国家游泳中心

国家游泳中心又称“水立方”(Water Cube)位于北京奥林匹克公园内，是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。它的设计方案，是经全球设计竞赛产生的“水的立方”([H2O]3)方案。其与国家体育场(俗称鸟巢)分列于北京城市中轴线北端的两侧，共同形成相对完整的北京历史文化名城形象。国家游泳中心规划建设用地62950平方米，总建筑面积65000-80000平方米，其中地下部分的建筑面积不少于15000平方米,长宽高分别为 177m ×177m ×30m。2008年奥运会期间，国家游泳中心承担游泳、跳水、花样游泳、水球等比赛，可容纳观众坐席17000座，其中永久观众坐席为6000座，奥运会期间增设临时性座位11000个(赛后将拆除)。赛后成为具有国际先进水平的、集游泳、运动、健身、休闲于一体的中心。

国家游泳中心
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建筑特色

国家游泳中心是北京2008年奥运会主要比赛场馆之一，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。具有国际级的设施水平和知名度，周边拥有超过50万人的消费居民群体，具有地铁奥运支线方便快捷的交通条件，通过国际招标选择的具有丰富体育场馆运营经验的专业公司，以及特色突出的经营项目，及毗邻的大规模的相关文化体育设施，在赛后的运营中将具有明显的竞争优势。水立方和鸟巢已成为北京市的新地标。

场馆设计

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。设计体现出 [H2O]3(“水立方”)的设计理念，国家游泳中心由北京市国有资产经营公司负责建设、管理和运营，于2003年年底开工，2007年底前完工并投入试运行，接受国际游泳联合会和国际奥林匹克运动委员会的检查和验收。“水立方”是北京奥运会国家游泳中心，它的膜结构是世界之最。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，创意十分奇特。

设计材料

“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3万多个钢质构件是由中国与澳大利亚的设计人员共同完成，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。

设计理念

“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,ETFE膜还能防火，离开火就熄灭了。国家游泳中心采用的设计方案，是经全球设计竞赛脱颖而出的“水的立方”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奥雅纳工程顾问有限公司联合设计。其中中方设计者：中建国际（深圳）设计顾问有限公司：水立方方案第一设计人郑方、公司总裁兼总建筑师赵晓钧、暖通总工程师毛红卫等，PTW建筑事务所的两名方案辅助设计师为约翰·保林（John Pauline）与托比·王（Toby Wong）。

设计体现出 （“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。

设计来源

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。

设计特色

建筑技术

膜结构建筑是21世纪最具代表性的一种全新的建筑形式，已成为大跨度空间建筑的主要形式之一。它集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学与计算机技术等为一体，建造出具有标志性的空间结构形式，它不仅体现出结构的力量美，还充分表现出建筑师的设想，享受大自然浪漫空间。在2008年的奥运会建筑设计上，膜结构应用得到体现。

“水立方”是世界上最大的膜结构工程，建筑外围采用世界上最先进的环保节能ETFE(聚四氟乙烯)膜材料。

“水立方”整体建筑由3000多个气枕组成，气枕大小不一、形状各异，覆盖面积达到10万平方米，堪称世界之最。除了地面之外，外表都采用了膜结构。安装成功的气枕将通过事先安装在钢架上的充气管线充气变成“气泡”，整个充气过程由电脑智能监控，并根据当时的气压、光照等条件使“气泡”保持好的状态。

这种像“泡泡装”一样的膜材料有自洁功能，使膜的表面基本上不沾灰尘。即使沾上灰尘，自然降水也足以使之清洁如新。此外，膜材料具有较好的抗压性，人们在上面“玩蹦床”都没问题，“正常的放上一辆汽车都不会压坏”。如果万一出现外膜破裂，根据应急预案，可在8个小时内把破损的外膜修好或换新。“水立方”晶莹剔透的外衣上面还点缀着无数白色的亮点，被称为镀点，它们可以改变光线的方向，起到隔热散光的效果。

“水立方”是世界上最大的膜结构工程，除了地面之外，外表都采用 了膜结构———ETFE材料，蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。国家体育馆工程承包总经理谭晓春透露，这种材料的寿命为20多年，但实际会比这个长，人可以踩在上面行走，感觉特别棒。世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。

“考虑到场馆的节能标准，膜结构具有较强的隔热功能；另外，修补这种结构非常方便，比如，射枪或者是尖锐的东西戳进去后，监控的电脑会自动显现出来。如果破了一个洞，只需用不干胶一贴就行了；膜结构还非常轻巧，并具有良好的自洁性，尘土不容易粘在上面，尘土也能随着雨水被排出。”谭晓春说，膜结构自身就具有排水和排污的功能以及去湿和防雾功能，尤其是防结露功能，对游泳运动尤其重要。

