奥运场馆水立方竣工在即 设计者揭神秘面纱
2008年1月31日，国家游泳中心水立方在经历了四年多的建设之后，将迎来第一次全面的检测，好运北京游泳测试赛将在此举行，这也就意味着水立方将正式竣工并时刻准备着迎接奥运的到来。离检测时间只有20多天的时间了，工人们正在紧锣密鼓地对现场进行最后的施工和清理。
作为北京2008年奥运会最具标志性的两大建筑之一，鸟巢与水立方比肩而立，形成了天与地、火与水、放射与内敛的和谐对比。
相对于鸟巢的大气阳刚，看似温柔的水立方实际上却拥有世界上最先进的多面体空间钢架结构技术，而最为她添彩的这层外膜，成就她的也是世界上规模最大、构造最复杂、综合技术最全面的膜结构安装工程。
那么面对这些世界罕见的技术难度，四年来，工程师都经历了哪些艰难突破？如果坐在这个晶莹剔透的房子里观看比赛，我们到时候又会是一种什么样的特殊感觉呢？今天会客厅请进水立方的设计师和工程师，为你揭开水立方的神秘面纱，敬请关注。
李小萌：欢迎来到《新闻会客厅》。1月31号作为国家游泳馆的水立方将会迎来第一次的测试赛，这个日子对于所有参与到水立方建设当中的人来讲意味着什么，今天我们就请到了水立方的中方总设计师赵小钧，还有这个项目的总工陈蕾，欢迎两位。今天这个模型也来到我们现场，看着这个模型绝对是美伦美焕，看着已经被陈蕾搭建起来那个实物的时候，你的感觉是什么？
赵小钧：感觉很难说，从我们开始把膜往上放，放上去看，那个时候实际上已经有感觉，它来了之后会是一个什么样子，应当说按我们原来想象的基本实现出来了。
李小萌：百分之多少？
赵小钧：我觉得有95%。
李小萌：还差5%呢。
赵小钧：任何一件事情，完美是一件不太可能的事情。
李小萌：陈蕾作为施工的总工程师，听到设计师说还差5%，你心里什么感受？
陈 蕾：我想就是因为有点脏吧，干净了就百分之百了。
李小萌：不是施工的问题。
陈 蕾：这个工程还有一个照明系统，我想加上照明之后可能更漂亮一些。
赵小钧：对。
李小萌：因为你们俩分工不同，一个负责设计，一个负责施工，所以整个过程当中哪一个时间点最关键，对你们来讲应该不一样吧？小钧对你来讲是哪一天？
赵小钧：奥运会来那一天吧。
李小萌：放到那么远了，看看陈蕾这一天是不是近一点，你觉得哪天对你来讲是个大日子？
陈 蕾：可以分成有几个阶段吧，第一个阶段是钢结构，这个绝对是这一辈子也忘不了那一天吧，永远记住那一天。
李小萌：钢结构完全搭建好的那一天是吗？
陈蕾：支撑体系卸载的那一天，我想第二个阶段就是我们的竣工，因为目前现场还是很紧张地在忙碌着，而且收边、收角一些活，到1月31号测试赛那会儿，迎来各方真正的验收者，我们自己内部验收是一种感受，他们第一次见到内部的构造观众来说，感受是很重要的。
李小萌：1月31号第一场测试赛，我想象应该陈蕾比小钧更紧张一点对不对？
陈 蕾：是，没错。
李小萌：如果说这一个建筑留给将来，这个建筑业如果说是用遗产来说，哪些方面是比较丰富的？
赵小钧：如果问设计方，还是它最早设计的一种理念，这还是很重要的，因为游泳也好，奥林匹克也好，是人类一种精神上非常好的状态，所以在设计最开始的时候，我们就定义了这个房子是要传递一种快乐，这个快乐跟那些水，跟人是有一种关系的，鸟巢和水立方之间体现了一种环境的和谐，不是张显自我，而是互相的映衬，成就对方，鸟巢在，它可以让水立方看上去更加贴切，水立方在，也可以让鸟巢更加精神，它两个在一起就形成了一种和谐，这是我们非常想要的。
李小萌：现在从四环路过看的时候有这种感觉，就是这个鸟巢非常阳刚，水立方在这儿就是刚柔相济了，陈蕾说说你的答案。
陈 蕾：我想他说了很多虚幻飘渺的东西。
