立方”不仅是一幢优美和复杂的建筑,它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。更神奇的是,如果ETFE膜有一个破洞,不必更换,只需打上一块补丁,它便会自行愈合,过一段时间就会恢复原貌。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。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。

建筑技术

“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环保节能ETFE(聚四氟乙烯)膜材料。“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”保持好的状态。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。“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。世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。“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%。

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。

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