此外，“水立方”占地7.8公顷，却没有使用一根钢筋，一块混凝土。其墙身和顶棚都是用细钢管连接而成的，有1.2万个节点。只有2.4毫米厚的膜结构气枕像皮肤一样包住了整个建筑，气枕最大的一个约9平方米，最小的一个不足1平方米。跟玻璃相比，它可以透进更多的阳光和空气，从而让泳池保持恒温，能节电30%。

科技技术

“水立方”设计方、中建国际(深圳)设计顾问有限公司总建筑师郑方告诉记者，基于“水立方”设计方案原创特点，确定了三大科技攻关课题，分别是室内声环境系统关键技术、钢结构关键技术和ETFE膜结构装配系统关键技术。

“水立方”的科研攻关在解决一系列科技难题的同时，在很大程度上填补了国、内外在建筑科技领域的技术空白，有力推动了科学技术产业化和国外技术的国产化进程。

LED景观照明、钢结构安全与健康监测、基于ETFE膜的大空间声学效果控制、热回收空调技术、场地照明高强气体放电灯专用电源HEPS系统、智能救生系统、智能应急照明控制系统、智能消防系统。

绿色技术

绿色奥运、科技奥运、人文奥运，作为北京奥运会的三大核心理念，对于北京奥运会的各项工作具有纲领性指导意义。三大理念中，首当其冲的就是绿色奥运。从《北京奥运行动规划》中对绿色奥运的定义不难看出，实现绿色奥运的每个环节，都需要以人们具有高标准的生态素养为保障，按照标准来落实各项工作。 国家游泳中心建设主要的先进节能技术包括热泵的选用、太阳能的利用、水资源综合利用、先进的采暖空调系统，以及控制系统和其他节能环保技术，如采用内外墙保温，减少能量的损失；采用高效节能光源与照明控制技术等。这些新标准、新技术、新材料的采用，为我国今后建筑节能建设起到了良好的示范作用，还可进一步带动和促进我国建筑节能技术产业化的发展。

水立方首次采用的ETFE膜材料，可以最恰当地表现“水立方”，水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子，而墙面就像一团无规则的泡泡。这个泡泡所用的材料“ETFE”，也就是我们常说的“聚氟乙烯”。这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳，自清洁能力强。国外的抗老化试验证明，它可以使用15至20年。而这种材料也很结实，据称，人在上面跳跃也不会损伤它。同时由于自身的绝水性，它可以利用自然雨水完成自身清洁，是一种新兴的环保材料。犹如一个个“小泡泡”的ETFE膜具有较好抗压性，厚度仅如同一张纸的ETFE膜构成的气枕，甚至可以承受一辆汽车的重量。气枕根据摆放位置的不同，外层膜上分布着密度不均的镀点，这镀点将有效的屏蔽直射入馆内的日光，起到遮光、降温的作用。

自动换水

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。

废水再利用

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

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。

声学效果

“水立方”上共有内外两层气枕，是国际上建筑面积最大、功能要求最复杂的膜结构系统。以膜为顶的“水立方”，在下雨时雨点落到膜上，室内的雨噪声会不会很大？墙上的膜能否阻隔外部的声音，保持室内相对安静？膜的吸声能力是否足以保证将室内的混响时间控制在一定范围内，使广播的 声音清晰可闻？“水立方”的膜结构在建筑声学方面会带来怎样的难题呢？ 据清华同衡城市规划设计研究院建筑声学与室内设计研究所所长石慧斌和工程师金迪锋介绍，在国际上已有建筑使用气枕的先例，不过一般只有两层ETFE膜，而“水立方”的气枕达到了3－4层膜，内外两个气枕就有6－8层膜。多层弹性膜充气后，声反射的变化可不像膜的层数增加那样简单。而且，由于“水立方”膜的大小不同、厚薄不一，又给建筑声学带来了一系列不可预知的因素。

从室内声学设计来说，游泳馆可以说是难度最大的。石慧斌说，水面对声音而言是硬反射材料，水池边的地面一般也是硬质材料，这些硬质镜面材料对声音的反射非常厉害。更何况，“水立方”又不是一般的游泳馆，它是一座被膜“包”起来的游泳馆。

“水立方”的声学专家采用了：“膜”加“板”提高隔声性能、“声学大厅”控制混响时间、增大吸声面积，安装吸声性能高的材料等方法解决“水立方”的膜结构在建筑声学方面带来的难题。“水立方”投入使用后，多次举办了各类音乐会、交响乐、演唱会、大型文艺活动等，受到了经营者和观众极高的评价，是水立方赛后多元经营成为可能。

新型环保

游泳中心内的游池应用了许多创新式的设计，如把室外空气引入池水表面，带孔的终点池岸，视觉和声音发出信号等。还有一些高科技设备，如确定运动员相对位置的光学装置、多角度三维图像放映系统等，这些装置将帮助观众更好地观看比赛。

