设计师揭秘水立方：节能模范 八极地震都不会塌

　　“雨点声完全可以接受” 
　　TITAN(以下简称T)：您是什么时候开始介入水立方项目的设计建造呢？

　　卡菲(以下简称C)：我是03年2月初开始着手水立方的设计。

　　T：一开始看到水立方这个项目，您有什么感想？

　　K：一开始投标有10个候选项目参与竞争，我感觉我的竞争对手都是世界顶尖的设计公司。得知我们的方案通过时，我的感觉绝对是五味俱全——首先看到当评委与中国大众选择我们的时候，我非常开心与自豪；随后我惊恐万状，不知道我们如何才能把水立方从图纸变成现实。

　　T：水立方的膜结构上有很多遮光点，为什么要设计这些遮光点？它们不同的密度原因是什么？

　　K：水立方的设计理念是使它成为一个封闭的暖房式建筑，从而尽可能多地吸收太阳能。然而我们必须能够主动地控制水立方吸收到的太阳能，尤其是光线——我们不想让阳光在水面上形成反射，从而刺激运动员及观众的眼睛。因此我们在ETFE的表面上印制了很多银点来反射光线。

　　T：是什么人想到采用ETFE作为水立方的外表的？

　　K：我们所有的设计决策都是团队作为一个整体做出的，ETFE的使用正是团队协作一个很好的例子。采用ETFE有很多原因。首先，这种材料能够使水立方成为一个暖房，最大程度上吸收太阳能。其次，它能够极大地降低整个建筑的重量，从而降低地震对建筑物的冲击。最后，也是最重要的一点，是为了隔音：如果建筑的外表是玻璃制成的，里面的噪音就会上下反射，让里面的人感到不舒适；然而ETFE能够使噪音顺畅地传导到外边，从而里面的感觉要安静很多。

　　T：刚才您提到了噪音的传导问题。在我们来到悉尼之前，正好北京下了一场大雨。当时我们在水立方里面，听到雨点打到屋顶的声音很大。在设计的时候你们有没有考虑过这个问题呢？这种噪音会不会影响比赛呢？

　　K：的确，ETFE不可避免的问题之一就是在下雨的时候，雨点打击表面的声音会传到室内。我们当时确实考虑到了这个问题。我们在清华大学的试验室里，用人工雨喷洒到水立方的模型上，测量里面噪音程度。而我们和北京市政府一致认为，这样的噪音程度完全可以接受。

　　T：我们看到每个ETFE膜结构的外形都是不规则的，为什么要有不同规格的膜呢？

　　K：我们在设计的时候决定采用前所未有的结构几何学设计，而这个结构正是在理论上三维空间的自然结构。我们创造的膜结构，虽然一眼看上去各不相同，但实际上只有15种不同的规格与形状。

　　T：我听说您认为水立方夜间的景观照明太亮了，不符合水的性质。您认为什么样的照明合适呢？

　　K：水立方利用蓝色的LED灯光照明。理论上来说它是作为旁边红色的“鸟巢”的补充。然而如果水立方的照明太亮，那么就会破坏两者之间的平衡效果，因为明亮的蓝色光线会映射到鸟巢的建筑上。

　　T：现在水立方已经落成使用了。回过头看看，您认为它的设计建造还有什么不足么？

　　K：对于水立方，我最欣赏的一点是我们把各种不同的设想与理念成功地组合在一起，无论是取暖、制冷、照明、隔音、外形以及如何与鸟巢结合在一起等等。到了水立方的最终落成，我可以说我们一开始的设计方案没有任何实质性的改变。我很高兴我们的理念从始至终一直得到了贯彻，回过头来看，我也绝对不愿意有任何改变。

　　“浪费？节能模范！”

　　TITAN(以下简称T)：您在水立方的设计中负责哪些方面？

　　肯·马(以下简称M)：主要是建筑物的配套设施，尤其是比如空调、供暖、通风等基础设施的设计。

　　T：有些人认为，虽然水立方的暖房式结构以及ETFE膜结构能吸收太阳能从而节约能源，但在炎热的日子里它将成为一个巨大的闷罐，制冷造成的浪费更加客观。您怎么看这个问题？

　　M：我们一开始就进行了大量的分析，将水立方与一座传统钢筋水泥结构密封良好的建筑进行比较，最终的结论是，与完全符合中国建筑标准的一般建筑相比，水立方能够节约大量的能源。时间会向怀疑者证明我们的分析结果。

