國(guó)家游泳中心又被稱(chēng)為“水立方”（Water Cube），位于北京奧林匹克公園內(nèi)，是北京為2008年夏季奧運(yùn)會(huì)修建的主游泳館，也是2008年北京奧運(yùn)會(huì)標(biāo)志性建筑物之一。它的設(shè)計(jì)方案，是經(jīng)全球設(shè)計(jì)競(jìng)賽產(chǎn)生的“水的立方”（[H2O]3）方案。2003年12月24開(kāi)工，在2008年1月28日竣工。其與國(guó)家體育場(chǎng)(俗稱(chēng)鳥(niǎo)巢)分列于北京城市中軸線(xiàn)北端的兩側(cè)，共同形成相對(duì)完整的北京歷史文化名城形象。國(guó)家游泳中心規(guī)劃建設(shè)用地62950平方米，總建筑面積65000-80000平方米，其中地下部分的建筑面積不少于15000平方米，長(zhǎng)寬高分別為 177m × 177m × 30m。到目前，來(lái)自101個(gè)國(guó)家和地區(qū)的35萬(wàn)多港澳臺(tái)同胞及海外僑胞共捐獻(xiàn)了8.5億人民幣。其中鄭裕彤、鄭家純父子及屬下企業(yè)曾捐贈(zèng)五千萬(wàn)元人民幣。
投資：約為10.2億(各界捐獻(xiàn)約8.5億人民幣)
建筑面積（㎡）：79532平方米
座席數(shù)：永久座席為4000個(gè)，臨時(shí)性座席11000個(gè)
奧運(yùn)會(huì)期間的用途：游泳、跳水、花樣游泳 等比賽
殘奧會(huì)期間的用途：游泳、跳水、花樣游泳等比賽
業(yè)主單位：北京市國(guó)有資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限責(zé)任公司
設(shè)計(jì)單位：中建設(shè)計(jì)聯(lián)合體
總包單位：中建一局建設(shè)發(fā)展有限公司
【用途】
2008年奧運(yùn)會(huì)期間，國(guó)家游泳中心承擔(dān)游泳、跳水、花樣游泳等比賽，可容納觀(guān)眾坐席17000座，其中永久觀(guān)眾坐席為6000座，奧運(yùn)會(huì)期間增設(shè)臨時(shí)性座位11000個(gè)(賽后將拆除)。賽后將建成為具有國(guó)際先進(jìn)水平的、集游泳、運(yùn)動(dòng)、健身、休閑于一體的中心。
【設(shè)計(jì)理念】
“水立方”位于奧林匹克公園B區(qū)西側(cè)，和國(guó)家體育場(chǎng)‘鳥(niǎo)巢’隔馬路遙相呼應(yīng)，建設(shè)規(guī)模約8萬(wàn)平方米，最引人注意的就是外圍形似水泡的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）。ETFE膜是一種透明膜，能為場(chǎng)館內(nèi)帶來(lái)更多的自然光，他的內(nèi)部是一個(gè)多層樓建筑，對(duì)稱(chēng)排列的大看臺(tái)視野開(kāi)闊，館內(nèi)乳白色的建筑與碧藍(lán)的水池相映成趣。
國(guó)家游泳中心的設(shè)計(jì)方案，是經(jīng)全球設(shè)計(jì)競(jìng)賽產(chǎn)生的“水的立方”（[H2O]3）方案。該方案由中國(guó)建筑工程總公司、澳大利亞PTW建筑師事務(wù)所、ARUP澳大利亞有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)。其中中方設(shè)計(jì)者：中建國(guó)際(深圳)設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司總裁、總建筑師趙小鈞、總工程師毛紅衛(wèi)，PTW建筑事務(wù)所的兩名主設(shè)計(jì)師為約翰·保林 (John Pauline)與托比·王(Toby Wong)。
設(shè)計(jì)體現(xiàn)出 [H2O]3(“水立方”)的設(shè)計(jì)理念，融建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)于一體，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，與國(guó)家體育場(chǎng)比較協(xié)調(diào)，功能上完全滿(mǎn)足2008年奧運(yùn)會(huì)賽事要求，而且易于賽后運(yùn)營(yíng)。
設(shè)計(jì)理念
