奧運場館水立方竣工在即 設計者揭神秘面紗
2008年1月31日，國家游泳中心水立方在經歷了四年多的建設之后，將迎來第一次全面的檢測，好運北京游泳測試賽將在此舉行，這也就意味著水立方將正式竣工并時刻準備著迎接奧運的到來。離檢測時間只有20多天的時間了，工人們正在緊鑼密鼓地對現場進行最后的施工和清理。
作為北京2008年奧運會最具標志性的兩大建筑之一，鳥巢與水立方比肩而立，形成了天與地、火與水、放射與內斂的和諧對比。
相對于鳥巢的大氣陽剛，看似溫柔的水立方實際上卻擁有世界上最先進的多面體空間鋼架結構技術，而最為她添彩的這層外膜，成就她的也是世界上規模最大、構造最復雜、綜合技術最全面的膜結構安裝工程。
那么面對這些世界罕見的技術難度，四年來，工程師都經歷了哪些艱難突破？如果坐在這個晶瑩剔透的房子里觀看比賽，我們到時候又會是一種什么樣的特殊感覺呢？今天會客廳請進水立方的設計師和工程師，為你揭開水立方的神秘面紗，敬請關注。
李小萌：歡迎來到《新聞會客廳》。1月31號作為國家游泳館的水立方將會迎來第一次的測試賽，這個日子對于所有參與到水立方建設當中的人來講意味著什么，今天我們就請到了水立方的中方總設計師趙小鈞，還有這個項目的總工陳蕾，歡迎兩位。今天這個模型也來到我們現場，看著這個模型絕對是美倫美煥，看著已經被陳蕾搭建起來那個實物的時候，你的感覺是什么？
趙小鈞：感覺很難說，從我們開始把膜往上放，放上去看，那個時候實際上已經有感覺，它來了之后會是一個什么樣子，應當說按我們原來想象的基本實現出來了。
李小萌：百分之多少？
趙小鈞：我覺得有95%。
李小萌：還差5%呢。
趙小鈞：任何一件事情，完美是一件不太可能的事情。
李小萌：陳蕾作為施工的總工程師，聽到設計師說還差5%，你心里什么感受？
陳 蕾：我想就是因為有點臟吧，干凈了就百分之百了。
李小萌：不是施工的問題。
陳 蕾：這個工程還有一個照明系統，我想加上照明之后可能更漂亮一些。
趙小鈞：對。
李小萌：因為你們倆分工不同，一個負責設計，一個負責施工，所以整個過程當中哪一個時間點最關鍵，對你們來講應該不一樣吧？小鈞對你來講是哪一天？
趙小鈞：奧運會來那一天吧。
李小萌：放到那么遠了，看看陳蕾這一天是不是近一點，你覺得哪天對你來講是個大日子？
陳 蕾：可以分成有幾個階段吧，第一個階段是鋼結構，這個絕對是這一輩子也忘不了那一天吧，永遠記住那一天。
李小萌：鋼結構完全搭建好的那一天是嗎？
陳蕾：支撐體系卸載的那一天，我想第二個階段就是我們的竣工，因為目前現場還是很緊張地在忙碌著，而且收邊、收角一些活，到1月31號測試賽那會兒，迎來各方真正的驗收者，我們自己內部驗收是一種感受，他們第一次見到內部的構造觀眾來說，感受是很重要的。
李小萌：1月31號第一場測試賽，我想象應該陳蕾比小鈞更緊張一點對不對？
陳 蕾：是，沒錯。
李小萌：如果說這一個建筑留給將來，這個建筑業如果說是用遺產來說，哪些方面是比較豐富的？
趙小鈞：如果問設計方，還是它最早設計的一種理念，這還是很重要的，因為游泳也好，奧林匹克也好，是人類一種精神上非常好的狀態，所以在設計最開始的時候，我們就定義了這個房子是要傳遞一種快樂，這個快樂跟那些水，跟人是有一種關系的，鳥巢和水立方之間體現了一種環境的和諧，不是張顯自我，而是互相的映襯，成就對方，鳥巢在，它可以讓水立方看上去更加貼切，水立方在，也可以讓鳥巢更加精神，它兩個在一起就形成了一種和諧，這是我們非常想要的。
李小萌：現在從四環路過看的時候有這種感覺，就是這個鳥巢非常陽剛，水立方在這兒就是剛柔相濟了，陳蕾說說你的答案。
