水立方在哪些方面运用了哪些物理知识全面点

水立方在哪些方面运用了哪些物理知识全面点
水立方在哪些方面运用了哪些物理知识
全面点

水立方在哪些方面运用了哪些物理知识全面点
★水立方”是北京奥运会国家游泳中心,它的膜结构已成为世界之最.它是根据细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计而成的,这种形态在建筑结构中从来没有出现过,创意真是奇特.
★“水立方”的墙面和屋顶都分内外三层,设计人员利用三维坐标设计了3万多个钢质构件,这三万多个钢质构件在位置上没有一个是相同的.这些技术都是我国自主创新的科技成果,他们填补了世界建筑史的空白.
“水立方”位于奥林匹克公园B区西侧,和国家体育场‘鸟巢’隔马路遥相呼应,建设规模约8万平方米,最引人注意的就是外围形似水泡的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）.ETFE膜是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光,他的内部是一个多层楼建筑,对称排列的大看台视野开阔,馆内乳白色的建筑与碧蓝的水池相映成趣.
国家游泳中心的设计方案,是经全球设计竞赛产生的“水的立方”（[H2O]3）方案.该方案由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW建筑师事务所、ARUP澳大利亚有限公司联合设计.其中中方设计者：中建国际(深圳)设计顾问有限公司总裁、总建筑师赵小钧、总工程师毛红卫,PTW建筑事务所的两名主设计师为约翰·保林 (John Pauline)与托比·王(Toby Wong).
设计体现出 [H2O]3(“水立方”)的设计理念,融建筑设计与结构设计于一体,设计新颖,结构独特,与国家体育场比较协调,功能上完全满足2008年奥运会赛事要求,而且易于赛后运营.
这个看似简单的“方盒子”是中国传统文化和现代科技共同“搭建”而成的.中国人认为：没有规矩不成方圆,按照制定出来的规矩做事,就可以获得整体的和谐统一.在中国传统文化中,“天圆地方”的设计思想催生了“水立方”,它与圆形的“鸟巢”——国家体育场相互呼应,相得益彰.方形是中国古代城市建筑最基本的形态,它体现的是中国文化中以纲常伦理为代表的社会生活规则.而这个“方盒子”又能够最佳体现国家游泳中心的多功能要求,从而实现了传统文化与建筑功能的完善结合.
在中国文化里,水是一种重要的自然元素,并激发起人们欢乐的情绪.国家游泳中心赛后将成为北京最大的水上乐园,所以设计者针对各个年龄层次的人,探寻水可以提供的各种娱乐方式,开发出水的各种不同的用途,他们将这种设计理念称作“水立方”.希望它能激发人们的灵感和热情,丰富人们的生活,并为人们提供一个记忆的载体.
为达此目的,设计者将水的概念深化,不仅利用水的装饰作用,还利用其独特的微观结构.基于“泡沫”理论的设计灵感,他们为“方盒子”包裹上了一层建筑外皮,上面布满了酷似水分子结构的几何形状,表面覆盖的ETFE膜又赋予了建筑冰晶状的外貌,使其具有独特的视觉效果和感受,轮廓和外观变得柔和,水的神韵在建筑中得到了完美的体现.轻灵的“水立方”能够夺魁,还在于它体现了诸多科技和环保特点.合理组织自然通风、循环水系统的合理开发,高科技建筑材料的广泛应用,都共同为国家游泳中心增添了更多的时代气息.泳池也应用了许多创新设计,如把室外空气引入池水表面,带孔的终点池岸,视觉和声音出发信号等,这将使比赛池成为世界上最快的泳池.★“水立方”不仅是一幢优美和复杂的建筑,她还能激发人们的灵感和热情,丰富人们的生活,为人们提供记忆的载体.因此设计中不仅利用水的装饰作用,同时还利用其独特的微观结构.采用在整个建筑内外层包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一种轻质新型材料,具有有效的热学性能和透光性,可以调节室内环境,冬季保温、夏季散热,而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀.更神奇的是,如果ETFE膜有一个破洞,不必更换,只需打上一块补丁,它便会自行愈合,过一段时间就会恢复原貌!
