背 景

　　2月19日至25日,“好運(yùn)北京”第16屆跳水世界杯賽在國家游泳中心(水立方)舉行。這是水立方交付使用后迎來的第一場賽事。

　　夜幕下被藍(lán)色燈光點亮的水立方晶瑩剔透,“水”的深邃感和神秘感被生動地展現(xiàn)出來。難怪國際奧委會官員、北京奧運(yùn)會協(xié)調(diào)委員會副主席高斯帕驚呼 “水立方仿佛是來自外太空的建筑作品”。如此夢幻般的建筑，有觀眾感慨：不到水立方非好漢。

　　2月的北京，依然很冷，但游泳館內(nèi)卻溫暖如春。據(jù)國家游泳中心中方設(shè)計師鄭方介紹，水立方不僅外表美觀，在內(nèi)部也應(yīng)用了很多高科技手段，從而能最大程度地做到節(jié)能環(huán)保、以人為本。

　　水立方還有哪些秘密?記者采訪了有關(guān)方面的專家，解讀水立方。

　　嘉賓：李勇 沈陽建筑大學(xué)教授PTW公司 水立方的設(shè)計者之一

　　李勇，沈陽建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院副院長，教授。研究方向主要是東北地區(qū)地域性建筑、公共建筑、小城鎮(zhèn)建筑設(shè)計研究等;技術(shù)專長：公共建筑設(shè)計，建筑設(shè)計及其理論的教學(xué)。

　　近年來承擔(dān)的科研項目主要有：小城鎮(zhèn)住區(qū)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則與住宅建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化研究課題、中國醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)院急診急救綜合樓可行性研究等十余項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文及出版學(xué)術(shù)著作主要有：《建筑設(shè)計知識》、《國標(biāo)汽車庫(坡道式)構(gòu)造》等。

　　PTW公司 1889年在澳大利亞悉尼成立,是澳洲最古老、最大也是最多元化的建筑公司之一。公司項目主要集中在規(guī)劃項目、商業(yè)建筑、居住建筑、建筑遺產(chǎn)保護(hù)和體育建筑的設(shè)計。PTW公司新近的建筑設(shè)計包括：水立方北京2008年奧運(yùn)會國家游泳中心、北京2008綠色奧運(yùn)村設(shè)計、悉尼國際游泳館和悉尼2000年奧運(yùn)會運(yùn)動村設(shè)計等許多知名建筑。

　　ETFE帶來的建筑新視覺

　　走近水立方：水立方最大的設(shè)計特色是建筑中氣泡和自由結(jié)構(gòu)的加入。共由3000多個氣枕(群眾通常所說的水立方外膜“泡泡”)組成，覆蓋面積達(dá)到11萬平方米的水立方膜結(jié)構(gòu)，是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程，也是唯一一個完全由膜結(jié)構(gòu)來進(jìn)行全封閉的大型公共建筑。

　　ETFE膜具有較好的延展、抗壓性。充氣后，每塊膜都能承受一輛汽車的重量。此外，膜的耐火性、耐熱性都很明顯。它可以拉到本身的三到四倍長都不會斷裂，燃點在715℃以上才能燒成一個窟窿，但是不擴(kuò)散，沒有煙，也沒有燃燒物落下。而破損的外膜經(jīng)修補(bǔ)后可以重新充氣，即使更換氣枕也方便得多。分布在ETFE膜上的上億個鍍點，可以改變光線的方向，起到隔熱散光的作用。這些“鍍點”布成的點陣，就像一把把遮陽傘，把刺眼的光線和多余的熱量擋在場館之外;而在一把把“遮陽傘”之間，所需光線可以自由通過，保證場館的溫度和采光。

　　記者：李老師是建筑設(shè)計的行家，您在設(shè)計建筑時，要考慮的首要因素是什么?

　　李勇：簡單地說，我們設(shè)計的重點首先想的是使用功能。作為一個建筑設(shè)計師，建筑的合理使用是第一位的。沒有使用價值就無所謂設(shè)計了，這正是建筑設(shè)計不同于其它藝術(shù)類的根本區(qū)別。

　　在此基礎(chǔ)上，我們還要考慮形態(tài)、科技運(yùn)用以及環(huán)境等因素。

　　記者：現(xiàn)在就有兩個特殊的建筑，我不說您也可能會猜到，就是鳥巢和水立方。作為建筑方面的專家，李老師見多識廣，當(dāng)您每一次接觸到水立方時，您的第一感覺是什么?

