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水立方膜结构工程师揭开水立方梦幻效果秘密

  昨天,国家游泳中心水立方见证了首个激情之夜。

  在最先进行的男子400米个人混合泳的比赛中,菲尔普斯游出了4分07秒82的成绩,打破了这一项目的奥运会纪录。

  看来,这位泳坛名将的状态真的不错。几天前,菲尔普斯刚刚到达北京时,便迫不及待地来到水立方试水,他形容体验水立方的感受是“妙极了”。

  被描述为“梦幻般建筑”的水立方,它的透明世界,得益于它外面奇幻的膜结构。其墙体设计突破了传统手法,创造了一项“世界纪录”:目前世界上技术难度最大、最复杂的膜结构工程项目。

  膜结构究竟是什么东西?为什么会有这么神奇的效果?国家游泳中心膜结构项目经理于兰松(来自沈阳远大集团公司),为我们讲述了水立方漂亮衣裳的故事。

  2005年春节,我们正式和水立方的业主公司签订了合同,承揽其幕墙工程项目。其实,当时和我们竞争的有3家中国公司和3家海外公司。

  膜结构,起源德国,技术最强的是德国FORTEX公司。为了竞标,我们做了大量工作,还特地去德国考察。最后,我们按照要求做了一个样件,它是候选样件中用材最好、做得最高、最大的,按照当时对工程质量和企业规模的要求,加上我们的设计理念,我们中标了!

  2006年,我们正式施工。因为这是世界上最大、最复杂、最难的膜结构工程,所以我们也是在做的过程中,边摸索边施工。

  我们一共150多人,不回家过年,赶不回去结婚,家人都拼命在催,这些都不是什么新鲜事。

  那个时候,我天天早上3点就醒,根本睡不着。因为每天一早工作,晚上开总结会,着手材料的准备,一直要忙到半夜,脑海里翻来覆去,想的全是这些。

  2007年末,水立方终于竣工了。我只去过一次,就是好运北京测试赛的时候。

  我的心情肯定跟别人不一样。看到身边的观众,被水立方折服了,有些人还好奇地忍不住要去摸一下这个膜,我心里特别高兴,3年的心血没有白费。

  水立方就像是我们的孩子一样,我们完美地交给了北京。奥运开始了,我们没有时间去北京看比赛,但是,水立方永远是我们的自豪。

  绝无仅有的材料

  每个“气泡”都不同

  普通人对膜结构没什么概念,水立方表面是由“ETFE膜”气枕组成,这些气枕充上气就会形成“气泡”,水立方表面有3800多个气枕,才构成了千姿百态的水世界。

  ETFE膜用的材料,之前国内没有一个地方用到过,它的寿命有记录的是25年。

  水立方的每个“气泡”都不同,有的是两层,有的是三层、甚至四层、五层,为什么?因为放在不同的位置,就需不同的隔热、增温、隔音、抗风、抗压、抗冲击等效果,因此,厚度也就不同了。

  绝无仅有的一次实验

  花500万做了个模型

  为水立方做这件气泡外衣,我们花的时间并不长,但是做实验却花了2005年整整一年的时间。

  隔热、增温、隔音……一道道难题摆在我们面前。举个例子,如果室外游泳馆,一旦下雨,雨滴声很有可能会大过泳池的声音,又比如,在室内游泳馆,假如风沙很大,膜结构不具备抗压能力,容易变形……

  为此,我们在清华大学搭了一个实验室,解决诸如此类的问题。

  在实验室,我们制作了现场视觉测试样件、淋水样件、展厅样件,还建立了一个专门的声学实验室进行测试,下雨、刮大风、下冰雹、地震、高温,种种灾害、恶劣天气我们都想到了,取得了各种数据,终于成功找到了解决的办法。

  其中,我觉得最肯投成本的一次绝无仅有的实验就是,在沈阳,我们做了一个和水立方最终外形膜结构一模一样大小的“膜结构”模型,比例是1∶1,花了整整500万元。

  这个钱必须舍得花,这个时候考虑的不是什么经济效益了,因为必须要确保水立方的万无一失。

  绝无仅有的“遮阳伞”

  能控制室内温度和采光

  在保持游泳馆的透明、美观的同时,避免透明场馆温度偏高、出现眩光,我们的法宝是分布在ETFE膜上的上亿个镀点,它们就跟“遮阳伞”一样控制着水立方的温度和采光,把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外。

  这上亿个镀点,在不同位置上的排列密度不尽相同,顶棚上的镀点比东西墙面体要多,是为了在中午阻隔强光的进入:靠近地面的气枕上,镀点就稀一些,这是为了让更柔和的光进来。