说起2008年北京奥运会的标志性建筑，“鸟巢”和“水立方”各具特色的造型给全世界人民留下了非常深刻的回忆。特别是在“水立方”内为期9天的游泳比赛中，一共诞生了24项世界纪录、66项奥运会纪录，堪称奥运史及游泳史上的奇迹，“水立方”也因此得到了“世界上最快泳池”的称号。

　　其中，夺得了8枚奥运金牌、打破7项世界纪录的游泳运动员菲尔普斯对“水立方”更是赞不绝口，那么，究竟是什么魔力让“水立方”如此不同凡响呢？今天，我们就来解密“水立方”中都有哪些科技亮点？

　　作为世界上第一个“气泡”理论的钢结构建筑，“水立方”全新的设计理念为人们展示了一座让人耳目一新的、梦幻般的游泳馆，但是想要把梦幻转化为现实，其中的该科技攻关可能并不被大家所了解。

　　“水立方”最大的亮点是我国首次采用ETFE膜结构，这也是当时国际上建筑面积最大、功能要求最复杂的膜结构系统。然而，北京的秋冬是多风的季节，当时的设计人员为何能确定“水立方”的塑料气泡外衣能承受得住寒风的考验呢？

　　原来，在当时设计建筑方案的时候，设计人员就专门为了测试“水立方”的抗风能力，进行了风洞试验。他们按照1比100的比例，复制了一个“水立方”的模型。在模型的内部又安装了很多的电子传感器。然后模拟北京一年四季的风向，分别从8个方向，对这个模型进行试验，最终得出风洞实验的数据。结果发现，“水立方”北侧墙角的位置承受风的压强最大，达到每平方米60到70公斤。

　　听到这个实验数据，想必很多听友都会表示担心，这么大的风压，“水立方”表面的气泡会不会被吹瘪？它能承受住这么大的风压吗？

　　其实，这些问题都在设计人员的考虑范围之内。他们为了确保“水立方”的气泡外衣足够结实，用了至少三层的ETFE膜对每块气枕进行包裹；而且为了抵御大风，设计人员又在每个角部，为受到风压最大的气枕，安装了五到六层的ETFE膜，使它足够可以抵御百年一遇的大风。

　　如果我们仔细观察的话，还会发现，在每一个气枕的边角处，都安装了2到3个充气阀门，之所以有它们的存在，是因为“水立方”的气枕采用的是一种智能充气系统，里面的每一个阀门都要经过长长的管道，最终连接到一个智能的自动充气装置。当充气系统感应到气枕内的压强变小的时候，它就会自动启动，进而为气枕充气；如果是冬天下大雪的时候，屋顶的气枕还可以在工作人员的判断下，再增压300帕，以此来承受积雪的压力。

　　另外，如果我们可以进到“水立方”墙壁的内部，也就是内外两层气枕的中间，我们就会发现，在外层气枕的内侧和内层气枕的外侧，都镀有直径大约16毫米的银色圆点，可不要小瞧这些圆点，它们可是在“水立方”中占有举足轻重的位置。

　　要知道，在“水立方”建设初期，很多人都曾有过这样的担心：北京奥运会举办的时候正值盛夏，暑热的天气会不会使“水立方”变成一个汇聚阳光的“大温室”呢？观众置身场馆当中，会不会感到闷热，透不过气来呢？对于这些问题，我们的设计师又想出了新办法。

　　解决这些问题的“法宝”就是刚刚我们提到的分布在ETFE膜上的镀点，它们可以像“遮阳伞”一样控制着“水立方”的温度和采光。这些16毫米大的镀点，密度从10%到65%不等，完全可以用来控制膜的透光度，减少阳光带来的热量，避免室内温度过高。

　　另外，这些镀点还可以改变光线的方向，起到隔热散光的效果，它们布成的点阵，可以把刺眼的光线和多余的热量挡在场馆之外，而让所需要的光线可以自由通过，保证场馆的温度和采光。

