奥运中的科技-水立方

1、科技奥运水立方简介“水立方” 的钢结构采用了12 面体与 14 面体组合的理想形式。有了钢结构， 什么材质最能体现它晶莹剔透的质感呢？设计人员选用了ETFE膜，ETFE的中文名为乙烯- 四氟乙烯共聚物，它是上世纪70 年代最早由杜邦公司开发成功的，当时主要用作航空工业中的绝缘材料。 随后人们发现这种材料在使用时可以做成片状，也可以制成一种薄而耐用的膜，再加上材料本身具有的透明、自洁等性能，ETFE很快就成为替代像玻璃这样的传统材料的最佳材料。许多工程证明了它是一种可信赖且经济实用的屋顶材料。ETFE膜一般厚度仅有0.25 毫米。把两层或者更多层的膜“缝制”在一起，向里面充气后，形状就像一个枕头

2、，所以被称为气枕。它可以充当建筑物的外墙，而且耐久性很好。 “水立方”的墙体就是由3000 多个这样的气枕组成。由这种膜材料制成的屋面和墙体质量轻，只有同等大小的玻璃质量的1%；韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达200，并且不会自燃。作为一种充气后使用的材料，它可以通过控制充气量的大小，对遮光度和透光性进行调节，有效地利用自然光，节省能源，同时起到保温隔热作用。正是由于这一特性，才保证了国家游泳中心室内光热得到最大程度的平衡。不仅如此，这种膜还具有自清洁功能，使灰尘不易附在其表面，清洁周期大约为5 年。这将保证“水立方”以后的日常维护费用较

3、少。另外，合理的成本也是其竞争优势之一，覆盖层加上结构的费用只有玻璃的一半，而使用寿命却长达25 年。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“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，水立方的每个气枕中的压强只比一个标准

4、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。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8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

5、，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。在每一个气枕的边角处，都安装了2-3 个充气阀门， 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。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

6、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？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。当置

7、身厚达3.4 米的墙体当中，会感到似乎有凉风吹来。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。 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

8、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。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。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，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”。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

9、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乙烯 - 四氟乙烯材料乙烯 -四氟乙烯共聚物膜作为结晶性高聚物，熔点为256280。烯烧时可自熄。其抗剪切机械强度高，耐低温冲击性能是现有氟塑料中最好的，从室温到-80都能够有较高的冲击

10、强度， 化学性能稳定，电绝缘性和耐辐照性能好。ETFE 薄膜的实际使用始于上世纪年代， 主要作为农业温室的覆盖材料、各种异型建筑物的篷膜材料，如运动场看台、建筑锥型顶、娱乐场、旋转餐厅篷盖、娱乐厅篷盖、停车场、展览馆和博物馆等。英国新千年应典工程之一的“伊甸园”有“世界第八大奇观”之美誉。它由4 座穹顶状建筑连接组成的全球最大温室， 上面覆盖着由ETFE 薄膜材料制成的透明盖板，其质量只有相同面积玻璃质量的901%，透明薄片可以回收利用，并具有良好的保温性。ETFE 膜是透明建筑结构中品质优越的替代材料，多年来在许多工程中以其众多优点被证明为可信赖且经济实用的屋顶材料。该膜是由人工高强度氟聚合

11、物（ETFE ）制成，其特有抗粘着表面使其具有高抗污，易清洗的特点。通常雨水即可清除主要污垢。ETFE 膜使用寿命至少为25-35 年，是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料。该膜材料多用于跨距为4 米的两层或三层充气支撑结构，也可根据特殊工程的几何和气候条件，增大膜跨距。膜长度以易安装为标准，一般为15-30 米。小跨度的单层结构也可用较小规格。ETFE 膜达到 B1 、 DIN4102 防火等级标准，燃烧时也不会滴落。且该膜质量很轻，每平方米只有0.15-0.35 公斤。这种特点使其即使在由于烟、火引起的膜融化情况下也具有相当的优势。根据位置和表面印刷的情况，ETFE 膜的透光率可高达9

12、5%。该材料不阻挡紫外线等光的透射，以保证建筑内部自然光线。通过表面印刷， 该材料的半透明度可进一步降低到50%。根据几何条件及膜的层数，其 K 值可高达2.0W/m2K 。耗能指数以一个三层印刷的膜为例可达到 0.77。由于其优秀品质， ETFE 膜几乎不需日常保养。可对其由于机械损坏的屋顶进行简单检查（一年一次为宜） ，并根据需要就地维修。同时也可检查通风系统，更换过滤装置。ETFE 膜完全为可再循环利用材料，可再次利用生产新的膜材料，或者分离杂质后生产其它 ETFE 产品。钟子期听懂了俞伯牙的琴音“巍巍乎若高山，荡荡乎若流水”,俞伯牙视其为知音。钟子期死后，面对江边一抔黄土，俞伯牙发出“

13、此曲终兮不复弹，三尺瑶琴为君死”的感慨，摔琴而去，从此，高山流水，知音难觅。红楼里，宝钗与黛玉皆爱宝玉，宝钗看重功名，常拿一些伦理纲常来压制他的不羁与顽劣，黛玉却从未提及这些，因她懂得他的心性，她说“你既为我之知己，自然我亦是你之知己”,造化弄人，木石前缘虽是虚空一场，却怀金悼玉，梦萦千古，今日读来依然荡气回肠！不是所有的相遇都可以相知，不是所有的相知都可以永恒。生命里，我们只愿结交那些心性相宜的人，统一的语言，相同的志趣，将彼此的心灵拉近，一份懂得，不言不语，却在默契里滋生。懂得，是两颗心的对望，潜生一种心灵感应，不发一言，便可知会。一声懂得，没有千言万语，却可以令人眸中含泪，心中蕴暖。这世间太多人情薄凉，你是否觉得，有一个真正懂你的人，是一种幸福与慰藉呢？茫茫人海，你不孤单，有人愿与你同运命，共风雨，如此，多好！风懂云的情怀，它，轻轻的吹送，云姿更加漫妙；雪懂梅