這個(gè)看似簡(jiǎn)單的“方盒子”是中國(guó)傳統(tǒng)文化和現(xiàn)代科技共同“搭建”而成的。中國(guó)人認(rèn)為：沒(méi)有規(guī)矩不成方圓，按照制定出來(lái)的規(guī)矩做事，就可以獲得整體的和諧統(tǒng)一。在中國(guó)傳統(tǒng)文化中，“天圓地方”的設(shè)計(jì)思想催生了“水立方”，它與圓形的“鳥(niǎo)巢”——國(guó)家體育場(chǎng)相互呼應(yīng)，相得益彰。方形是中國(guó)古代城市建筑最基本的形態(tài)，它體現(xiàn)的是中國(guó)文化中以綱常倫理為代表的社會(huì)生活規(guī)則。而這個(gè)“方盒子”又能夠最佳體現(xiàn)國(guó)家游泳中心的多功能要求，從而實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)文化與建筑功能的完善結(jié)合。
在中國(guó)文化里，水是一種重要的自然元素，并激發(fā)起人們歡樂(lè)的情緒。國(guó)家游泳中心賽后將成為北京最大的水上樂(lè)園，所以設(shè)計(jì)者針對(duì)各個(gè)年齡層次的人，探尋水可以提供的各種娛樂(lè)方式，開(kāi)發(fā)出水的各種不同的用途，他們將這種設(shè)計(jì)理念稱(chēng)作“水立方”。希望它能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，并為人們提供一個(gè)記憶的載體。
為達(dá)此目的，設(shè)計(jì)者將水的概念深化，不僅利用水的裝飾作用，還利用其獨(dú)特的微觀(guān)結(jié)構(gòu)?；?ldquo;泡沫”理論的設(shè)計(jì)靈感，他們?yōu)?ldquo;方盒子”包裹上了一層建筑外皮，上面布滿(mǎn)了酷似水分子結(jié)構(gòu)的幾何形狀，表面覆蓋的ETFE膜又賦予了建筑冰晶狀的外貌，使其具有獨(dú)特的視覺(jué)效果和感受，輪廓和外觀(guān)變得柔和，水的神韻在建筑中得到了完美的體現(xiàn)。輕靈的“水立方”能夠奪魁，還在于它體現(xiàn)了諸多科技和環(huán)保特點(diǎn)。合理組織自然通風(fēng)、循環(huán)水系統(tǒng)的合理開(kāi)發(fā)，高科技建筑材料的廣泛應(yīng)用，都共同為國(guó)家游泳中心增添了更多的時(shí)代氣息。泳池也應(yīng)用了許多創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點(diǎn)池岸，視覺(jué)和聲音出發(fā)信號(hào)等，這將使比賽池成為世界上最快的泳池。
創(chuàng)新的外掛材料
“水立方”不僅是一幢優(yōu)美和復(fù)雜的建筑，她還能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，為人們提供記憶的載體。因此設(shè)計(jì)中不僅利用水的裝飾作用，同時(shí)還利用其獨(dú)特的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。采用在整個(gè)建筑內(nèi)外層包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一種輕質(zhì)新型材料，具有有效的熱學(xué)性能和透光性，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，冬季保溫、夏季散熱，而且還會(huì)避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳中心內(nèi)部環(huán)境的侵蝕。
國(guó)際上在建筑使用膜結(jié)構(gòu)時(shí)，多用的是PTFE膜，這是一種纖維材料，特點(diǎn)是不透明，但是，使用技術(shù)比較成熟。而“水立方”使用的是ETFE膜，這是一種透明膜，能為場(chǎng)館內(nèi)帶來(lái)更多的自然光。在國(guó)內(nèi)對(duì)這種薄膜結(jié)構(gòu)的理論研究幾乎就是空白。
2006年德國(guó)世界杯主要賽場(chǎng)之一的慕尼黑安聯(lián)體育場(chǎng)也使用了ETFE氣枕式外墻，但與水立方相比，兩者的區(qū)別在于，德國(guó)安聯(lián)體育場(chǎng)的氣枕覆蓋面積為6萬(wàn)平方米，而水立方則達(dá)到為10萬(wàn)平方米；安聯(lián)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)是單層氣枕并且是規(guī)則排列的，水立方則是雙層氣枕，并且?guī)缀鯖](méi)有形狀相同的兩個(gè)氣枕。
