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专家解读国家游泳中心 水立方结构形式世界第一

http://2008.sohu.com 2006年12月25日14:06 中央电视台

我来说两句

  注:以下内容节选自2006年7月初的CCTV《奥运来了》节目:

  王小节:在过去的一周里,世界杯比赛正在德国举行的如火如荼,世界杯赛可以说是2008年北京奥运会之前最后一项大型的国际性赛事,这给了我们一个很好的观摩、学习、借鉴的机会,正好有一条消息值得我们关注。

  在世界杯开赛之前,组委会就曾经宣布说要实施“球票实名制”来遏制黑市倒票现象。可是最终由于操作难度实在太大,没有完全实现。组委会主席贝肯鲍尔也曾明确表示“球票的问题成了最大的问题”。您看“小球票,大问题”,北京奥组委也曾经在考虑北京奥运会也实施门票实名制,那么我想世界杯的经验教训可以说是给我们的相关部门提了个醒,在制定各种措施之前,要首先考虑它的实际可操作性。

  好了,现在我们来看关注一下本周的奥运资讯。

  一、动态扫描

  l北京奥运签约饭店公布赛时价

  北京奥运签约饭店赛时价格本周公布。根据报价,奥运会期间五星级饭店标准间均价为一天2800元人民币左右。目前北京饭店等五星级饭店标准间价格在1500元左右,奥运期间大约上涨50%,这一数字远远低于雅典奥运会最高约合8000元人民币的住宿收费。

  l第四届奥林匹克文化节将启动

  6月23号到7月15号第四届奥林匹克文化节将在北京、青岛等地举行。包括奥林匹克体育收藏品展、“奥运节拍”露天音乐会等大型活动将一一与观众见面。

  l奥运气象服务大练兵

  中国气象局将于7月8号到8月8号开展一次奥运气象服务演练,并针对暴露出来的问题,重点研究加以改进。奥运会期间恰好是北京、青岛等地容易出现复杂多变天气的季节,对网球、帆船等需要看天时比赛的项目,练兵的意义还在于能够帮助制定一套完善的应急保障措施。

  二、聚焦2008:《自主创新催生奥运场馆》

  王小节:在以前的节目中啊,我曾经跟您说过会带大家去看一看正在建设中的奥运场馆,今天我就来兑现这个诺言。北京奥运场馆在它的设计、建设之初就充分考虑到了整个城市发展的整体布局,以及赛后如何利用。那好我们先去看一个短片。

  北京奥运会26个比赛项目将会使用31个比赛场馆,其中11个新建场馆,11个改扩建场馆,9个临时场馆。这些场馆在北京城内形成“一个中心三个区域”的格局,即“奥林匹克中心区”、“西部社区”、“大学区”和“北部风景旅游区”。其中“奥林匹克中心区”包括国家体育场、国家游泳中心等场馆,赛后将为北京市民提供一个多功能的公共活动服务中心;“西部社区”包括位于北京西部的五棵松体育馆、北京射击场等场馆,赛后将结束北京西部缺少大型体育设施的历史;“大学区”指位于北京大学、中国农业大学、北京工业大学、北京科技大学等高校内的体育场馆,赛后将成为大学及社会文化体育活动的场所;“北部风景旅游区”是指位于北京北部郊区的乡村赛马场等场馆,赛后可以带动郊区旅游业的发展。

  王小节:在所有的奥运场馆中,最引人注目和令人期待的是鸟巢和水立方。我们都知道,从古代建筑大师鲁班开始,中国传统建筑业一直都是师傅带徒弟,“名师出高徒”。可是,当鸟巢和水立方的建设者们在拿到最初的设计方案时候,可就有点傻了,这回他们可能没有师傅可以跟着学了。因为这两个超凡脱俗设计方案,由于理念的过于“超前”,在施工中面临的很多难题都是前所未有、独一无二的,比如说“鸟巢”是全世界跨度最大的钢结构建筑,而 “水立方”的膜结构也堪称世界之最。这在全世界来讲都没有可以参考的答案。这回该可怎么办?

  《水立方——气泡的游戏》

  王小节:与极具阳刚之气的鸟巢相映衬的是旁边这座温柔秀美的水立方了。我们现在还看不出它的柔美,是因为它还没有安装上这种特殊的膜结构。大约再过一个月,水立方就要开始安装十万平米这种特殊材料制成的薄膜。而如何使这种轻薄的材料良好地控制室内的声光热,成了科技人员最大的攻关难题。

  水立方是一个半透明的建筑,其中一项设计是要通过一种薄膜结构吸收自然光,以调节馆内光线和温度,达到节能环保的目的。但是,仅仅依靠光溜溜的薄膜,别说调节光线温度,如何不让它成为一个温室大棚都是问题。薄膜上这些被称为镀点的圆形斑点就是用来解决问题的窍门,它们就像小小的遮阳伞,起到隔离、反射光线的作用,把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外。

