CarMan 奧運 北京 水立方 China "Water Cube"2008年1月28日,北京,北四環北辰西橋東,“鳥巢”西。一座占地面積近8萬平方米的藍色水晶宮殿式的建築──國家游泳中心,在經歷了四年多的建設過程後,這一百年奧運建築史上的經典之作,用科技喚起“水”的生命的“水立方”,在全世界關注的目光中,竣工了。  這座擁有4000個永久坐席、2000個可拆除座椅、1.1萬個臨時座椅的世界上最大的游泳中心,建築面積達到了79532平方米。它將在2008年北京奧運會及殘奧會期間舉辦游泳、跳水及花樣游泳比賽。  在“後奧運”時期,水立方將拆除1.1萬個臨時座位,成為北京市民的水上娛樂中心,內有游泳、跳水、戲水樂園和冰上娛樂設施。此外關鍵字行銷,它還能夠接納專業隊、俱樂部隊、國家隊等各種游泳隊的訓練。  白天,“水立方”淡藍色的“外衣”沐浴明媚的陽光,在藍天白雲的映襯下,一片柔和溫潤,如詩如畫;夜晚,華燈閃耀,“水立方”氣泡流光溢彩,這座湛藍的水晶宮殿更加純淨、柔美,魅力無窮。   這座晶瑩剔透的建築,以巧奪天工的設計、紛繁自由的結構、簡潔純淨的造型、環保先進的科技,成為了百年奧運建築史上的經典,成為了北京乃至世界建築史上的標誌性建築。北京2008奧運會的國家游泳中心 (水立方)為世界上新一代的永續建築(Sustainable Building)樹立了一個新的典範。這整棟建築是由跨越多國文化的國際設計團隊(包含了來自於中國、澳洲與歐洲的建築師與工程師)所澎湖民宿共同完成。他們所發展出來的最新建築科技,無論在都市景觀、社會、生態、經濟與環境永續經營的議題上,都有著相當令人振奮的成就。更重要的是,在地球目前所面臨的環境挑戰下,這是為了一個正朝向新世代發展中的國家- 中國所設計的建築。『水立方』以水作為結構與設計概念的主題,並以中國傳統民居與玄學中理想的幾何單元型態- 方型作為建築設計的基準。 水立方的結構是由中建國際設計股份有限公司(CCDI)、PTW建築設計事務所與奧亞納 (ARUP)所共同發展出的輕構造(lightweight construction)系統,它的結構靈感來自於一堆泡沫膠。在這個看起來相當隨機的組織方式背後,其實隱藏著一個既嚴謹又高效率的幾何組織方式,這種組織型態也買房子存在於像是水晶、細胞與分子等自然結構中,這種自然構造的透明與隨機性在水立方中轉化成為由ETFE(四氟乙烯)所構成的建築內外層皮。水立方不像傳統體育館在外觀上有著超大的柱樑、鋼索與跨度,它的建築空間、結構與外牆都是由單一建築元素所構成。 此外,水立方的設計還善用了自然採光,並能妥善地將太陽能發揮在室內環境與泳池水溫調節的運用上,它還以雨水灌溉及高效能的用水設施來達到建築保水的目的,它使用了最頂尖的科技與材料,創造出一個既讓人驚艷,又有益於節能與生態環境的建築。 在設計概念上,水立方的外觀與室內是由一堆不規則的泡泡所構成,這象徵著建築由自然轉化成人文,它與旁邊另一棟由赫佐格與梅隆(Herzog & de 信用貸款Meuron)所設計的鳥巢體育館,分別象徵著水和火、陰與陽,共同塑造出當地獨特的環境張力與吸引力。在最近所舉辦的威尼斯建築雙年展 (Venice Architecture Biennale) 中,水立方的參展『呈現出一種令人驚訝的結果,它致力於將分子科學、建築與現象學相結合,在休閒設施中創造出一種虛幻神秘的氣氛。』 結構設計 北京國家游泳中心的設計開始於一個新的思考方向,它環繞在一個問題的省思,那就是︰『什麼是空間的結構?』水立方的結構設計是由相同的單元所構成,它以最有效率的方式來細分空間,它的組織方式類同於生物細胞和大自然中的肥皂泡泡。水立方由TEFE氣囊所構成的外皮能提供建築絕佳的隔熱性能與產生室內溫室效應。奧亞納與PTW所設租房子計的結構方式來自於愛爾蘭三一學院(Trinity College)的物理學教授Weaire與Phelan對研究『肥皂泡在列陣中會呈現出什麼型態?』