陳 蕾：我想他說了很多虛幻飄渺的東西。
李小萌：我們做施工的說得實在一點。
陳蕾：對，一定要實在，首先是混凝土，又是什么有形一百年，然后有鋼結構，實際上是提升了整個中國鋼鐵產業了，通過這個奧運會，在國內這種氣枕膜沒有用過，都是第一次運用，我想從這方面來說，通過我們作為在國內第一個吃螃蟹的人，可以這么說，通過我們制定了第一次這方面的規范，后來者能根據我們的經驗教訓，能夠再往上提高，我認為這些都是很有必要的。
水立方因為晶瑩剔透的外型，讓人們一下子就喜歡上了她，而要造出這樣的感覺，最重要的一個技術突破就是鋼架構。
目前世界上最著名的膜結構建筑物要數德國慕尼黑的安聯體育場，這個在上屆世界杯中備受矚目的體育場，它的外立面由兩千多個菱形氣枕組成，但是它所需要的鋼架構僅僅只是一個簡單的菱形造型。
水立方因為要造出水分子的感覺，每個氣枕都是不規則的多面體，所以需要的鋼架構也完全是多維空間的12面體或者14面體，而要搭建這樣的鋼架構在國內乃至世界上是第一次。
李小萌：說到水立方的施工難度，我想有兩個關鍵詞，一個是鋼結構，一個就是膜結構，我們先讓陳蕾說說鋼結構，因為你說了最重要的日子，包括鋼結構卸載那天。
陳蕾：我先說一下從施工角度來理解，首先是定位，一共是三萬多個桿鍵，球是9800多個球，每個球都是給了三維坐標點，全部都是表格，我們就開始撓頭，如何定位，確實是困擾了我們很長時間實際上。
李小萌：對什么的定位？
陳 蕾：對球的定位，因為安裝這個地方，我得準確知道這個東西在哪兒，往哪兒安，因為它全部都是空間的。
李小萌：如果是搭一個傳統的房子，就是橫的梁，豎的就可以了。
陳 蕾：對，非常簡單了。
趙小鈞：順著上去就找到了。
李小萌：肯定有交叉點在這兒，現在因為它不規則，所以不知道在哪兒。
陳蕾：對，不知道在哪兒，有可能在這兒，在這兒，因為他不會畫圖，他也無法想象出下面點在哪兒，這個確實是當時擺在我們面前的第一個難題。
李小萌：小鈞當時你們出設計方案的時候有沒有想過，這將會給施工單位帶來多大的困難？
趙小鈞：想到過，當時這個方案在開始是不是決定要把它做下去的時候，這都是我們在選擇這樣一件事情里邊很重要的考慮因素，當時能夠預感到后邊整個的施工會有多么麻煩。
陳蕾：我們一開始想到就是在地面上先做好了一個小模子，在空中再對上，這是最開始的一個出發點，以為這個快，但實際上實施起來根本不是那么回事，變形非常大，控制不了。
李小萌：必須要尋找新的方法？
陳蕾：對。我們實際上是2005年6、7月份就開始試著摸索著，先安著。到7、8月份的時候，就幾根上去了，天天看那幾根桿發愁，因為它一上去，上去幾根之后一焊就變形了，就沒法扭轉過來，特別發愁。后來我們找到這種散拼，跟火柴棍一樣，實際上這個更形象來講，火柴棍是一個圓腦袋加一個桿，我們這個實際上就是一個球加一個桿這種形態，一開始是幾根，每天幾根，然后到十幾根、幾十根，最快的一天是兩百多根，這個速度大大加快了。然后就是焊接，我會給你一個數據，我們鋼結構的總重量，設計重量，不包括一些訂貨的量，設計重量是6700噸，所有的連接點都是焊接球接點，全部拿焊條進行熔化之后連接的，光是用焊條的重量是1300多噸，這個比例在任何焊接球網架結構里面不堪想象。
李小萌：這說明焊接需要的工時、人工都要大很多。
陳 蕾：說明這個零件太碎了，只能這么來理解。
趙小鈞：就是扎一個盒子的話用的漿糊特別多，肯定就很麻煩。
李小萌：用的漿糊多，焊點多，這個施工質量的保證上就更困難。
陳蕾：對。這個確實對施工企業來說是個很大的考驗，，像我們這個焊接球接點全部位置都有，對焊工們的考驗是非常全面的，光是水平焊都不行，立焊、豎著焊、仰焊、抬頭焊，還有轉著圈焊，所以全都是手工活，大部分是在現場直接焊的。