李小萌：我们做施工的说得实在一点。
陈蕾：对，一定要实在，首先是混凝土，又是什么有形一百年，然后有钢结构，实际上是提升了整个中国钢铁产业了，通过这个奥运会，在国内这种气枕膜没有用过，都是第一次运用，我想从这方面来说，通过我们作为在国内第一个吃螃蟹的人，可以这么说，通过我们制定了第一次这方面的规范，后来者能根据我们的经验教训，能够再往上提高，我认为这些都是很有必要的。
水立方因为晶莹剔透的外型，让人们一下子就喜欢上了她，而要造出这样的感觉，最重要的一个技术突破就是钢架构。
目前世界上最著名的膜结构建筑物要数德国慕尼黑的安联体育场，这个在上届世界杯中备受瞩目的体育场，它的外立面由两千多个菱形气枕组成，但是它所需要的钢架构仅仅只是一个简单的菱形造型。
水立方因为要造出水分子的感觉，每个气枕都是不规则的多面体，所以需要的钢架构也完全是多维空间的12面体或者14面体，而要搭建这样的钢架构在国内乃至世界上是第一次。
李小萌：说到水立方的施工难度，我想有两个关键词，一个是钢结构，一个就是膜结构，我们先让陈蕾说说钢结构，因为你说了最重要的日子，包括钢结构卸载那天。
陈蕾：我先说一下从施工角度来理解，首先是定位，一共是三万多个杆键，球是9800多个球，每个球都是给了三维坐标点，全部都是表格，我们就开始挠头，如何定位，确实是困扰了我们很长时间实际上。
李小萌：对什么的定位？
陈 蕾：对球的定位，因为安装这个地方，我得准确知道这个东西在哪儿，往哪儿安，因为它全部都是空间的。
李小萌：如果是搭一个传统的房子，就是横的梁，竖的就可以了。
陈 蕾：对，非常简单了。
赵小钧：顺着上去就找到了。
李小萌：肯定有交叉点在这儿，现在因为它不规则，所以不知道在哪儿。
陈蕾：对，不知道在哪儿，有可能在这儿，在这儿，因为他不会画图，他也无法想象出下面点在哪儿，这个确实是当时摆在我们面前的第一个难题。
李小萌：小钧当时你们出设计方案的时候有没有想过，这将会给施工单位带来多大的困难？
赵小钧：想到过，当时这个方案在开始是不是决定要把它做下去的时候，这都是我们在选择这样一件事情里边很重要的考虑因素，当时能够预感到后边整个的施工会有多么麻烦。
陈蕾：我们一开始想到就是在地面上先做好了一个小模子，在空中再对上，这是最开始的一个出发点，以为这个快，但实际上实施起来根本不是那么回事，变形非常大，控制不了。
李小萌：必须要寻找新的方法？
陈蕾：对。我们实际上是2005年6、7月份就开始试着摸索着，先安着。到7、8月份的时候，就几根上去了，天天看那几根杆发愁，因为它一上去，上去几根之后一焊就变形了，就没法扭转过来，特别发愁。后来我们找到这种散拼，跟火柴棍一样，实际上这个更形象来讲，火柴棍是一个圆脑袋加一个杆，我们这个实际上就是一个球加一个杆这种形态，一开始是几根，每天几根，然后到十几根、几十根，最快的一天是两百多根，这个速度大大加快了。然后就是焊接，我会给你一个数据，我们钢结构的总重量，设计重量，不包括一些订货的量，设计重量是6700吨，所有的连接点都是焊接球接点，全部拿焊条进行熔化之后连接的，光是用焊条的重量是1300多吨，这个比例在任何焊接球网架结构里面不堪想象。
李小萌：这说明焊接需要的工时、人工都要大很多。
陈 蕾：说明这个零件太碎了，只能这么来理解。
赵小钧：就是扎一个盒子的话用的浆糊特别多，肯定就很麻烦。
李小萌：用的浆糊多，焊点多，这个施工质量的保证上就更困难。
陈蕾：对。这个确实对施工企业来说是个很大的考验，，像我们这个焊接球接点全部位置都有，对焊工们的考验是非常全面的，光是水平焊都不行，立焊、竖着焊、仰焊、抬头焊，还有转着圈焊，所以全都是手工活，大部分是在现场直接焊的。