★国际上在建筑使用膜结构时,多用的是PTFE膜,这是一种纤维材料,特点是不透明,但是,使用技术比较成熟.而“水立方”使用的是ETFE膜,这是一种透明膜,能为场馆内带来更多的自然光.在国内对这种薄膜结构的理论研究几乎就是空白.
2006年德国世界杯主要赛场之一的慕尼黑安联体育场也使用了ETFE气枕式外墙,但与水立方相比,两者的区别在于,德国安联体育场的气枕覆盖面积为6万平方米,而水立方则达到为10万平方米；安联运动场是单层气枕并且是规则排列的,水立方则是双层气枕,并且几乎没有形状相同的两个气枕.
按照设计方案,水立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成（其中最小的1－2平方米,最大的达到70平方米）,覆盖面积达到10万平方米,展开面积达到26万平方米,是世界上规模最大的膜结构工程,也是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑.无论对设计还是施工、使用都是一个极大的挑战,对ETFE膜的材料、通风空调、防火、声、光、电的控制等技术提出了一个难度很大的课题.
★防雷设计：
“水立方”与“鸟巢”相似,也是采用了传统的防雷技术. “水立方”的地下及基础部分是钢筋混凝土结构,地上部分是钢网架,钢结构与钢筋混凝土结构中的钢筋通过焊接连接,共同形成了一个立方体的笼子.屋面上,镶嵌、固定一块块充气枕的是槽形的钢构件,钢构件又宽又厚,与“水立方”四壁的钢网架焊接为一体,支撑着整个屋顶.雷雨天气里,这些钢构件的作用更是非同小可.它们一方面作为天沟,收集、排除屋面的雨水；同时又充当了接闪器,及时将雷电流引到“笼式避雷网”,保护整个建筑物的安全.这是一个非常理想的“笼式避雷网”,完全依靠建筑物自身结构中的材料,无须单独架设避雷针、做引下线或接地体,屋面没有突出的避雷针或避雷带,既经济美观又安全可靠.
★抗震设计：
“水立方”是典型的外柔内刚.外部只看到充气薄膜,好像弱不禁风,而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构,里面观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构.“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成,这些节点均匀地分担着建筑物的重量,使其坚固得足以经受住北京最强的地震.“水立方”的地下部分是钢筋混凝上结构,在浇筑混凝上的时候,在每根钢桂的位置都设置了预埋件(上部为钢块),钢结构的钢柱与这些预埋件牢固的焊接在一起,就这样,地上部分的钢结构与地下部分的钢筋混凝土结构形成一个牢固的整体.正是靠着优越的结构形式和良好的整体性,“水立方”才拥有了“过硬的身体”,达到了抗震8级烈度的标准.
泳池换水自动控制
为确保“水立方”的水质达到国际泳联最新卫生标准,泳池的水将采用砂滤——臭氧——活性炭净水工艺,全部用臭氧消毒.据介绍,臭氧消毒不仅能有效去除池水异味,而且可消除池水对人体的刺激.
此外,泳池换水还将全程采用自动控制技术,提高净水系统运行效率,降低净水药剂和电力的消耗,可以节约泳池补水量50%以上.此外,泳池和水上游乐池将采用防渗混凝土以防渗漏.
洗澡水用于冲厕及灌溉
除了泳池用水,“水立方”的其他用水也十分节约.洗浴等废水,将经过生物接触氧化、过滤,再用活性炭吸附并消毒后,用于场馆内便器冲洗、车库地面的冲洗以及室外绿化灌溉.仅此一项就可每年节约用水44530吨水.此外,为了减少水的蒸发量,“水立方”的室外绿地将在夜间进行灌溉,采用以色列的微灌喷头,建成后可以节约用水5%.
卫生洁具设水表计水量
为尽可能减少人们在使用时对水的浪费,“水立方”对便器、沐浴龙头、面盆等设备均采用感应式的冲洗阀,合理控制卫生洁具的出水量,并在各集中用水点设置水表,计量用水量.预计通过这些措施,可以节水10%左右.
除了浴池用水,“水立方”还将在比赛大厅设立饮水处,为运动员和观众提供饮用水.为避免饮水的二次污染,避免浪费,“水立方”的饮用水将采用末端直饮水处理设备.

镀点设计，防止了阳光的直射！

镀点设计，防止了阳光的直射！