　　李勇：視覺沖擊力強(qiáng)，美。

　　記者：您感覺到的美可能與我們的感覺不一樣。您具體說說這種美體現(xiàn)在哪些方面?

　　李勇：第一眼看效果圖，感覺構(gòu)思很巧妙，晶瑩光潔的外觀，形式簡捷，還有高科技新材料應(yīng)用恰到好處，以泡泡的外觀來展現(xiàn)游泳池，這個創(chuàng)意相當(dāng)巧妙。

　　水立方就是使用價值和觀賞價值等多種因素的綜合集成。覺得這個設(shè)計創(chuàng)意很好。

　　記者：當(dāng)然，您關(guān)注的是建筑的內(nèi)涵。我們則更側(cè)重于外觀。所謂內(nèi)行看門道，外行看熱鬧。水立方的外觀材料用的是ETFE，這種藍(lán)色的“泡泡”看上去相當(dāng)漂亮。是ETFE選擇了“泡泡”，還是“泡泡”選擇了ETFE?

　　李勇：設(shè)計師在設(shè)計的時候，想到的是泡泡，用他們的話說，是“水分子”。而ETFE這種材料使泡泡成為可能。如果沒有這種材料，就不可能產(chǎn)生泡泡效果。

　　應(yīng)該說，ETFE有很高的科技含量，它具有輕便、高強(qiáng)、易修補(bǔ)、透明、充氣，視覺效果好等特性。充氣后的外形正好符合了“水分子”的形狀。它充氣后的強(qiáng)度可以承載一輛汽車，符合建筑強(qiáng)度。

　　記者：既然是一種塑料制品，而且是從地面直接安裝的，如何避免人為的利器刮傷或者刮痕?

　　李勇：在水立方四周建起四米寬的護(hù)城河，既可以隔離人群，又可以表演水景，還有保安措施。另外，ETFE這種材料，普通的刮碰不會帶來什么損傷，即使是小孩子用普通的小刀也劃不破的，所以不用擔(dān)心。

　　記者：水立方使用的ETFE在自然環(huán)境下，會不會像溫室那樣產(chǎn)生霉菌之類的生物?以及有毒的氣味?

　　李勇：這種材料不會有這些問題，它最早用在英國一個建筑上，當(dāng)時很有震撼力。30年來國外有很多建筑都在用它，現(xiàn)在看來這種材料還沒發(fā)現(xiàn)有什么問題。化工產(chǎn)品一定會存在有害的物質(zhì)，但有個釋放標(biāo)準(zhǔn)。既然世界很多國家都在用，水立方也在用的話，其環(huán)保指標(biāo)肯定在控制標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。所以，不用擔(dān)心這些。

　　細(xì)菌滋生多在接縫處，在施工時已經(jīng)經(jīng)過處理了，另外，北京的氣候，產(chǎn)生細(xì)菌的條件不是太多。

　　記者：水立方所用的ETFE，是否會走入尋常百姓家?

　　李勇：完全可以，但還需要一段時間，主要是因為造價高。

　　目前，中國有許多建筑在用。而且，可以設(shè)想一下，今后這種材料用的越來越多。德國一家公司已經(jīng)看到商機(jī)，在我國設(shè)有專門機(jī)構(gòu)賣這種材料。

　　水立方帶來的綠色建筑新理念

　　走近水立方：通過設(shè)計師們的精心設(shè)計，水立方能回收屋面上的雨水。經(jīng)過處理后再進(jìn)行回用，根據(jù)雨水季節(jié)特點和水質(zhì)特點，雨水處理后回用于水景補(bǔ)水、冷卻塔補(bǔ)水。平均每年可以回用雨水10500立方米，相當(dāng)于100戶居民一年的用水量。

　　水立方氣枕上的鍍點，保持室內(nèi)的溫暖，能節(jié)省約30%的能源。

　　對此，水立方業(yè)主單位北京市國有資產(chǎn)經(jīng)營有限責(zé)任公司副總經(jīng)理康偉說，水立方是個節(jié)能省電的場館，不僅有雨水回收系統(tǒng)，還自建了中水站和水景水循環(huán)處理系統(tǒng)，雨水利用率約為0.76。“水立方每天用自然光照明達(dá)到9個小時以上，也節(jié)省了不少電能。”

　　記者：這種材料是否像媒體說的那樣具有自潔功能，水立方的清潔工作將如何進(jìn)行?

