《走进奥运场馆——晶莹剔透水立方》

　　一提到国家游泳中心——“水立方”，大家的脑海中肯定都会浮现出这样一幅画面：在阳光下，透明的气泡外墙，泛着水蓝色的迷人光彩。那么，对于这样一个美丽的建筑，您一定很想了解在它建造过程背后的故事……今天我们就请来了国家游泳中心设计联合体执行总负责人郑方带您一同走进这个奇妙的泡泡世界……

　　2008年1月28日，一座举世瞩目的建筑在奥林匹克国家公园竣工。这便是著名的国家游泳中心。“水立方”这个雅号，高度概括了它那令人过目不忘独特的外形。每个人都好奇，这个梦幻般的建筑，里面究竟是什么样子的？今天我们终于有机会，接近这个晶莹剔透的水盒子，去探访其中的奥秘……

　　当初接到设计任务时，设计师们都很兴奋。都在想，这个建筑应该有着怎样的外形呢？他们希望它可以和鸟巢形成相互呼应的效果。鸟巢是热情的，国家游泳中心，希望是沉静而内敛的，那么，如何从建筑中传达这种思想呢？
 
　　究竟“水立方”的创意从何而来，它又有着怎样的深远寓意呢？设计师们首先想到，国家游泳中心，一定是围绕“水”这个元素来做文章。然而，水是流动的，它的造型是那么的多变，如何用固定的建筑外观来诠释一个流动的元素呢？设计师想到，在中国的文化当中，“天圆地方”的概念是我们祖先对自己生存的这片土地最原始的认识。从此，“方”这个理念成为了中国传统的哲学和基本的社会准则。于是，将“水”元素与“方”的概念相结合的设计理念，最终促成了“水立方”的诞生。

　　从建筑美学上讲，东西方的认知，是有很大的差异的。究竟用什么造型诠释水这一主题，起初设想它应该是波浪形的，沼泽地等造型，也围绕这些模型作了很久的设计，但都不是很满意。直到水立方的概念诞生，才使大家的意见有了统一的结果。那么具体如何实现这个设想的呢？最终，外方的专家给带来了一个好主意……
　　
　　早在19世纪末，英国的物理学家开尔文提出了这样一个问题:“如果我们将三维空间细分为若干个小部分，每个部分体积相等，且保证接触面积最小，那么，这些细小的部分应该是什么形状的呢？”没想到，这个问题竟然吸引了全世界的科学家。100多年后，两位爱尔兰的教授找到了全新的解决方案。这个方案是什么呢？实际上，自然界早已给出了我们标准答案：我们来做一个试验，这是一个空的玻璃缸，我们向缸内吹泡泡，看看泡泡能否把玻璃缸全部填满，不留下任何的空隙呢？……您瞧，这些泡泡互相挤压，十分自然地找到了自己合理的空间。而我们的设计师，也从泡泡中找到了灵感……

    “水立方”的钢结构采用了12面体与14面体组合的理想形式。这就是12面体和14面体。泡沫理论所要解决的问题，是三维空间内各部分的接触表面积最小，对于钢结构来说，就是所用的材料最少。通过对泡沫理论的深化，最终找到了最合理的组合模式，从而大大减少了需要的钢材数量。同样是钢结构，但“水立方”和“鸟巢”却大不相同。“水立方”的钢结构最大的特点就是不规则，纵横交错中透着一股自然的纯美。然而，正是这种自然的不规则形态给焊接工作带来了极大的困难……

　　远观水立方，很多人会以为，它仅仅是表面布满了不规则的气泡。实际上，当我们置身这座庞大的建筑当中，才能了解设计师的独具匠心。原来，整栋建筑就好像前面试验提到的，玻璃缸中的泡泡一样。只不过试验当中所有的泡泡，此刻全部由钢杆件来代替。为了搭建这种不规则的多面体空间钢框架结构，施工队需要在空中把一根根钢杆件当成气泡的边棱，逐一在空中按照设计好的位置固定，再与连接边棱的钢球焊接，制成气泡形状。这一焊接工艺，已经成为一个典型案例写入了国家级的施工作法当中……泡泡的钢制骨架搭好了，设计师又会给它穿上什么样的外衣呢？

　　有了钢结构，什么材质最能体现它晶莹剔透的质感呢？经过了一番讨论，最终，设计人员选用了ETFE膜，这是一种耐热，阻燃的塑料膜，也是目前世界先进的材料。很多人担心，这种塑料制成的泡泡，会不会破呢？如果，遇到冰雹会不会漏气呢？为此，设计人员用木片模拟冰雹的大小，从高处向ETFE膜砸下来，结果显示，它非常结实，可以抵御夏天突然袭来的冰雹。但既便如此，设计人员在建筑外墙上仍然作了一些防护措施……

　　走近水立方，您会发现，一弯浅水池环绕在水立方的四周，人们通过架在水面上的栈桥才能进入水立方。这样既延续了水立方“水”的主题，同时也使水立方外墙的泡泡免受人为的破坏。“水立方”的墙体厚达3.4米，内部全由钢架支撑。咱们看到的泡泡，实际上是由安装在墙体内外两侧的充气气枕构成的。每个气枕就像一个气球，镶嵌在钢结构编织的气泡框架中，从外表看，就好像给水立方穿上了一层泡泡外衣。一般情况下，一个标准大气压为1.01乘以十的五次方帕，而水立方的每个气枕中的压强只比一个标准大气压多出250帕。因此，即使泡泡局部受到破损，里面的空气也只会慢慢释放，而不会“嘭”地爆裂开。然而，北京的秋冬是多风的季节，水立方的塑料气泡外衣能否经受住凛冽寒风的考验呢？