按照設(shè)計(jì)方案，水立方的內(nèi)外立面膜結(jié)構(gòu)共由3065個(gè)氣枕組成（其中最小的1－2平方米，最大的達(dá)到70平方米），覆蓋面積達(dá)到10萬(wàn)平方米，展開(kāi)面積達(dá)到26萬(wàn)平方米，是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程，也是惟一一個(gè)完全由膜結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行全封閉的大型公共建筑。無(wú)論對(duì)設(shè)計(jì)還是施工、使用都是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，對(duì)ETFE膜的材料、通風(fēng)空調(diào)、防火、聲、光、電的控制等技術(shù)提出了一個(gè)難度很大的課題。
新型環(huán)保設(shè)計(jì)
游泳中心內(nèi)的游池應(yīng)用了許多創(chuàng)新式的設(shè)計(jì)，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點(diǎn)池岸，視覺(jué)和聲音發(fā)出信號(hào)等。還有一些高科技設(shè)備，如確定運(yùn)動(dòng)員相對(duì)位置的光學(xué)裝置、多角度三維圖像放映系統(tǒng)等，這些裝置將幫助觀(guān)眾更好地觀(guān)看比賽。
在設(shè)計(jì)中還充分考慮了環(huán)保的需要。為了減少二氧化碳的產(chǎn)生，在設(shè)計(jì)中減少了電的使用。利用太陽(yáng)能電池提供電力。幅地使用了新型材料，使空調(diào)和照明負(fù)荷降低了20%-30%。另外，游泳中心消耗掉的水分將有80%從屋頂收集并循環(huán)使用，這樣可以減弱對(duì)于供水的依賴(lài)和減少排放到下水道中的污水。系統(tǒng)對(duì)廢熱進(jìn)行回收，熱回收冷凍機(jī)的應(yīng)用一年將節(jié)省60萬(wàn)度電。還有現(xiàn)代化消防裝置為建筑量身定做，比常規(guī)設(shè)施節(jié)約74%。
在建筑節(jié)能上，“水立方”的設(shè)計(jì)也有獨(dú)到之處。在“水立方”總共8萬(wàn)平方米的建筑面積中，3萬(wàn)平方米屋頂將使雨水的收集率達(dá)到100%，而這些雨水量相當(dāng)于100戶(hù)居民一年的用水量；在光的利用上，由于“水立方”采用了特殊的膜材料和相應(yīng)的技術(shù)，使得該場(chǎng)館每天能夠利用自然光的時(shí)間達(dá)到了9.9小時(shí)，一年下來(lái)，8萬(wàn)平方米的“水立方”將節(jié)約大量的電力資源。
科研創(chuàng)新是“水立方”建筑設(shè)計(jì)中的一大亮點(diǎn)，它所采用的特殊膜材料、鋼結(jié)構(gòu)，以及室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)，在奧運(yùn)場(chǎng)館建筑歷史當(dāng)中很多都是空白，因此，科技創(chuàng)新成為 “水立方”建設(shè)工作中的重頭戲，經(jīng)過(guò)參建各方共同努力，“水立方”項(xiàng)目中經(jīng)國(guó)家有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)立項(xiàng)的科研項(xiàng)目達(dá)到10多項(xiàng)，此外，“水立方”的建設(shè)還產(chǎn)生了類(lèi)似項(xiàng)目的施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
人性化的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)
“水立方”設(shè)計(jì)注重細(xì)節(jié)，充分考慮運(yùn)動(dòng)員和觀(guān)眾需求，體現(xiàn)了北京奧運(yùn)會(huì)“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的三大理念。