　　李勇：用任何一種材料，都存在一個潔凈的問題，照比別的材料，ETFE這種材料，在清潔上要容易些。由于這種材料的摩擦系數(shù)很小，塵土不容易黏在上面。即使黏上的塵土，只要下點小雨，立刻就能將膜沖洗得干干凈凈。即使人工擦洗，擦干凈ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。所以，相比之下，還是要省事得多。我想，這也是媒體宣傳的“自潔功能”的含義。

　　記者：水立方的棚頂安裝的也是ETFE制的“泡泡”。下雨了，會不會有“嘭嘭”的類似打鼓的噪聲?艷陽天會不會很悶熱?

　　李勇：這點不會的。因為棚頂安裝的ETFE泡泡是四層結(jié)構(gòu)，中間的空氣會阻隔一部分噪聲。另外，游泳中心的空間特別大，有一點點噪聲照比比賽的熱烈氣氛來說，根本不會影響到觀眾。還有，室內(nèi)安裝吸聲材料的方法，觀眾的歡呼聲和音響的聲音也不會對場館外形成噪聲干擾。所以，我覺得，僅下雨這點噪聲對水立方來說，不成問題，不用擔(dān)心。

　　這種材料雖說是塑料制品，但其透光性并不是太強(qiáng)，而且上面有鍍點，主要作用是遮陽。另外，因為是兩層泡泡，兩層中間有空氣，夏天可以通過雙層結(jié)構(gòu)引入通風(fēng)系統(tǒng)，并在建筑下部安裝1米多高的百葉通風(fēng)口，原理類似于呼吸幕墻。冬天關(guān)閉，夏天開啟，保證冬暖夏涼。在場館頂部還要有一些懸掛的飾件，起到的一個作用就是遮陽。在特別熱的時候，還要有空調(diào)等設(shè)備。總而言之，在節(jié)能環(huán)保方面，設(shè)計師想的比較多。

　　記者：鳥巢也好，水立方也好，我覺得都是了不起的建筑。這兩大建筑會為中國建筑注入哪些活力，帶來哪些借鑒意義?

　　李勇：肯定地說，這兩大建筑是北京奧運(yùn)會標(biāo)志性建筑。它們對中國的建筑設(shè)計可能會產(chǎn)生較大的影響。比如，在建筑的創(chuàng)意、建筑材料的創(chuàng)新、設(shè)計理念的超前以及建筑的環(huán)保節(jié)能方面，會對未來中國的建筑產(chǎn)生很大的影響。可以說，鳥巢和水立方，都代表了世界級的建筑水平，是非常優(yōu)秀的作品。這些建筑拿到任何國家都是一流的。

　　水立方表面上看晶瑩剔透，溫潤典雅。事實上，也是鋼筋鐵骨。從資料上看，整個水立方工程使用的連接球9843個，桿件20670根，構(gòu)件總數(shù)30513個，由于多數(shù)是細(xì)長的桿件，設(shè)計總重量才6700噸(不含埋件和加強(qiáng)板)。水立方屋蓋上下及墻體外表面使用的箱形焊接桿件雖然高度都相同，但按照不同的寬度和壁厚，共分出21種桿件形式;中間層框架的圓鋼管桿件又分成16種類型;而鋼球的規(guī)格也多達(dá)28種。如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)在中國的建筑史上不多見。

　　兩個建筑形態(tài)上很單純。一個圓一個方。我認(rèn)為，凡是幾何形狀越單純的建筑在形態(tài)上就越有震撼力，尤其是體量大的建筑。這種單純不單單是簡捷。比如說金字塔，大尺度的建筑就十分有震撼力，如果做了很多造型和變化等藝術(shù)效果，就缺少這種震撼力。

