說起2008年北京奧運會的標志性建筑，“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項世界紀錄、66項奧運會紀錄，堪稱奧運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。

　　其中，奪得了8枚奧運金牌、打破7項世界紀錄的游泳運動員菲爾普斯對“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，我們就來解密“水立方”中都有哪些科技亮點？

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

　　“水立方”最大的亮點是我國首次采用ETFE膜結(jié)構(gòu)，這也是當時國際上建筑面積最大、功能要求最復雜的膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。然而，北京的秋冬是多風的季節(jié)，當時的設計人員為何能確定“水立方”的塑料氣泡外衣能承受得住寒風的考驗呢？

　　原來，在當時設計建筑方案的時候，設計人員就專門為了測試“水立方”的抗風能力，進行了風洞試驗。他們按照1比100的比例，復制了一個“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向，分別從8個方向，對這個模型進行試驗，最終得出風洞實驗的數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“水立方”北側(cè)墻角的位置承受風的壓強最大，達到每平方米60到70公斤。

　　聽到這個實驗數(shù)據(jù)，想必很多聽友都會表示擔心，這么大的風壓，“水立方”表面的氣泡會不會被吹癟？它能承受住這么大的風壓嗎？

　　其實，這些問題都在設計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，用了至少三層的ETFE膜對每塊氣枕進行包裹；而且為了抵御大風，設計人員又在每個角部，為受到風壓最大的氣枕，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。

　　如果我們仔細觀察的話，還會發(fā)現(xiàn)，在每一個氣枕的邊角處，都安裝了2到3個充氣閥門，之所以有它們的存在，是因為“水立方”的氣枕采用的是一種智能充氣系統(tǒng)，里面的每一個閥門都要經(jīng)過長長的管道，最終連接到一個智能的自動充氣裝置。當充氣系統(tǒng)感應到氣枕內(nèi)的壓強變小的時候，它就會自動啟動，進而為氣枕充氣；如果是冬天下大雪的時候，屋頂?shù)臍庹磉€可以在工作人員的判斷下，再增壓300帕，以此來承受積雪的壓力。

　　另外，如果我們可以進到“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，可不要小瞧這些圓點，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”建設初期，很多人都曾有過這樣的擔心：北京奧運會舉辦的時候正值盛夏，暑熱的天氣會不會使“水立方”變成一個匯聚陽光的“大溫室”呢？觀眾置身場館當中，會不會感到悶熱，透不過氣來呢？對于這些問題，我們的設計師又想出了新辦法。

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

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

　　與此同時，我國的“水立方”，還是一座會“呼吸”的體育館。這是因為設計人員在墻壁的內(nèi)部安裝了機器，可以把來自室外的新鮮空氣，從通風口源源不斷地吹進來，然后再從房頂?shù)某鰵饪壮槌鋈?。這樣一吸一吐的過程中，積聚在兩層氣枕間的熱氣就被帶走了。通過這種方法，就可以大大降低了室內(nèi)的溫度。

　　解決了“水立方”通風透氣的問題之后，“水立方”的又一大亮點，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)驗來說，人們對于建筑物的照明，通常會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。這是因為“水立方”是透明的，如果使用外投光，就會影響室內(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，那么膜上遮陽用的鍍點，就會對光線產(chǎn)生干擾。這樣一來，設計人員就需要為“水立方”探索出一種新的照明方式。經(jīng)過不斷的實驗，最終設計人員決定采用空腔內(nèi)透光的照明方式。

　　這種方式就是進入到“水立方”墻體的內(nèi)部，在外墻的每一個氣枕下面，都整齊地安裝了一排照明燈。這些小小的照明燈，可以在計算機軟件編程的幫助下，變化出上千萬種顏色，形成豐富多變的光色組合，可以表達特殊的場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，在奧運會期間，它可以實時轉(zhuǎn)播場館內(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，為了使“水立方”的夜景照明達到最佳的效果，設計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，讓觀眾享受水立方優(yōu)美的夢幻顏色的同時，看不見任何燈具的存在。

　　值得一提的是，設計人員使用的這種照明燈，也是LED燈的一種，它的優(yōu)點是顏色多變的同時，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角落，設計師還在“水立方”的內(nèi)飾上，作了一些獨特的設計，走進“水立方”的比賽大廳，處處可以感受到“水”的元素。

　　比如，藍白相間的觀眾座椅，上面一串靈動的水泡點綴其中；跳水池和游泳池的岸邊，一圈又一圈的淺藍色圖案，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色的海水里?！八⒎健睙o論從結(jié)構(gòu)外觀，還是館內(nèi)的裝飾，每一個細節(jié)，都體現(xiàn)著“水”的柔美與靈動，傳遞著設計人員的細心與嚴謹。

　　就拿“水立方”內(nèi)的游泳池來說，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，是當時世界上唯一一個全部深度為3米的泳池，這樣的深度可以降低水波動對運動員的影響；而且，泳池的結(jié)構(gòu)還采用了雙層獨立泳池結(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樓板完全斷開，進而就可以避免周圍的看臺上傳來的任何震動，最大程度保證了池水穩(wěn)定；此外，泳池的四周為獨特的溢水槽設計，可以有效降低溢水噪聲，并保證池水迅速平穩(wěn)地溢流，有效消除運動時產(chǎn)生的波浪，減低對運動員的干擾。或許正是因為泳池的各種創(chuàng)新，全球的運動員才會在“水立方”創(chuàng)下那么多的世界紀錄。

　　總的來說，“水立方”的成功建成，很大程度上填補了國內(nèi)外在建筑科技領(lǐng)域的技術(shù)空白，同時也推動了我國科學技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程。要知道，在2012年2月，“水立方”榮獲了國家科學技術(shù)進步一等獎，除此之外“水立方”還獲得了魯班獎、詹天佑獎、國家發(fā)明專利5項、實用新型專利7項、國家級工法2項，多項技術(shù)成果達到了國際領(lǐng)先水平。

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



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