背 景

　　2月19日至25日,“好运北京”第16届跳水世界杯赛在国家游泳中心(水立方)举行。这是水立方交付使用后迎来的第一场赛事。

　　夜幕下被蓝色灯光点亮的水立方晶莹剔透,“水”的深邃感和神秘感被生动地展现出来。难怪国际奥委会官员、北京奥运会协调委员会副主席高斯帕惊呼 “水立方仿佛是来自外太空的建筑作品”。如此梦幻般的建筑，有观众感慨：不到水立方非好汉。

　　2月的北京，依然很冷，但游泳馆内却温暖如春。据国家游泳中心中方设计师郑方介绍，水立方不仅外表美观，在内部也应用了很多高科技手段，从而能最大程度地做到节能环保、以人为本。

　　水立方还有哪些秘密?记者采访了有关方面的专家，解读水立方。

　　嘉宾：李勇 沈阳建筑大学教授PTW公司 水立方的设计者之一

　　李勇，沈阳建筑大学建筑与规划学院副院长，教授。研究方向主要是东北地区地域性建筑、公共建筑、小城镇建筑设计研究等;技术专长：公共建筑设计，建筑设计及其理论的教学。

　　近年来承担的科研项目主要有：小城镇住区规划设计导则与住宅建设标准化研究课题、中国医科大学第二临床医院急诊急救综合楼可行性研究等十余项。发表学术论文及出版学术著作主要有：《建筑设计知识》、《国标汽车库(坡道式)构造》等。

　　PTW公司 1889年在澳大利亚悉尼成立,是澳洲最古老、最大也是最多元化的建筑公司之一。公司项目主要集中在规划项目、商业建筑、居住建筑、建筑遗产保护和体育建筑的设计。PTW公司新近的建筑设计包括：水立方北京2008年奥运会国家游泳中心、北京2008绿色奥运村设计、悉尼国际游泳馆和悉尼2000年奥运会运动村设计等许多知名建筑。

　　ETFE带来的建筑新视觉

　　走近水立方：水立方最大的设计特色是建筑中气泡和自由结构的加入。共由3000多个气枕(群众通常所说的水立方外膜“泡泡”)组成，覆盖面积达到11万平方米的水立方膜结构，是世界上规模最大的膜结构工程，也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。

　　ETFE膜具有较好的延展、抗压性。充气后，每块膜都能承受一辆汽车的重量。此外，膜的耐火性、耐热性都很明显。它可以拉到本身的三到四倍长都不会断裂，燃点在715℃以上才能烧成一个窟窿，但是不扩散，没有烟，也没有燃烧物落下。而破损的外膜经修补后可以重新充气，即使更换气枕也方便得多。分布在ETFE膜上的上亿个镀点，可以改变光线的方向，起到隔热散光的作用。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。

　　记者：李老师是建筑设计的行家，您在设计建筑时，要考虑的首要因素是什么?

　　李勇：简单地说，我们设计的重点首先想的是使用功能。作为一个建筑设计师，建筑的合理使用是第一位的。没有使用价值就无所谓设计了，这正是建筑设计不同于其它艺术类的根本区别。

　　在此基础上，我们还要考虑形态、科技运用以及环境等因素。

　　记者：现在就有两个特殊的建筑，我不说您也可能会猜到，就是鸟巢和水立方。作为建筑方面的专家，李老师见多识广，当您每一次接触到水立方时，您的第一感觉是什么?

　　李勇：视觉冲击力强，美。

　　记者：您感觉到的美可能与我们的感觉不一样。您具体说说这种美体现在哪些方面?

　　李勇：第一眼看效果图，感觉构思很巧妙，晶莹光洁的外观，形式简捷，还有高科技新材料应用恰到好处，以泡泡的外观来展现游泳池，这个创意相当巧妙。

　　水立方就是使用价值和观赏价值等多种因素的综合集成。觉得这个设计创意很好。

　　记者：当然，您关注的是建筑的内涵。我们则更侧重于外观。所谓内行看门道，外行看热闹。水立方的外观材料用的是ETFE，这种蓝色的“泡泡”看上去相当漂亮。是ETFE选择了“泡泡”，还是“泡泡”选择了ETFE?