作為奧運(yùn)會(huì)的比賽場(chǎng)館，國(guó)家游泳中心首先要滿(mǎn)足奧運(yùn)會(huì)期間的比賽需要。“水立方”的設(shè)計(jì)將盡可能的讓運(yùn)動(dòng)員在這里感到舒適，讓觀(guān)眾感到舒適。而這種舒適往往來(lái)自很小的細(xì)節(jié)。“水立方”擁有跳水池、比賽池、熱身池，這些池子的水溫及其所在廳的溫度沒(méi)有太大的差異，這就為運(yùn)動(dòng)員穩(wěn)定發(fā)揮創(chuàng)造了良好條件。
此外，“水立方”在地面的設(shè)計(jì)上也花費(fèi)了不少心思，由于比賽池和熱身池中間有一定距離，運(yùn)動(dòng)員在這兩池之間往往是赤腳往返，“水立方”對(duì)這段路程的地面做了特殊、細(xì)致的處理，屆時(shí)，“運(yùn)動(dòng)員走過(guò)去都很舒適”，不會(huì)覺(jué)得腳涼。
防雷設(shè)計(jì)：
“水立方”與“鳥(niǎo)巢”相似，也是采用了傳統(tǒng)的防雷技術(shù)。 “水立方”的地下及基礎(chǔ)部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上部分是鋼網(wǎng)架，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋通過(guò)焊接連接，共同形成了一個(gè)立方體的籠子。屋面上，鑲嵌、固定一塊塊充氣枕的是槽形的鋼構(gòu)件，鋼構(gòu)件又寬又厚，與“水立方”四壁的鋼網(wǎng)架焊接為一體，支撐著整個(gè)屋頂。雷雨天氣里，這些鋼構(gòu)件的作用更是非同小可。它們一方面作為天溝，收集、排除屋面的雨水；同時(shí)又充當(dāng)了接閃器，及時(shí)將雷電流引到“籠式避雷網(wǎng)”，保護(hù)整個(gè)建筑物的安全。這是一個(gè)非常理想的“籠式避雷網(wǎng)”，完全依靠建筑物自身結(jié)構(gòu)中的材料，無(wú)須單獨(dú)架設(shè)避雷針、做引下線(xiàn)或接地體，屋面沒(méi)有突出的避雷針或避雷帶，既經(jīng)濟(jì)美觀(guān)又安全可靠。
抗震設(shè)計(jì)：
“水立方”是典型的外柔內(nèi)剛。外部只看到充氣薄膜，好像弱不禁風(fēng)，而支撐這些薄膜的是堅(jiān)實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)，里面觀(guān)眾看臺(tái)和室內(nèi)建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。“水立方”的墻壁和天花板由1.2萬(wàn)個(gè)承重節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)的網(wǎng)狀鋼管組成，這些節(jié)點(diǎn)均勻地分擔(dān)著建筑物的重量，使其堅(jiān)固得足以經(jīng)受住北京最強(qiáng)的地震。“水立方”的地下部分是鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)，在澆筑混凝上的時(shí)候，在每根鋼桂的位置都設(shè)置了預(yù)埋件(上部為鋼塊)，鋼結(jié)構(gòu)的鋼柱與這些預(yù)埋件牢固的焊接在一起，就這樣，地上部分的鋼結(jié)構(gòu)與地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)牢固的整體。正是靠著優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式和良好的整體性，“水立方”才擁有了“過(guò)硬的身體”，達(dá)到了抗震8級(jí)烈度的標(biāo)準(zhǔn)。
【綠色場(chǎng)館】
綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)，作為北京奧運(yùn)會(huì)的三大核心理念，對(duì)于北京奧運(yùn)會(huì)的各項(xiàng)工作具有綱領(lǐng)性指導(dǎo)意義。三大理念中，首當(dāng)其沖的就是綠色奧運(yùn)。從《北京奧運(yùn)行動(dòng)規(guī)劃》中對(duì)綠色奧運(yùn)的定義不難看出，實(shí)現(xiàn)綠色奧運(yùn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，都需要以人們具有高標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)素養(yǎng)為保障，按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)落實(shí)各項(xiàng)工作。