  中建国家游泳中心设计联合体机电专业部主任 毛红卫:比如在北面,阳光负荷很少,那么在这个前提下,我们这个(镀点)密度就相对镀得疏一点,整个给人一种通透的感觉。而在西面、东面,由于入射阳光比较厉害,我们在那会镀比较密的斑点。

  要想在烈日当空或太阳西晒的时候,让水立方能保持凉爽的温度,这些小小遮阳伞的分布就必须十分精确。通过研究北京市最近30年的气候资料和精密计算,终于确定了每一张薄膜上所需镀点的面积。

  “水立方”工程设计师郑方:南立面上主要部分的镀点(面积)在50%以下。在西立面上主要的镀点(面积)在60%左右。通过这样一种镀点的设置,整个西立面能够遮挡超过70%的太阳能进入建筑物里面来。

  水立方最动人的视觉效果就是无论从场馆内外任何角度来看,都可以看到一个个紧密相连的半透明的水泡,而看不到一根多余的钢梁。那么,水泡和钢梁怎样融为一体呢?这个淡蓝色的方型盒子,其实隐藏着自然界中一个关于泡沫的秘密。

  王小节:我想到了一个非常形象的办法,为您来展示水立方究竟是什么样子。让我们先来玩个吹肥皂泡的游戏吧,这个游戏大家小时侯都玩过吧。恩,瞧,样子是不是很像呢?其实水立方的外墙和顶棚呢就是由成千上万个这样的气泡组成的。早在一百多年前的欧洲,爱玩泡泡的科学家罗德.科尔文就提出了这个“气泡理论”。他说,其实自然界中很多物质的排列结构,都是以这种气泡的结构方式组成的。但是这个理论被提出一百多年了,却从来没有人想过怎么把它运用在建筑学上。

  记者:“您刚看到水立方的时候什么感觉?”

  国家游泳中心副总经理 钢结构负责人 孙彦朝:“非常新奇,梦幻般的。但是一百多张设计图只是告诉我们这个建筑是什么,并没有告诉我们这个建筑该怎么把它建造起来。水立方整个的构件是两万个杆件,一万个球,一共加起来是三万个构件组成这样一个结构体系。每一个结点,每一个杆件都是不一样的。最终我们实施完成的图纸有三万多张。”

  记者:“画这三万多张图咱们大概花了多长时间?”

  孙彦朝:“大概花了一年时间,现在回想起来这一年干了些什么,除了画图,什么都不记得了。”

  要把一个个气泡堆积成为一面墙,关键是找到作为气泡边缘的钢梁的准确位置。工程师们试了很多办法,包括GPS定位、激光定位、整体平移、分区域安装,可是工程进度总是太慢。

  国家游泳中心总经理 康伟:“我们计算了一下,如果每天三十几个组件能够焊接上,那么我们什么时候能够完成任务呢,我们可能到2008年以后,都焊不完,所以给我们这些人急坏了。”

  水立方工程总包执行经理侯本才,天天都在一线指导施工队按图纸工作,缓慢的施工进度令他坐立不安。他开始和几个老师傅一起琢磨起这个吹泡泡的道理来。有一天,老侯兴冲冲的拿着一把火柴找到孙彦朝。这几根火柴能解决气泡结构的定位难题吗?

  记者:“这些火柴棒代表什么呢?”

  水立方工程总包执行经理 侯本才:“这些火柴棒就代表这个气泡的边缘,如果在空中把这些杆件拼成一个球,可以看到在空间的定位是很困难的。弄不好就散掉,前功尽弃。经过一段时间的摸索,工人师傅想到一个好办法,先由一个点和一根杆件确定一个平面。然后其它的杆件位置就通过目测就可以基本准确的确定。思路做了一个调整,不要先想着造一个球,如果先把球的一个面先造出来,其它几个面同样的办法,也会很快地造出来,这样一个球体自然就形成了。”

  国家游泳中心副总经理 钢结构负责人 孙彦朝:“其实道理很简单,就是利用高中几何当中的,一条线和线外一个点,确定一个平面。工人师傅这种土办法解决了大问题。”

  四两拨千斤,难倒了一帮工程师的问题就这样迎刃而解,工程进度猛增到一天安装100多个构件,水立方工程提前一个多月完成了封顶。由工人师傅创造的这套工作方法也同工程师们的建筑理论一起,被写进多面体延性钢架结构施工管理技术规程,我国对这一规程拥有完全的自主知识产权。

  中国工程院院士 董石麟:“(水立方)结构形式我们现在叫它多面体空间钢架结构。这一种结构在过去,不单单在我们国家,在世界上还是没有的,这样一种世界上第一的水立方游泳馆这种结构形式,是我们中国来实现的。

(责任编辑:小厉)

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