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充满“气泡”的建筑——迄今世界规模最大、构造最复杂的全封闭膜结构          【字体:
充满“气泡”的建筑——迄今世界规模最大、构造最复杂的全封闭膜结构
作者:w    文章来源:w    点击数:    更新时间:2007-3-23    
为迎接2008年奥运会而修建的北京国家游泳中心——“水立方”,是一个充满了魔幻色彩的气泡王国。它的外层结构由1437块ETFE(四氟乙烯)膜材料组成,营造出极具魅力的视觉效果:无论站在场馆内外任何角度,都能看到一个个紧密相连的半透明的水泡,但却看不到一根多余的钢梁。
   
    那些水泡和钢梁是怎样融为一体的呢?其实,这个淡蓝色的方型建筑,隐藏着自然界中一个关于气泡的秘密。
   
    早在100多年前,英国物理学家罗德·开尔文就提出了这个“气泡理论”。他用开尔文定律解释了这样一个问题:由14边形的三维结构球体组成的结构,接触界面最小。自然界中很多物质的排列结构,都是以这种气泡的结构方式组成的。这一理论最终帮助“水立方”形成了复杂的节点,成为其庞大钢结构体系的依托。
   
    “水立方”的建筑面积约8万平方米,高约30米,使用的ETFE共由3000多个气枕组成,覆盖面积达到10万平方米,展开面积达26万平方米,是迄今为止世界上规模最大、构造最复杂、技术最全面的膜结构公共建筑。
   
    尽管“水立方”是一个全封闭的室内场馆,但巧妙的设计让它能够自如地“呼吸”:在屋顶设置了自然排风机,8个自然通风口可实现馆内外空气流通,这样就能将建筑空间中的热量散发出去,实现自然通风,保证17000人观赛时的透气问题。
   
    “水立方”的外膜材料ETFE是一种新型的环保节能材料,它具有自洁功能,本身比较光滑,不易粘染灰尘。除了遇上沙尘暴等极端天气,一般情况下,自然降雨就足以使之清洁如新。
   
    ETFE膜材具有不浸水性,雨水滑过,不留水痕。与此同时,“水立方”专门设计的雨水回收系统,一年回收的雨水量为1万吨左右,相当于100户居民一年的用水量。
   
    在“水立方”的表面,散落着许多闪闪发光的亮点,这些亮点是可以控温的镀点。它们就像小小的遮阳伞,起到隔离、反射光线的作用,把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外。阳光负荷很少的北面,镀点密度疏一些,而在西面和东面,由于入射阳光较强,镀点密度就相对高一些。要想让“水立方”保持凉爽的温度,这些小小遮阳伞的分布就必须十分精确。设计者以北京市近30年的气候资料为基础进行精密计算,终于确定了每一张薄膜上所需镀点的面积。
   
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