　　为了测试水立方的抗风能力，设计人员特意去了加拿大的试验室，专门进行了风洞试验。他们按照1比100的比例，复制了一个水立方的模型。在模型的内部又安装了很多的电子传感器。之后，模拟北京一年四季的风向，分别从8个方向，用一个巨大的风扇，吹这个模型。最终得出风洞实验的数据。
　　结果发现，位于水立方的北侧墙角承受风的压强最大，达到60-70公斤每平方米。那么这么大的风压，我们的气泡会不会被吹瘪，它能承受住这么大的风压吗？又将如何解决这个问题呢？

　　为了水立方的气泡外衣足够结实，每块气枕都至少由三层ETFE膜包裹。而为了抵御大风，设计师又在每个角部，对于受风压最大的若干块气枕，为它们安装了5-6层的ETFE膜，使它足够可以抵御百年一遇的大风。我们还注意到，在每一个气枕的边角处，都安装了2-3个充气阀门，这是做什么用呢的？原来，水立方的气枕采用的是智能充气系统。每一个阀门经过长长的管道，最终连接到一个智能的自动充气装置。当充气系统感应到气枕内的压强变小的时候，它就会自动启动为气枕充气。当冬天下大雪的时候，屋顶的气枕就会在工作人员的判断下，再增压300帕，以此来承受积雪的压力。在拍摄中，我们有幸钻进了水立方的外墙，站在内外两层气枕中间，
我们发现，在外层气枕的内侧和内层气枕的外侧，都镀有直径约16mm的银色圆点，这究竟是做什么用的呢？

　　在水立方建设之初，很多人都曾有过这样的担心：北京奥运会举办时正值盛夏，暑热的天气会不会使“水立方”变成一个汇聚阳光的“大温室”呢？观众置身场馆当中，会不会感到闷热，透不过气来呢？如果刺眼的阳光，直穿过透明的屋顶，照射到场馆内，产生了眩光，影响比赛可怎么办？对于这些问题，我们的设计师又想出了新办法……

　　解决上述问题的法宝就是分布在ETFE膜上的上亿个镀点，他们将像“遮阳伞”一样控制着“水立方”的温度和采光。“水立方”外层气枕的内层膜和内层气枕的外层膜上都镀着16毫米大的镀点，密度从10%到65%不等，以控制膜的透光度，减少阳光带来的热量，避免室内温度过高。这些镀点的妙用还不只这些，它还可以改变光线的方向，起到隔热散光的效果。这些“镀点”布成的点阵，就像一把把遮阳伞，把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外；而在一把把“遮阳伞”之间，所需光线可以自由通过，保证场馆的温度和采光。同时，我们的水立方，它还是个会呼吸的体育馆……

　　当我们置身厚达3.4米的墙体当中，会感到似乎有凉风吹来。而在这四周都是密不透风的塑料气枕的夹缝中，究竟是哪里吹来的风呢？我们发现脚下不远处，有一个直径约1.5米的圆洞，凉风就是从这里吹进来的。设计师告诉我们：来自室外的新鲜空气，从通风口源源不断地吹进来，再从房顶的出气孔抽出去。这样一吸一吐的过程中，积聚在两层气枕间的热气就被带走了。通过这种方法，从而大大降低了室内的温度。　 建筑的主体结构设计好了，如何让水立方时时刻刻都能展现它最靓丽最柔美的一面呢？如何让水立方在夜晚有更好的照明效果呢？一般来说，对于建筑物的照明会采用，外投光照明方式，轮廓照明方式和一般内透光照明方式。但是，这三种方法，对水立方来说，他们的照明效果都不是很理想！由于水立方是透明的，因此，外投光会影响室内的比赛，而轮廓光只能勾勒出立方体的呆板线条。由于膜上有遮阳用的镀点，因此，内透光的效果也很不理想。这下子，水立方的夜景照明成了一个难题……

　　经过设计师的努力，最终水立方采用了空腔内透光的照明方式。什么是空腔内透光呢？我们在墙体内部可以清晰地看到，外墙的每一个气枕下沿，都整齐地安装了一排照明灯。您可不要小看这小小的一只照明灯，它可以在计算机软件编程的帮助下，变化出上千万种颜色，形成丰富多变的光色组合，可以表达特殊的场景气氛和不同的情绪。除此之外，在水立方的南面墙体上，还安装了LED大屏幕。在奥运会期间，它可以实时转播场馆内的比赛。夜幕下的水立方晶莹剔透，犹如安静的“水美人”。令人好奇的是，站在发光的水立方脚下，却看不到任何的照明灯具，这又是怎么做到的呢？

　　为了使水立方的夜景照明达到最佳的效果，我们选择将照明灯全部安装在气枕的下沿，这样就是把灯具藏了起来，观众享受水立方优美的梦幻颜色的同时，却看不见灯具。我们使用的这种照明灯，也是LED灯的一种，它的优点是颜色多变的同时，更是环保，节能的新一代照明产品。为了使“水”这一主题贯穿到体育馆的每一个角落，我们在水立方的内饰上，也作了一些独特的设计……

　　走进水立方的比赛大厅，处处可以感受到“水”的元素。蓝白相间的观众座椅，上面一串灵动的水泡点缀其中。跳水池和游泳池的岸边，一圈又一圈的浅蓝色图案，仿佛是溅到岸上的水花。环境幽雅的泡泡吧，让观众好像置身在深蓝色的海水里。水立方无论从结构外观，还是馆内的装饰，每一个细节，都体现着“水”的柔美与灵动，传递着“水”带给人们的轻松与欢乐……

　　水立方，作为第29届奥运会的标志性建筑，将中国的传统文化，建筑功能和当代科技完美地结合在一起。在采访中我们还了解到：在赛后，水立方还将进行一系列内部的调整和改建。经过改建后的水立方，将向市民开放，成为公众的的戏水乐园……