2008年01月09日 21:31 来源：央视《新闻会客厅》 发表评论
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主持人李小萌
李小萌：我还看到一个数据说，建设水立方搭建脚手架用的钢材是这个建筑本身要用钢材的三倍，这说明什么？
陈蕾：这个网架结构有很多办法，通俗一点讲就是，有可能是在地上拼出一些来，给它提上去，这是一种办法。还有比如这个支撑体系滑移，上面不动，底下架子动，这个能省一些架子，这都是一些常见的办法，可是我们分析来分析去都不适用。
赵小钧：不保险，因为定位很难。
陈蕾：定位非常难，而且它还有最重要的一点，不像别的有规律的建筑物，一刀切可以切开这个段，这个段你都找不着，从上到下完全就是一个空间的曲面。
李小萌：就是说关键时刻不是机器替代人，还是得人代替机器。
陈 蕾：确实就是还是人海战术吧。
李小萌：跟其它建筑比，你这属于一个手工制作，含金量非常高。
陈 蕾：纯手工的，这个真是在国外不可想象
李小萌：用纯手工来制作，说明我们的吃苦耐劳精神高呢，还是说我们的技术水平相对落后呢？还是说我们有超人的智慧呢？
陈蕾：我觉得不是说水平落后，因为在国外也不会找到更合适的工程特点的这种方法，只有用这种办法，虽然看着好像比较笨，比较土，但它实际上是最安全的。
赵小钧：事实上是最快的。
陈 蕾：最实用的，也是最快的实际上。
李小萌：这是一个问题。水立方被称作是世界第一的规模最大、结构最复杂的膜结构的建筑，所以要说到这个膜的问题了，我们这儿有一个膜，给大家看看，我觉得这就像我们办公室拿的一个文件夹，这就是我们水立方的外立面材料，我觉得很难想象，当时就怎么下定决心说要用它？
赵小钧：当第一次见到这个材料的时候我和你的感觉一模一样，这个东西能盖房子吗？就是这么一个问题。当时我记得是在悉尼做膜材料的厂家来推荐这个东西，然后看到这个东西，又看到已经盖起来的房子，确实觉得这个东西非常好。首先跟我们想要的水分子结构的形态非常贴切。另外当时我们在设计房子之前，还没有水立方这个方案之前，我们就已经确定了它基本的节能策略，就是我们要做一个半透明的房子，半透明的材料有很多种，比如有玻璃的，有一般的PVC、塑料等等这样一些情况，这个材料确实是最好的。
我们关注的这种特殊膜的中文全称叫四氟乙烯聚合物，目前世界上只有两个国家生产这种材料。为了降低材料与及生产的成本，我们采取了国产化的手段，也因此成为第三个生产这种材料的国家。
这个膜的厚度仅有0.2毫米左右，在出厂的时候是条状的，所以经常要拼接在一起才能装在钢架上。在给膜结构充气后，就形成很多不规则的气枕，就是我们看到的水滴。走进水立方里面你就可以看到给气枕充气的管子沿着钢架结构蜿蜒而上。每个气枕都相对独立有一两个充气口，同时每个气枕还有一个放气口，气枕的气压是由电脑控制的，可以随时进行监测。
这样晶莹剔透的外膜，应该说是水立方最为吸引人的地方，然而也是引起众人质疑最多，对于施工来说也是最为困难的一部分。
李小萌：刚才我们看到的是小钧同志拿来的非常简陋的一个膜，而陈蕾拿的这个就漂亮多了，哪个是真正用在水立方上面的？
陈 蕾：都用了。
李小萌：跟刚才小钧那个比，这个是实际用在施工当中的，这些圆点是什么？
陈 蕾：镀点。
李小萌：它的功能是什么？
陈 蕾：应该根据遮阳系统的计算，然后进行反光的。
赵小钧：有一部分太阳光被它反射掉了，里边受到太阳光的照射可以减少，所以这种镀点在整个水立方里边有若干种，最少的镀点面积是10%，最多的达到了50%多，大家可以看一看。