　　与此同时，我国的“水立方”，还是一座会“呼吸”的体育馆。这是因为设计人员在墙壁的内部安装了机器，可以把来自室外的新鲜空气，从通风口源源不断地吹进来，然后再从房顶的出气孔抽出去。这样一吸一吐的过程中，积聚在两层气枕间的热气就被带走了。通过这种方法，就可以大大降低了室内的温度。

　　解决了“水立方”通风透气的问题之后，“水立方”的又一大亮点，也就是夜间“水立方”异彩纷呈的景观照明，同样非常地令人瞩目。

　　按照以往的经验来说，人们对于建筑物的照明，通常会采用外投光照明方式、轮廓照明方式和一般内透光照明方式。但这三种方法用在“水立方”的身上，照明效果都不是很理想。这是因为“水立方”是透明的，如果使用外投光，就会影响室内的比赛；使用轮廓光的话，只能勾勒出立方体的呆板线条；而如果使用内透光，那么膜上遮阳用的镀点，就会对光线产生干扰。这样一来，设计人员就需要为“水立方”探索出一种新的照明方式。经过不断的实验，最终设计人员决定采用空腔内透光的照明方式。

　　这种方式就是进入到“水立方”墙体的内部，在外墙的每一个气枕下面，都整齐地安装了一排照明灯。这些小小的照明灯，可以在计算机软件编程的帮助下，变化出上千万种颜色，形成丰富多变的光色组合，可以表达特殊的场景气氛和不同的情绪。除此之外，在水立方的南面墙体上，还安装了LED大屏幕，在奥运会期间，它可以实时转播场馆内的比赛。

　　但如果我们站在发光的“水立方”外面，却看不到任何的照明工具。原来，为了使“水立方”的夜景照明达到最佳的效果，设计人员选择把照明灯全部安装在气枕的下面，这样就是把灯具藏了起来，让观众享受水立方优美的梦幻颜色的同时，看不见任何灯具的存在。

　　值得一提的是，设计人员使用的这种照明灯，也是LED灯的一种，它的优点是颜色多变的同时，更是环保、节能的新一代照明产品。为了使“水”这一主题贯穿到体育馆的每一个角落，设计师还在“水立方”的内饰上，作了一些独特的设计，走进“水立方”的比赛大厅，处处可以感受到“水”的元素。

　　比如，蓝白相间的观众座椅，上面一串灵动的水泡点缀其中；跳水池和游泳池的岸边，一圈又一圈的浅蓝色图案，仿佛是溅到岸上的水花；环境幽雅的泡泡吧，让观众好像置身在深蓝色的海水里。“水立方”无论从结构外观，还是馆内的装饰，每一个细节，都体现着“水”的柔美与灵动，传递着设计人员的细心与严谨。

　　就拿“水立方”内的游泳池来说，普通泳池的深度一般在2米到2.5米之间，而“水立方”的泳池水深为3米，是当时世界上唯一一个全部深度为3米的泳池，这样的深度可以降低水波动对运动员的影响；而且，泳池的结构还采用了双层独立泳池结构，泳池的侧壁与周围地下室墙体分开，泳池檐口与周围看台楼板完全断开，进而就可以避免周围的看台上传来的任何震动，最大程度保证了池水稳定；此外，泳池的四周为独特的溢水槽设计，可以有效降低溢水噪声，并保证池水迅速平稳地溢流，有效消除运动时产生的波浪，减低对运动员的干扰。或许正是因为泳池的各种创新，全球的运动员才会在“水立方”创下那么多的世界纪录。

　　总的来说，“水立方”的成功建成，很大程度上填补了国内外在建筑科技领域的技术空白，同时也推动了我国科学技术产业化进程。要知道，在2012年2月，“水立方”荣获了国家科学技术进步一等奖，除此之外“水立方”还获得了鲁班奖、詹天佑奖、国家发明专利5项、实用新型专利7项、国家级工法2项，多项技术成果达到了国际领先水平。

　　如今，虽然北京奥运会已经过去十多年的时间了，但“水立方”依旧坐落在北京奥林匹克公园，以专业、先进的水平，举办着各类比赛和盛会，享受世界的称赞。它不仅成为了北京地标性的建筑，更是充分展现了我国科技事业的发展水平。

文章来源：中国数字科技馆