　　李勇：设计师在设计的时候，想到的是泡泡，用他们的话说，是“水分子”。而ETFE这种材料使泡泡成为可能。如果没有这种材料，就不可能产生泡泡效果。

　　应该说，ETFE有很高的科技含量，它具有轻便、高强、易修补、透明、充气，视觉效果好等特性。充气后的外形正好符合了“水分子”的形状。它充气后的强度可以承载一辆汽车，符合建筑强度。

　　记者：既然是一种塑料制品，而且是从地面直接安装的，如何避免人为的利器刮伤或者刮痕?

　　李勇：在水立方四周建起四米宽的护城河，既可以隔离人群，又可以表演水景，还有保安措施。另外，ETFE这种材料，普通的刮碰不会带来什么损伤，即使是小孩子用普通的小刀也划不破的，所以不用担心。

　　记者：水立方使用的ETFE在自然环境下，会不会像温室那样产生霉菌之类的生物?以及有毒的气味?

　　李勇：这种材料不会有这些问题，它最早用在英国一个建筑上，当时很有震撼力。30年来国外有很多建筑都在用它，现在看来这种材料还没发现有什么问题。化工产品一定会存在有害的物质，但有个释放标准。既然世界很多国家都在用，水立方也在用的话，其环保指标肯定在控制标准之内。所以，不用担心这些。

　　细菌滋生多在接缝处，在施工时已经经过处理了，另外，北京的气候，产生细菌的条件不是太多。

　　记者：水立方所用的ETFE，是否会走入寻常百姓家?

　　李勇：完全可以，但还需要一段时间，主要是因为造价高。

　　目前，中国有许多建筑在用。而且，可以设想一下，今后这种材料用的越来越多。德国一家公司已经看到商机，在我国设有专门机构卖这种材料。

　　水立方带来的绿色建筑新理念

　　走近水立方：通过设计师们的精心设计，水立方能回收屋面上的雨水。经过处理后再进行回用，根据雨水季节特点和水质特点，雨水处理后回用于水景补水、冷却塔补水。平均每年可以回用雨水10500立方米，相当于100户居民一年的用水量。

　　水立方气枕上的镀点，保持室内的温暖，能节省约30%的能源。

　　对此，水立方业主单位北京市国有资产经营有限责任公司副总经理康伟说，水立方是个节能省电的场馆，不仅有雨水回收系统，还自建了中水站和水景水循环处理系统，雨水利用率约为0.76。“水立方每天用自然光照明达到9个小时以上，也节省了不少电能。”

　　记者：这种材料是否像媒体说的那样具有自洁功能，水立方的清洁工作将如何进行?

　　李勇：用任何一种材料，都存在一个洁净的问题，照比别的材料，ETFE这种材料，在清洁上要容易些。由于这种材料的摩擦系数很小，尘土不容易黏在上面。即使黏上的尘土，只要下点小雨，立刻就能将膜冲洗得干干净净。即使人工擦洗，擦干净ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。所以，相比之下，还是要省事得多。我想，这也是媒体宣传的“自洁功能”的含义。

　　记者：水立方的棚顶安装的也是ETFE制的“泡泡”。下雨了，会不会有“嘭嘭”的类似打鼓的噪声?艳阳天会不会很闷热?

　　李勇：这点不会的。因为棚顶安装的ETFE泡泡是四层结构，中间的空气会阻隔一部分噪声。另外，游泳中心的空间特别大，有一点点噪声照比比赛的热烈气氛来说，根本不会影响到观众。还有，室内安装吸声材料的方法，观众的欢呼声和音响的声音也不会对场馆外形成噪声干扰。所以，我觉得，仅下雨这点噪声对水立方来说，不成问题，不用担心。

　　这种材料虽说是塑料制品，但其透光性并不是太强，而且上面有镀点，主要作用是遮阳。另外，因为是两层泡泡，两层中间有空气，夏天可以通过双层结构引入通风系统，并在建筑下部安装1米多高的百叶通风口，原理类似于呼吸幕墙。冬天关闭，夏天开启，保证冬暖夏凉。在场馆顶部还要有一些悬挂的饰件，起到的一个作用就是遮阳。在特别热的时候，还要有空调等设备。总而言之，在节能环保方面，设计师想的比较多。

　　记者：鸟巢也好，水立方也好，我觉得都是了不起的建筑。这两大建筑会为中国建筑注入哪些活力，带来哪些借鉴意义?