國(guó)家游泳中心建設(shè)主要的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)包括熱泵的選用、太陽(yáng)能的利用、水資源綜合利用、先進(jìn)的采暖空調(diào)系統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)和其他節(jié)能環(huán)保技術(shù)，如采用內(nèi)外墻保溫，減少能量的損失；采用高效節(jié)能光源與照明控制技術(shù)等。這些新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新材料的采用，為我國(guó)今后建筑節(jié)能建設(shè)起到了良好的示范作用，還可進(jìn)一步帶動(dòng)和促進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)“水立方”，水立方”的外形看上去就像一個(gè)藍(lán)色的水盒子，而墻面就像一團(tuán)無(wú)規(guī)則的泡泡。這個(gè)泡泡所用的材料“ETFE”，也就是我們常說(shuō)的“聚氟乙烯”。這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳，自清潔能力強(qiáng)。國(guó)外的抗老化試驗(yàn)證明，它可以使用15至20年。而這種材料也很結(jié)實(shí)，據(jù)稱(chēng)，人在上面跳躍也不會(huì)損傷它。同時(shí)由于自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔，是一種新興的環(huán)保材料。猶如一個(gè)個(gè)“水泡泡”的ETFE膜具有較好抗壓性，厚度僅如同一張紙的ETFE膜構(gòu)成的氣枕，甚至可以承受一輛汽車(chē)的重量。氣枕根據(jù)擺放位置的不同，外層膜上分布著密度不均的鍍點(diǎn)，這鍍點(diǎn)將有效的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降溫的作用。
【水立方用水節(jié)水方案】
泳池?fù)Q水自動(dòng)控制
為確保“水立方”的水質(zhì)達(dá)到國(guó)際泳聯(lián)最新衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，泳池的水將采用砂濾——臭氧——活性炭?jī)羲に?，全部用臭氧消毒。?jù)介紹，臭氧消毒不僅能有效去除池水異味，而且可消除池水對(duì)人體的刺激。
此外，泳池?fù)Q水還將全程采用自動(dòng)控制技術(shù)，提高凈水系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低凈水藥劑和電力的消耗，可以節(jié)約泳池補(bǔ)水量50%以上。此外，泳池和水上游樂(lè)池將采用防滲混凝土以防滲漏。
洗澡水用于沖廁及灌溉
除了泳池用水，“水立方”的其他用水也十分節(jié)約。洗浴等廢水，將經(jīng)過(guò)生物接觸氧化、過(guò)濾，再用活性炭吸附并消毒后，用于場(chǎng)館內(nèi)便器沖洗、車(chē)庫(kù)地面的沖洗以及室外綠化灌溉。僅此一項(xiàng)就可每年節(jié)約用水44530噸水。此外，為了減少水的蒸發(fā)量，“水立方”的室外綠地將在夜間進(jìn)行灌溉，采用以色列的微灌噴頭，建成后可以節(jié)約用水5%。
衛(wèi)生潔具設(shè)水表計(jì)水量
為盡可能減少人們?cè)谑褂脮r(shí)對(duì)水的浪費(fèi)，“水立方”對(duì)便器、沐浴龍頭、面盆等設(shè)備均采用感應(yīng)式的沖洗閥，合理控制衛(wèi)生潔具的出水量，并在各集中用水點(diǎn)設(shè)置水表，計(jì)量用水量。預(yù)計(jì)通過(guò)這些措施，可以節(jié)水10%左右。
除了浴池用水，“水立方”還將在比賽大廳設(shè)立飲水處，為運(yùn)動(dòng)員和觀(guān)眾提供飲用水。為避免飲水的二次污染，避免浪費(fèi)，“水立方”的飲用水將采用末端直飲水處理設(shè)備。
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