2008年01月09日 21:31 來源：央視《新聞會客廳》 發表評論
節目全景
主持人李小萌
李小萌：我還看到一個數據說，建設水立方搭建腳手架用的鋼材是這個建筑本身要用鋼材的三倍，這說明什么？
陳蕾：這個網架結構有很多辦法，通俗一點講就是，有可能是在地上拼出一些來，給它提上去，這是一種辦法。還有比如這個支撐體系滑移，上面不動，底下架子動，這個能省一些架子，這都是一些常見的辦法，可是我們分析來分析去都不適用。
趙小鈞：不保險，因為定位很難。
陳蕾：定位非常難，而且它還有最重要的一點，不像別的有規律的建筑物，一刀切可以切開這個段，這個段你都找不著，從上到下完全就是一個空間的曲面。
李小萌：就是說關鍵時刻不是機器替代人，還是得人代替機器。
陳 蕾：確實就是還是人海戰術吧。
李小萌：跟其它建筑比，你這屬于一個手工制作，含金量非常高。
陳 蕾：純手工的，這個真是在國外不可想象
李小萌：用純手工來制作，說明我們的吃苦耐勞精神高呢，還是說我們的技術水平相對落后呢？還是說我們有超人的智慧呢？
陳蕾：我覺得不是說水平落后，因為在國外也不會找到更合適的工程特點的這種方法，只有用這種辦法，雖然看著好像比較笨，比較土，但它實際上是最安全的。
趙小鈞：事實上是最快的。
陳 蕾：最實用的，也是最快的實際上。
李小萌：這是一個問題。水立方被稱作是世界第一的規模最大、結構最復雜的膜結構的建筑，所以要說到這個膜的問題了，我們這兒有一個膜，給大家看看，我覺得這就像我們辦公室拿的一個文件夾，這就是我們水立方的外立面材料，我覺得很難想象，當時就怎么下定決心說要用它？
趙小鈞：當第一次見到這個材料的時候我和你的感覺一模一樣，這個東西能蓋房子嗎？就是這么一個問題。當時我記得是在悉尼做膜材料的廠家來推薦這個東西，然后看到這個東西，又看到已經蓋起來的房子，確實覺得這個東西非常好。首先跟我們想要的水分子結構的形態非常貼切。另外當時我們在設計房子之前，還沒有水立方這個方案之前，我們就已經確定了它基本的節能策略，就是我們要做一個半透明的房子，半透明的材料有很多種，比如有玻璃的，有一般的PVC、塑料等等這樣一些情況，這個材料確實是最好的。
我們關注的這種特殊膜的中文全稱叫四氟乙烯聚合物，目前世界上只有兩個國家生產這種材料。為了降低材料與及生產的成本，我們采取了國產化的手段，也因此成為第三個生產這種材料的國家。
這個膜的厚度僅有0.2毫米左右，在出廠的時候是條狀的，所以經常要拼接在一起才能裝在鋼架上。在給膜結構充氣后，就形成很多不規則的氣枕，就是我們看到的水滴。走進水立方里面你就可以看到給氣枕充氣的管子沿著鋼架結構蜿蜒而上。每個氣枕都相對獨立有一兩個充氣口，同時每個氣枕還有一個放氣口，氣枕的氣壓是由電腦控制的，可以隨時進行監測。
這樣晶瑩剔透的外膜，應該說是水立方最為吸引人的地方，然而也是引起眾人質疑最多，對于施工來說也是最為困難的一部分。
李小萌：剛才我們看到的是小鈞同志拿來的非常簡陋的一個膜，而陳蕾拿的這個就漂亮多了，哪個是真正用在水立方上面的？
陳 蕾：都用了。
李小萌：跟剛才小鈞那個比，這個是實際用在施工當中的，這些圓點是什么？
陳 蕾：鍍點。
李小萌：它的功能是什么？
陳 蕾：應該根據遮陽系統的計算，然后進行反光的。
趙小鈞：有一部分太陽光被它反射掉了，里邊受到太陽光的照射可以減少，所以這種鍍點在整個水立方里邊有若干種，最少的鍍點面積是10%，最多的達到了50%多，大家可以看一看。
李小萌：這兩張比一下就不一樣，這個密度要小。為什么還有區別？