　　它與鳥巢在形體上產(chǎn)生一種對比，形式上有相同之處。都是以線為基本的構(gòu)成元素，水立方實際上是以面為主，但泡泡相接處仍然是線，內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)也是規(guī)則的線條，這種呼應(yīng)為我們將來的建筑提供很好的范例。

　　鋼架結(jié)構(gòu)詮釋泡沫理論

　　走近水立方：水立方由中國建筑工程總公司、澳大利亞PTW公司、澳大利亞ARUP公司組成的聯(lián)合體協(xié)作設(shè)計。

　　都是鋼結(jié)構(gòu)，但水立方和鳥巢卻大不相同。水立方的鋼結(jié)構(gòu)最大的特點就是不規(guī)則，給焊接帶來了極大的困難。水立方設(shè)計單位之一的中建國際(深圳)設(shè)計顧問有限公司總建筑師鄭方開玩笑說，水立方的鋼結(jié)構(gòu)是一個“三無工程”———無先例、無規(guī)范、無標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計、施工時，水立方的鋼結(jié)構(gòu)甚至都沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的稱謂。

　　水立方使用的鋼結(jié)構(gòu)被稱為“泡沫理論”，在國外尤其是歐洲成為鋼結(jié)構(gòu)中理論的“解不開的難題”，從最初提出這種模式至今，已有數(shù)千建筑專家為之奮斗了100多年。

　　在實踐中，工程師們利用“一條直線和線外一個點確定一個平面”定理，定位桿件結(jié)構(gòu)，這種新方法頓時讓工程進(jìn)度猛增了3倍。如此大規(guī)模的不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)施工，建設(shè)者們僅僅用了10個月的時間便完成了，在世界建筑史上不能不說是一個奇跡。

　　鋼結(jié)構(gòu)提前一個多月封頂，水立方鋼結(jié)構(gòu)到這時才算有了一個名字 “空間多面體延性鋼架結(jié)構(gòu)”，鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)方法也同水立方工程師們的建筑理論一起，被寫進(jìn)了 《多面體延性鋼架結(jié)構(gòu)施工管理技術(shù)規(guī)程》。成為世界鋼結(jié)構(gòu)泡沫理論的教科書。

　　水立方鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工震驚了世界，英國《衛(wèi)報》發(fā)表文章稱其為“理論物理學(xué)的杰作”。然而，最讓建設(shè)者們感到驕傲的是，在世界建筑領(lǐng)域內(nèi)，從此有了中國人創(chuàng)造的標(biāo)準(zhǔn)。

　　記者：PTW公司的設(shè)計者們在演講中多次提到水立方是建筑與中國文化的完美結(jié)合。請問，設(shè)計師在設(shè)計時，是如何把嶄新的設(shè)計理念植根于中國文化中的?

　　PTW公司：我們在設(shè)計國家游泳中心的方案時，考慮最多的問題是如何能更精確地體現(xiàn)運(yùn)動場館的東方特點，并能與中國文化相融。中國的合作者論述了中國的四合院是中國建筑文化的傳統(tǒng)，我們一起討論后，認(rèn)為中國文化中的“方形合院”能體現(xiàn)游泳館的形式和功能。這為我們的創(chuàng)作找到了第一個突破口。

　　記者：是否參考了鳥巢的創(chuàng)意?

　　PTW公司：在我們接手國家游泳中心投標(biāo)方案時，國家體育場(鳥巢)的方案已經(jīng)確定。因為有對比關(guān)系，有人認(rèn)為鳥巢的存在使國家游泳中心的設(shè)計變得簡單，但也有人認(rèn)為這項工作更難。于是，我們要考慮的另一個主要問題就是怎樣與鳥巢在建筑上諧調(diào)和平衡。

　　早在設(shè)計之初，我們和中國合作者都把“高度透明”作為設(shè)計的基本要素。設(shè)想了各種水可能形成的形態(tài)，圍繞水的主題，同時思考游泳時水波產(chǎn)生的各種變化，意圖以一個有機(jī)的形體來塑造它。PTW與中建公司針對它進(jìn)行了各種理性思考，最終確定了以柔軟而堅韌的ETFE外膜作為其外立面。從效果圖上看，水立方與鳥巢對比強(qiáng)烈。

　　記者：外形設(shè)計定下方案后，“泡泡”的設(shè)計靈感是如何產(chǎn)生的?