在设计中还充分考虑了环保的需要。为了减少二氧化碳的产生，在设计中减少了 电的使用。利用太阳能电池提供电力。大幅地使用了新型材料，使空调和照明负荷降低了20%-30%。另外，游泳中心消耗掉的水分将有80%从屋顶收集并循环使用，这样可以减弱对于供水的依赖和减少排放到下水道中的污水。系统对废热进行回收，热回收冷冻机的应用一年将节省60万度电。还有现代化消防装置为建筑量身定做，比常规设施节约74%。

在建筑节能上，“水立方”的设计也有独到之处。在“水立方”总共8万平方米的建筑面积中，3万平方米屋顶将使雨水的收集率达到100%，而这些雨水量相当于100户居民一年的用水量；在光的利用上，由于“水立方”采用了特殊的膜材料和相应的技术，使得该场馆每天能够利用自然光的时间达到了9.9小时，一年下来，8万平方米的“水立方”将节约大量的电力资源。

科研创新是“水立方”建筑设计中的一大亮点，它所采用的特殊膜材料、钢结构，以及室内环境设计，在奥运场馆建筑历史当中很多都是空白，因此，科技创新成为 “水立方”建设工作中的重头戏，经过参建各方共同努力，“水立方”项目中经国家有关部门批准立项的科研项目达到10多项，此外，“水立方”的建设还产生了类似项目的施工验收标准。

区域分布

水世界

水世界位于水立方的南部，是一个可以给全家人带来水的新鲜、刺激、神秘、快乐的区域。

时尚养生区

时尚养生区位于水立方的北部，这里会告诉你什么是时尚、什么是养生，是一个能给你的身体带来新的能量的地方。

SPA水疗馆

SPA水疗馆位于水立方北部，是一个具有国内外先进的水疗设施设备、拥有独特的空间环境和水疗技术的区域。

主题餐厅和酒吧

主题餐厅和酒吧是具有“水立方”特色、健康的餐饮设计区域，如泡泡吧、水上网吧、水流主题餐厅、陶吧、书吧等。

商业区

商业区位于水立方的中部，是水立方最具商业气息的区域，在这里可以看到各式各样的带有水立方气质的商品、了解水立方和奥运游泳项目的历史以及与水有关的最新最时尚、休闲、娱乐资讯。

经营典范

尽管伦敦奥运会的硝烟已经散去，但9月初的水立方里依然有场馆与英国文化旅游局合办的伦敦奥运展。不少游客与展会中的“伦敦眼”、“红色电话亭”和“双层大巴”合影留念。这个富有创意的联动展出让很多人不感意外。水立方当初仅仅半年就实现营业收入1.04亿元。旅游业依然是水立方经营收入非常重要的组成部分，但在水立方整体收入中的占比已由曾经的70%下滑到了30%左右。“水立方原来能够容纳1万多人的赛时场馆，只保留了3000左右的座椅，通过改造，经营面积从原来只有2万多平方米增加到了7万多平方米。这么大的场馆在9个月的时间里实现迅速转型，在奥林匹克所有场馆改造运行当中都无先例。”北京奥林匹克公园管委会常务副主任田巨清说。

在2011年底的全国体育局长会议中，水立方相关负责人表示，水立方2011年自营收入为8800万元，但包括场馆维护、二期资产折旧、能耗等在内的成本费用税金总计却达到了9929.9万元。其中，水立方每年的能耗、场馆维护和劳动力成本共计5756.32万元，占总支出比重的58%。

这一系列数据被不少媒体简单地理解为“水立方年亏损1000多万元”。这一度令水立方相当不满，为此，水立方在最短时间里发表了《水立方全年运营盈亏平衡未亏损的情况声明》：水立方自营业务收入仅仅是水立方全年收入的一部分。2011年水立方实现收入超过1亿元，其中还包括专项资金支持、政策扶植、其他多元化收入来源等。国家游泳中心有限责任公司的副总经理杨奇勇对水立方这些年的转型是满意的，“水立方基本达到略有盈利。”

国际奥委会主席罗格在2011年9月参加北京群众体育大会时参观过水立方，他当时就评价：“水立方的赛后运营是国际奥林匹克史当中场馆赛后利用的一个典范。”

目录

外界评价

来自世界冰壶联合会的工作人员以及赛道制冰专家表示：“冰立方”冰面质量、场地环境都让他们倍感惊喜和满意。

来自世界冰壶联合会的工作人员以及赛道制冰专家都表示，作为在游泳池上搭建的可移动冰壶场地，“冰立方”冰面质量、场地环境都让他们倍感惊喜满意。“多么美妙的弧线，多么真实的速度，这就是奥运会级别的赛道，梦想中的赛道！”制冰专家汉斯感慨，支撑冰面的可转换结构“很精准，第一次使用就非常完美”。很多参赛运动员在赛后表示，滑行过程中完全感觉不到这是一块可移动冰壶场地。“和其他比赛场馆不一样，这里是非常专业的奥运标准场地，给了孩子们宝贵的锻炼机会！”黑龙江省冰上训练中心冰壶教练刘金莉说。

国家游泳中心《水立方》

参考文献