“膜”之難點——氣枕達3800個
于蘭松告訴記者,被描述為 “夢幻般的建筑”的國家游泳中心“水立方”,其膜結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計突破了傳統(tǒng)手法,創(chuàng)造了一項“世界紀錄”:即目前世界上技術(shù)難度最大、最復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)工程項目。“水立方”的結(jié)構(gòu)遵循了自然界最普遍的結(jié)構(gòu)組成形式,采用一種基于三維空間有效分割氣泡理論的新型空間結(jié)構(gòu),工程是膜結(jié)構(gòu),膜結(jié)構(gòu)本身在中國是沒有的,但工程的結(jié)構(gòu)難點在世界上也是絕無僅有的。因此“水立方”的幕墻工程從分析、設(shè)計到施工都是極富挑戰(zhàn)性的工作。
“水立方”表面是由“ETFE膜”氣枕組成,這些氣枕充上氣就會形成“水泡”,“水立方”表面有3800多個氣枕,這才構(gòu)成了千姿百態(tài)的水世界。它能夠隔熱、增溫、隔音……一道道史無前例的世界級難題擺在遠大面前。于蘭松表示,為攻克這些奧運工程技術(shù)難點,沈陽遠大投入了500萬元資金,制作了現(xiàn)場視覺測試樣件、淋水樣件、展廳樣件,甚至搭建了試安裝樣件等,為了有效解決膜結(jié)構(gòu)在雨天產(chǎn)生噪聲的問題,遠大在山東膜結(jié)構(gòu)信息學(xué)院建立了一個專門的聲學(xué)實驗室進行測試,并成功找到了解決的辦法。
“膜”之拼裝——金屬桿達十幾萬個
濰坊膜結(jié)構(gòu)告訴記者,除了3800多個膜結(jié)構(gòu)氣枕外,大大小小氣枕的金屬桿件也都是一件一個規(guī)格,數(shù)量更是達到了十幾萬個之多。這種材料的差異性給安裝施工帶來了極大的難度。這給于蘭松和同事們提出了一個相當(dāng)大的難題。因此,遠大人將每個零件寫出編號,在噴漆之后寫出另一種編號,而且注意編碼的朝向。
于蘭松表示,連接到一起靠桿件,一個桿件需要墊框、夾塊、壓塞蓋、裝飾扣蓋完成,給施工帶來更大難度的是,這些“水滴”形狀大小各不相同。為了能準確無誤地將每一塊張拉膜氣枕安裝到指定的位置上,每一個零件從設(shè)計、編號、加工、流轉(zhuǎn)、運輸,到現(xiàn)場的儲存、安裝等環(huán)節(jié),都實現(xiàn)了“無縫對接”。為保證工程進度,工作人員在所有材料運到場館前,先在工廠按照施工方的要求進行裁剪,根據(jù)材料型號、位置進行一一編號。在到達現(xiàn)場后,按照編號安裝到相對應(yīng)的位置。在安裝完一定區(qū)域后,將通過事先安裝在鋼架上的充氣管線對“氣泡”進行充氣。整個充氣過程由電腦智能監(jiān)控,電腦將根據(jù)當(dāng)時的氣壓、光照等條件使材料保持最佳狀態(tài)。
“膜”之魔力——上億個鍍點控制溫度
“水立方”幕墻工程共需要安裝3800多個膜結(jié)構(gòu)氣枕,它們大小不一、形狀各異,幾乎沒有形狀相同的兩塊材料,最大的一個約9平方米,而最小的一個不足1平方米。膜結(jié)構(gòu)車棚在內(nèi)外兩層膜間充入一定空氣便形成“泡泡”。但看似輕盈的膜結(jié)構(gòu)是否容易破裂?于蘭松告訴記者,“ETFE膜”的抗壓性極強,厚度類似牛皮紙厚度,不過在安裝完成后,單位面積上都能承擔(dān)相當(dāng)于汽車噸位的重量。膜的延展性也非常突出,拉到它本身的3到4倍長都不會斷裂。
再好的建筑也需要維護。于蘭松告訴記者,“水立方”外立面的維護可以依靠自然的雨水完成。據(jù)介紹,由于“ETFE”膜本身的摩擦系數(shù)很小,灰塵、污垢在這滑溜溜的表面上根本“站不住腳”,因此“ETFE”膜有很強的自潔性。即使表面有些浮塵,只要下點小雨,立面的膜就能被沖洗得很干凈。
北京奧運會舉辦時正值盛夏,酷暑天氣會不會使“水立方”變成一個匯聚陽光的“溫室浴場”?如何在保持游泳館的透明、美觀的同時,避免透明場館溫度偏高、出現(xiàn)眩光?于蘭松還告訴記者,解決上述問題的法寶就是分布在“ETFE膜”上的上億個鍍點,他們將如同“遮陽傘”一般控制著“水立方”的溫度和采光。
于蘭松表示,這上億個鍍點,在不同位置上的排列密度不盡相同,頂棚上的鍍點比東西墻面體要緊,是為了在中午阻隔強光的進入:靠近地面的氣枕上,鍍點就稀一些,這是為了讓更柔和的光進來。上億個鍍點組成了屏障,把刺眼的光線和多余的熱量擋在場館之外,既實現(xiàn)了游泳中心室內(nèi)光熱的平衡,也起到阻隔、反射光線的作用。在鍍點之間,光線仍然可以自由通過,保證場館的照明溫度,調(diào)節(jié)著室內(nèi)的日光。本報記者 白昕
★“水立方”大事記
2003年1月15日,建筑設(shè)計方案面向全球招標。
2003年7月28日,設(shè)計方案正式確定,簡稱“水立方”。
2003年12月24日,“水立方”與“鳥巢”同一天奠基。
2005年3月17日,科技攻關(guān)計劃課題在京通過專家論證。
2005年6月,開始鋼結(jié)構(gòu)安裝。
2006年4月10日,主體結(jié)構(gòu)封頂,鋼結(jié)構(gòu)安裝完成。
2006年5月30日,完成全部焊接。
2006年6月16日,鋼結(jié)構(gòu)支撐體系被成功卸載。
2006年8月1日,膜結(jié)構(gòu)氣枕安裝作業(yè)正式開始。
2006年11月4日,外墻面貼膜全部完成。
2006年12月26日,頂部最后一個氣枕安裝完畢,全部外裝完成。
2007年12月,進行室內(nèi)裝修、室外鋪裝等等收尾工程。
2008年1月,正式竣工,進行試水、調(diào)燈等測試工作。
2008年1月31日起,“水立方”舉行“好運北京”中國游泳公開賽。