　　PTW公司：游泳館離不開水，我們希望觀眾坐在建筑里面，能體會到水的運(yùn)動產(chǎn)生的各種形式，由此產(chǎn)生一種身處水中流動的感覺。于是，我們想到了肥皂泡，而且這種有趣的泡泡能夠支撐較大跨度，是一種最理想的有機(jī)結(jié)構(gòu)。這使我們的創(chuàng)作有了第二個突破。

　　記者：在中國的傳統(tǒng)建筑中，有梁有柱，而水立方則沒有。這些鋼結(jié)構(gòu)如何支撐重量?

　　PTW公司：水立方是個空間結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架把力分散到各個節(jié)點和桿件上。這件工作由PTW 的合作伙伴ARUP公司負(fù)責(zé)，他們把水立方視為一個可以細(xì)分為若干均等部分的三維空間，利用開爾文定律解決問題，就是14邊形的三維結(jié)構(gòu)球體組成的結(jié)構(gòu)接觸界面最小。最終幫助水立方的泡泡形成了許多復(fù)雜的節(jié)點，依托其龐大的鋼結(jié)構(gòu)體系的。

　　記者：水立方的節(jié)能設(shè)計體現(xiàn)在什么地方?

　　PTW：PTW在做每個建筑設(shè)計的時候都會考慮節(jié)能方面的問題，我們認(rèn)為建筑節(jié)能并不能說是為了節(jié)能而節(jié)能，每個不同的地塊都會做不同的考慮。就水立方而言，ETFE膜結(jié)構(gòu)很輕，支撐的鋼結(jié)構(gòu)也設(shè)計得相對輕巧，大大節(jié)省了材料。而且和溫室一樣，水立方通過收集太陽能并將其導(dǎo)入來加熱水池，也節(jié)省了能源。

　　鏈 接

　　水立方名字的由來

　　中方建筑師胡小明在接受官方網(wǎng)站專訪時表示，水立方的名字靈感來源于“一個方盒子”、許多“水泡泡”和許多的“水分子”。

　　胡小明回憶說，在國家游泳中心進(jìn)入競標(biāo)階段后，中方的幾位建筑師和澳大利亞PTW公司一直都在思考給這個建筑取一個什么樣的名字。當(dāng)時的構(gòu)思是“一個方盒子”，容納了許多“水泡泡”和“水分子”的形象，大家為構(gòu)思興奮了很久，但卻沒有立即給它取一個確切的名字。

　　“有一天晚上工作很晚了”，胡小明說，大家在工作之余又開始為這個“方盒子、水泡泡和水分子”的形象起名字，于是，五花八門的創(chuàng)意都涌向了這個方盒子。在這些創(chuàng)意中間，一個英文名 “水的立方體”(WaterCube)既表達(dá)了方形的，又與水相關(guān)，引起了很多人的注意。經(jīng)過大家的深思熟慮后，確定了水立方這一簡潔明了的名字。

　　功能定位：體育休閑娛樂中心

　　以水的娛樂為主，以體育賽事為輔的體育休閑娛樂中心——— 水立方的定位預(yù)示著在2008年奧運(yùn)會后，它將實現(xiàn)由“任務(wù)型場館”向“企業(yè)型場館”的轉(zhuǎn)變，這將為中國大型場館的運(yùn)營模式開創(chuàng)先河。目前，奧運(yùn)場館的賽后運(yùn)營和可持續(xù)發(fā)展問題是世界范圍內(nèi)的一個難點，在國際上，大型場館在賽事結(jié)束后得不到合理利用、甚至連年虧損的問題比較嚴(yán)重，而水立方就是要做世界場館運(yùn)營良性循環(huán)的“帶頭人”。

　　價格定位：讓老百姓玩得起

　　奧運(yùn)會結(jié)束之后，水立方將會進(jìn)行一系列的改建。改建后游泳中心的競賽功能面積將占到總面積的24.1%，而用于運(yùn)營的面積將達(dá)到70%左右。在價格方面，場館的管理者將充分考慮到普通市民的消費(fèi)能力，同時開發(fā)一些高端娛樂項目以滿足不同層次人們的需要。