趙小鈞：區別是這樣，比如說夏天，太陽是比較高的，它曬得是比較厲害，這個時候我們希望讓它少曬一點進來，所以就在太陽直射的地方用了鍍點比較多的。當冬天的時候太陽比較低，所以在立面，太陽冬天曬的地方我們就把鍍點變得很小，做過非常多的計算。
李小萌：像不同密度的鍍點有幾種？
趙小鈞：這個就說不上了，比例就是10%到56%，不同，有多達幾十種，我們當時做這個實驗的時候，實物實驗的時候是幾百種。
李小萌：它軟軟的這一層膜跟比例比堅韌度，堅強度要差不少，實際在使用當中會不會造成一些將來的隱患？
趙小鈞：這個我們也認真地去考慮，比如說有人提到放煙火把它燒了怎么辦？有人去拿刀子把它劃破怎么辦。
李小萌：對，哪怕下個冰雹。
趙小鈞：冰雹是有實驗證明的，在德國有過一次很大的冰雹，像雞蛋那么大，照片看也看得到，很多汽車被砸得一塌糊涂，有一個房子的屋頂是用這個東西做的，只有這個房子的采光天棚基本上沒有影響，僅不過是在那個膜上稍微有一點痕跡而已，所以對冰雹的安全度是很高的。
李小萌：像你剛才說的刀子、煙火。
趙小鈞：偶然有一兩個火星或者是七八個火星落到上面，造成局部有個小洞，修補起來是非常容易的，不會像一個氣球似的一碰就炸了，這里邊要提到里邊氣枕僅相當于大氣壓再加上二百多帕的壓力。
李小萌：壓強不是很大。
趙小鈞：一個大氣壓是十萬多帕，只有兩百多帕。
李小萌：所以它是慢撒氣。
趙小鈞：慢撒氣。
李小萌：修補的方法是什么呢？
趙小鈞：修補的方法就是用一種粘結劑剪一塊把它貼上去就可以。
李小萌：水立方設計的應該是使用年限有一百年的這么一個建筑，而這么一個動態的外立面，它的壽命會有多長？
趙小鈞：外立面的設計壽命，這個材料的設計壽命是30年。
李小萌：這是可接受的嗎，即便說到了三十年整個全部換新的。
趙小鈞：這是可以接受的，我們在算整個建筑的生命周期全成本的時候把這個問題算進去，然后把所有的能耗都算進去，最終來評估這個項目在整個生命周期里的經濟效益還是非常好的。
李小萌：陳蕾當你接到這個工程，知道它是這么一個外立面結構的時候，你當時預料到它會給你帶來什么樣的麻煩？
陳 蕾：這個麻煩可能是越做越感覺到麻煩。
李小萌：開始時候還不知道。
趙小鈞：像拌洋蔥一樣，舊的解決了，新的就來了。
李小萌：因為你工作伙伴，包括具體施工的工人師傅可能都是第一次接觸這些工藝。
陳 蕾：是這樣的，首先就是剪裁，這個很苛刻，剪裁從上到下都是一條線。
李小萌：好多接縫。
陳 蕾：對，因為上下不是規矩的圖案，怎么保證這條線能下來，這條縫從上到下能下來。
趙小鈞：對得上就非常難。
陳 蕾：還有一個問題要考慮，就是成材率，這個膜材的浪費率。
李小萌：不能太浪費。
陳 蕾：是，而且形狀規格那么多品種。
李小萌：表面看氣泡大大小小，有多少種規格？
陳 蕾：每一個都不一樣，應該這么說，三千多個氣枕，每一個氣枕都不一樣。
李小萌：干嘛要做到每個都不一樣，有些重復，有些相同，外觀上看上去差別會有很大嗎？
陳 蕾：剛才不是說了嘛，那個面不一樣，受力情況不一樣。
趙小鈞：面不一樣，有時候比如說我們做風，每個角的風不一樣，風荷載不一樣，可能厚度、薄度就有點區別，太陽光的角度不一樣，又有點區別，里邊室內空間不一樣，又有點區別，都是這樣的一些東西。
李小萌：其實這是一個只要有耐心，然后計算精準就能解決的問題，所以找一個女性的總工，是需要細致。
陳 蕾：還真有點。因為很多方面確實考慮比較細，必須比較細，不同的交接面考慮不細就會落下一些東西。
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