李小萌：这两张比一下就不一样，这个密度要小。为什么还有区别？
赵小钧：区别是这样，比如说夏天，太阳是比较高的，它晒得是比较厉害，这个时候我们希望让它少晒一点进来，所以就在太阳直射的地方用了镀点比较多的。当冬天的时候太阳比较低，所以在立面，太阳冬天晒的地方我们就把镀点变得很小，做过非常多的计算。
李小萌：像不同密度的镀点有几种？
赵小钧：这个就说不上了，比例就是10%到56%，不同，有多达几十种，我们当时做这个实验的时候，实物实验的时候是几百种。
李小萌：它软软的这一层膜跟比例比坚韧度，坚强度要差不少，实际在使用当中会不会造成一些将来的隐患？
赵小钧：这个我们也认真地去考虑，比如说有人提到放烟火把它烧了怎么办？有人去拿刀子把它划破怎么办。
李小萌：对，哪怕下个冰雹。
赵小钧：冰雹是有实验证明的，在德国有过一次很大的冰雹，像鸡蛋那么大，照片看也看得到，很多汽车被砸得一塌糊涂，有一个房子的屋顶是用这个东西做的，只有这个房子的采光天棚基本上没有影响，仅不过是在那个膜上稍微有一点痕迹而已，所以对冰雹的安全度是很高的。
李小萌：像你刚才说的刀子、烟火。
赵小钧：偶然有一两个火星或者是七八个火星落到上面，造成局部有个小洞，修补起来是非常容易的，不会像一个气球似的一碰就炸了，这里边要提到里边气枕仅相当于大气压再加上二百多帕的压力。
李小萌：压强不是很大。
赵小钧：一个大气压是十万多帕，只有两百多帕。
李小萌：所以它是慢撒气。
赵小钧：慢撒气。
李小萌：修补的方法是什么呢？
赵小钧：修补的方法就是用一种粘结剂剪一块把它贴上去就可以。
李小萌：水立方设计的应该是使用年限有一百年的这么一个建筑，而这么一个动态的外立面，它的寿命会有多长？
赵小钧：外立面的设计寿命，这个材料的设计寿命是30年。
李小萌：这是可接受的吗，即便说到了三十年整个全部换新的。
赵小钧：这是可以接受的，我们在算整个建筑的生命周期全成本的时候把这个问题算进去，然后把所有的能耗都算进去，最终来评估这个项目在整个生命周期里的经济效益还是非常好的。
李小萌：陈蕾当你接到这个工程，知道它是这么一个外立面结构的时候，你当时预料到它会给你带来什么样的麻烦？
陈 蕾：这个麻烦可能是越做越感觉到麻烦。
李小萌：开始时候还不知道。
赵小钧：像拌洋葱一样，旧的解决了，新的就来了。
李小萌：因为你工作伙伴，包括具体施工的工人师傅可能都是第一次接触这些工艺。
陈 蕾：是这样的，首先就是剪裁，这个很苛刻，剪裁从上到下都是一条线。
李小萌：好多接缝。
陈 蕾：对，因为上下不是规矩的图案，怎么保证这条线能下来，这条缝从上到下能下来。
赵小钧：对得上就非常难。
陈 蕾：还有一个问题要考虑，就是成材率，这个膜材的浪费率。
李小萌：不能太浪费。
陈 蕾：是，而且形状规格那么多品种。
李小萌：表面看气泡大大小小，有多少种规格？
陈 蕾：每一个都不一样，应该这么说，三千多个气枕，每一个气枕都不一样。
李小萌：干嘛要做到每个都不一样，有些重复，有些相同，外观上看上去差别会有很大吗？
陈 蕾：刚才不是说了嘛，那个面不一样，受力情况不一样。
赵小钧：面不一样，有时候比如说我们做风，每个角的风不一样，风荷载不一样，可能厚度、薄度就有点区别，太阳光的角度不一样，又有点区别，里边室内空间不一样，又有点区别，都是这样的一些东西。
李小萌：其实这是一个只要有耐心，然后计算精准就能解决的问题，所以找一个女性的总工，是需要细致。
陈 蕾：还真有点。因为很多方面确实考虑比较细，必须比较细，不同的交接面考虑不细就会落下一些东西。
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