　　李勇：肯定地说，这两大建筑是北京奥运会标志性建筑。它们对中国的建筑设计可能会产生较大的影响。比如，在建筑的创意、建筑材料的创新、设计理念的超前以及建筑的环保节能方面，会对未来中国的建筑产生很大的影响。可以说，鸟巢和水立方，都代表了世界级的建筑水平，是非常优秀的作品。这些建筑拿到任何国家都是一流的。

　　水立方表面上看晶莹剔透，温润典雅。事实上，也是钢筋铁骨。从资料上看，整个水立方工程使用的连接球9843个，杆件20670根，构件总数30513个，由于多数是细长的杆件，设计总重量才6700吨(不含埋件和加强板)。水立方屋盖上下及墙体外表面使用的箱形焊接杆件虽然高度都相同，但按照不同的宽度和壁厚，共分出21种杆件形式;中间层框架的圆钢管杆件又分成16种类型;而钢球的规格也多达28种。如此复杂的结构在中国的建筑史上不多见。

　　两个建筑形态上很单纯。一个圆一个方。我认为，凡是几何形状越单纯的建筑在形态上就越有震撼力，尤其是体量大的建筑。这种单纯不单单是简捷。比如说金字塔，大尺度的建筑就十分有震撼力，如果做了很多造型和变化等艺术效果，就缺少这种震撼力。

　　它与鸟巢在形体上产生一种对比，形式上有相同之处。都是以线为基本的构成元素，水立方实际上是以面为主，但泡泡相接处仍然是线，内部钢结构也是规则的线条，这种呼应为我们将来的建筑提供很好的范例。

　　钢架结构诠释泡沫理论

　　走近水立方：水立方由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW公司、澳大利亚ARUP公司组成的联合体协作设计。

　　都是钢结构，但水立方和鸟巢却大不相同。水立方的钢结构最大的特点就是不规则，给焊接带来了极大的困难。水立方设计单位之一的中建国际(深圳)设计顾问有限公司总建筑师郑方开玩笑说，水立方的钢结构是一个“三无工程”———无先例、无规范、无标准。在设计、施工时，水立方的钢结构甚至都没有一个标准的称谓。

　　水立方使用的钢结构被称为“泡沫理论”，在国外尤其是欧洲成为钢结构中理论的“解不开的难题”，从最初提出这种模式至今，已有数千建筑专家为之奋斗了100多年。

　　在实践中，工程师们利用“一条直线和线外一个点确定一个平面”定理，定位杆件结构，这种新方法顿时让工程进度猛增了3倍。如此大规模的不规则钢结构施工，建设者们仅仅用了10个月的时间便完成了，在世界建筑史上不能不说是一个奇迹。

　　钢结构提前一个多月封顶，水立方钢结构到这时才算有了一个名字 “空间多面体延性钢架结构”，钢结构作业方法也同水立方工程师们的建筑理论一起，被写进了 《多面体延性钢架结构施工管理技术规程》。成为世界钢结构泡沫理论的教科书。

　　水立方钢结构的设计和施工震惊了世界，英国《卫报》发表文章称其为“理论物理学的杰作”。然而，最让建设者们感到骄傲的是，在世界建筑领域内，从此有了中国人创造的标准。

　　记者：PTW公司的设计者们在演讲中多次提到水立方是建筑与中国文化的完美结合。请问，设计师在设计时，是如何把崭新的设计理念植根于中国文化中的?

　　PTW公司：我们在设计国家游泳中心的方案时，考虑最多的问题是如何能更精确地体现运动场馆的东方特点，并能与中国文化相融。中国的合作者论述了中国的四合院是中国建筑文化的传统，我们一起讨论后，认为中国文化中的“方形合院”能体现游泳馆的形式和功能。这为我们的创作找到了第一个突破口。

　　记者：是否参考了鸟巢的创意?