　　T：在空调的设计方面，水立方最大的难点在于什么？

　　M：暖房式建筑对于游泳馆来说非常合适——对于一般用途的建筑来说，这样的设计会造成内部过热；但游泳馆的供暖要求很高，不仅仅是对内部空间的加热，还需要对水进行加热，而所有这一切都通过暖房式的设计吸收太阳能而完成了。毋庸讳言，在冬天的时候透明的水立方比密封良好的一般建筑更容易丧失热量，但由于我们的设计能大量吸收太阳能，所以这种散热效应完全被抵消了。

　　T：那夏天的制冷问题呢？

　　M：通常人们都是在距离地面两米以内的地方活动，水立方内部高度30米左右，我们没有必要把这整个30米都降温。由于冷空气的密度大，它会存留到地表附近的高度，我们仅仅为地面两米左右高度的空气降温，而让热空气自然地在上方积聚，通过这样的方式我们就可以降低制冷的成本。

　　T：水立方在节约水资源方面有什么样的行动呢？

　　M：我们与鸟巢有着差不多的节水设计。水立方的屋顶是平的，可以作为一个非常好的接收雨水的平台。这些接收的雨水将被储存到地下水罐中，通过过滤杀菌等工序，雨水将得到最大的再利用。

　　T：在您负责的领域中，哪些先进技术是首先投入使用的？

　　M：设计过程中有一点很独特，那就是利用防火工程学方法进行奥运场馆的设计。这样的做法使我们的建筑师在设计时得到了更大的自由。就拿水立方来说，如果按传统办法，我们就不得不给屋顶、墙壁涂防火漆，同时也要有更多的紧急出入口、楼梯，不仅占用大量的空间，也影响水立方的整体外观。然而由于我们使用了防火工程学方法，同时我们花费了极大的力气来说服有关方面这种方式的合理性，所以水立方才能够成为今天的样子。

　　“8级地震都不会塌”

　　TITAN(以下简称T)：请问你在水立方的设计过程中主要的任务是什么？

　　阿金斯多尔(以下简称A)：作为一名结构工程师，我的主要职责是确保水立方在其设计寿命内，能够承受住强风、暴风雪、地震等自然灾害的打击，保证建筑本身以及建筑内人们的安全。

　　T：从你的履历上可以看到，你参与设计了众多大型项目。水立方是不是一个很特别的项目呢？

　　A：到目前为止，水立方绝对是我做过的最复杂、最具有挑战性的项目。我竭尽全力运用了我这辈子学到的所有知识，才能够把它圆满地完成。所以它绝对是我职业生涯中最高水平的作品了。

　　T：在外人看来，除了外表晶莹透亮的蓝色膜结构之外，水立方这个建筑似乎没什么特别的地方。你可不可以谈谈膜结构之下的钢网架结构，其特点在哪里？

　　A：水立方这座建筑最独特的地方在于，它是用类似于水泡的结构进行构建的。可能绝大多数人都不知道，即如果所有的钢网架结构的大小是一样的，那么这样的网架结构根本不可能承受住如此巨大的建筑。因此，我的工作中最困难的问题之一是将这22000个钢网架的每一个都做得越小越好；与此同时我还要确保每个网架结构都要有足够的强度，以保证整个建筑能够抵挡风雪及地震等自然灾害的冲击。内部钢网架结构的设计，其难度是不可想象的。

　　T：你刚才提到说钢网架结构中的钢管长度不能够是一样的，其原因是什么呢？

　　A：实际上这22000个钢网架结构一共有37种尺寸。表面的一层钢结构以四边形为主，这是出于建筑美学方面的考虑。而无论是外部还是内部的结构中，我们都必须要设计一些足够强度与大小的钢网架，使钢结构能够承载整体建筑的重量，同时在地震中屹立不倒。

　　T：5月12日中国四川发生了8级大地震。如果这样的地震发生在北京，水立方能支持得住么？

　　A：从设计之初，我们就要求水立方能承受三种不同强度的地震。在轻度及中度地震下，水立方的设计确保它完好无损。而对于极少见的强烈地震，例如5月份的四川地震，水立方的设计会遭受到永久性的损坏，但建筑本身不会倒塌，仍然能够确保里面所有人安全撤离。

　　T：你所谓的永久性损坏是什么意思？

　　A：在极为少见的强烈地震中，由于能量非常巨大，会有一部分钢网架结构完全变形，无法恢复原样。然而，这样的扭曲变形是我们设计时有意为之的，因为只有这样才能保证建筑物里面人的安全。