這個問題所提出來的答案。同樣的問答早在西元18世紀也曾被另一位學者Lord Kelvin所提出,足足比愛爾蘭的教授們早了100年,只是後者想出了更好的答案。 這是一個很有企圖心的方案,它所面臨的第一個挑戰在於要設計出一個有著22,000根樑的結構系統,這些樑必需做得越小越好以減低結構體本身的荷重。在大跨度的屋頂結構中,結構體本身的重量占有關鍵性的影響,因為結構體體必需要提供相當的強度來撐起自身的重量。 另一個設計挑戰在於這個結構還要滿足北京當地的耐震設計要求,它的關鍵在於如何能讓屋頂構造既精簡酒店兼職又能在地震力的影響下展現出韌性,或者說要如何運用夠堅韌的細長桿件在荷重的情況下還具有彈力。為了要達成這個目標,Arup公司採用了最新發展的科技進行了世界首次的非彈性斷面挫曲分析 (inelastic cross-section buckling),最後在工程合約中所呈現出的是一個相當精簡的結構斷面,它的彈性與延展性足以承受當地第三級的地震荷重要求。 結構系統中空牆體厚度3.6公尺,中空式屋頂厚度達7.2公尺。整體結構由大約6500噸的鋼材所構成。共有22,000支鋼構件與12,000個接點。所有的鋼樑的變型量累積總合可達90公里。它的整體結構相當堅固,既使將建築物豎起來放也不會變形。結構體外部尺寸為177 x 177 x 31 公尺 高科技Arup 發展出一種能將結構信用卡代償設計最佳化的電腦程式,能運用於建築的結構分析與設計,它能在滿足需求的條件下決定出桿件的最小尺寸,藉以達到結構體輕量化的目標,『為了達到設計強度的要求,這整套過程包含了分析22,000根樑與五千七百萬個設計限制﹗』在進行最佳化的過程中,每根鋼構桿件都要經過一百九十種荷重測試,其目的在於模擬出各種可能的狀況,好設計出既堅固又極輕量化的鋼結構。使用這種電腦程式的好處在於它可以快速且正確地評估出在各種不同設計條件下的結果。超大型溫室由於水立方的外牆是由高科技的ETFE氣囊所構成,因此建築物本身就是一個超大型的溫室。有百分之九十的太陽能被保留在結構體中,它們可讓室內與游泳池的水自然加溫,估計這種永續性的酒店工作設計方式能減少泳池設施大約百分之三十的能源負擔。水立方的設計在太陽能的運用上還包含了讓大量的自然光進入建築。由ETFT所構成的外牆讓建築在日間能充分利用日光照明,提供室內適當的照度,並維持視覺的連貫性與舒適性。與傳統作法比較起來,估計光在泳池部分就能節省超過55%的照明耗電量,而在其他區域也可大大減少人工照明的需求。為了要能更進一步減少能源消耗,水立方還用了許多能源再利用設施,像是利用屋內廢能來加熱屋外引入的冷空氣,讓這棟聰明的建築能隨時保持室內環境舒適。水的利用 水立方設計的中心思想是要能創造出一個保水環境,特別是要設計出一個能高效使用的用水系統,水資源在中國北方是相當珍貴的,況且北京目前賣屋尚缺乏可靠的水源因應目前與未來的用水需求。在確保泳池用水量、高度利用資源、阻絕外部汙染、抵抗水氣蒸發與當地氣候多變的多重考量之下,造就了一個發展高效能用水系統,好讓水資源能大量回收使用與再循環的機會。水立方結合了當地強調水資源利用的都市設計準則,將回收使用80%的屋頂集水、泳池回流水與地面集水做為提案的設計目標。都市景觀的影響這棟公共建築在視覺上表現出與北京奧林匹克體育館相對應的效果,『水立方』與『鳥巢』的組合被人們譽為是一陰一陽,是水與火的組合。水立方在建築與地景設計上強調出色彩、結構以及水的主題,它的直線造型反映出中國傳統的歷史與文化,並且能與鄰近的聖母娘娘廟以及所在地奧運公園的整體賣房子設計相搭配。
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劉青雲

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