　　PTW公司：在我们接手国家游泳中心投标方案时，国家体育场(鸟巢)的方案已经确定。因为有对比关系，有人认为鸟巢的存在使国家游泳中心的设计变得简单，但也有人认为这项工作更难。于是，我们要考虑的另一个主要问题就是怎样与鸟巢在建筑上谐调和平衡。

　　早在设计之初，我们和中国合作者都把“高度透明”作为设计的基本要素。设想了各种水可能形成的形态，围绕水的主题，同时思考游泳时水波产生的各种变化，意图以一个有机的形体来塑造它。PTW与中建公司针对它进行了各种理性思考，最终确定了以柔软而坚韧的ETFE外膜作为其外立面。从效果图上看，水立方与鸟巢对比强烈。

　　记者：外形设计定下方案后，“泡泡”的设计灵感是如何产生的?

　　PTW公司：游泳馆离不开水，我们希望观众坐在建筑里面，能体会到水的运动产生的各种形式，由此产生一种身处水中流动的感觉。于是，我们想到了肥皂泡，而且这种有趣的泡泡能够支撑较大跨度，是一种最理想的有机结构。这使我们的创作有了第二个突破。

　　记者：在中国的传统建筑中，有梁有柱，而水立方则没有。这些钢结构如何支撑重量?

　　PTW公司：水立方是个空间结构，网架把力分散到各个节点和杆件上。这件工作由PTW 的合作伙伴ARUP公司负责，他们把水立方视为一个可以细分为若干均等部分的三维空间，利用开尔文定律解决问题，就是14边形的三维结构球体组成的结构接触界面最小。最终帮助水立方的泡泡形成了许多复杂的节点，依托其庞大的钢结构体系的。

　　记者：水立方的节能设计体现在什么地方?

　　PTW：PTW在做每个建筑设计的时候都会考虑节能方面的问题，我们认为建筑节能并不能说是为了节能而节能，每个不同的地块都会做不同的考虑。就水立方而言，ETFE膜结构很轻，支撑的钢结构也设计得相对轻巧，大大节省了材料。而且和温室一样，水立方通过收集太阳能并将其导入来加热水池，也节省了能源。

　　链 接

　　水立方名字的由来

　　中方建筑师胡小明在接受官方网站专访时表示，水立方的名字灵感来源于“一个方盒子”、许多“水泡泡”和许多的“水分子”。

　　胡小明回忆说，在国家游泳中心进入竞标阶段后，中方的几位建筑师和澳大利亚PTW公司一直都在思考给这个建筑取一个什么样的名字。当时的构思是“一个方盒子”，容纳了许多“水泡泡”和“水分子”的形象，大家为构思兴奋了很久，但却没有立即给它取一个确切的名字。

　　“有一天晚上工作很晚了”，胡小明说，大家在工作之余又开始为这个“方盒子、水泡泡和水分子”的形象起名字，于是，五花八门的创意都涌向了这个方盒子。在这些创意中间，一个英文名 “水的立方体”(WaterCube)既表达了方形的，又与水相关，引起了很多人的注意。经过大家的深思熟虑后，确定了水立方这一简洁明了的名字。

　　功能定位：体育休闲娱乐中心

　　以水的娱乐为主，以体育赛事为辅的体育休闲娱乐中心——— 水立方的定位预示着在2008年奥运会后，它将实现由“任务型场馆”向“企业型场馆”的转变，这将为中国大型场馆的运营模式开创先河。目前，奥运场馆的赛后运营和可持续发展问题是世界范围内的一个难点，在国际上，大型场馆在赛事结束后得不到合理利用、甚至连年亏损的问题比较严重，而水立方就是要做世界场馆运营良性循环的“带头人”。

　　价格定位：让老百姓玩得起

　　奥运会结束之后，水立方将会进行一系列的改建。改建后游泳中心的竞赛功能面积将占到总面积的24.1%，而用于运营的面积将达到70%左右。在价格方面，场馆的管理者将充分考虑到普通市民的消费能力，同时开发一些高端娱乐项目以满足不同层次人们的需要。