水立方结构简介PPT课件
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解读水立方
采用同样材料作为表皮的其他建筑案例
伊甸园植物馆 表面材料由一层ETFE膜嵌入3层充气 垫制成，顶部传感器可通过感知风、 雪等荷载来调节气垫压以适应不同的情况。透明的材质使 其光线充裕明亮，同时起到隔热效果。 对于植物园来说，充裕的光 线渗透有利于园内植物的生长培 植，减少能耗，促进了内外空间 的交流。
建筑内部的热处理
气温较低时，水立方晶莹通透的结构特征使得外面的 阳光可以直接进入室内，给游泳池和室内空气加热。 气温较高时，水立方的“智能泡泡”系统可以通过 不同朝向、不同密度的反光斑点，以及在内外两层泡泡之 间实现互相通风的技术手段，来改变遮阳系数，降低它的 冷负荷，达到低温的目的。
同时，建筑内部实现了分层空调、分区空调这样一 个概念，通过技术手段来降低了“水立方”里的空调能耗。
总的来说，水立方通过它大胆的材料使用和结构建造， 开拓了建造建筑的新思路，向全世界展现了一个成功的生 态化仿生高技建筑。 而对于材料技术的研究也使得我们在原有ETFE 膜气枕 技术的基础上，有了新的突破和提高，从而形成了完整的 ETFE 膜充气体系成套技术。 这些先进技术在建筑的应用也给国内的建筑设计带来 了新的思考与方向。
建筑特色 使用新材料
自洁，轻盈，透光性高，保温效果好，安全隐患小。 结合双层表皮之间空气夹层，提高了建筑自身的保温功能 和通风能力，减少大量能耗，因此可算绿色节能建筑。
绿色环保可Байду номын сангаас续
通过膜上雨水汇集后的反复利用，建筑内部水系统的 重复循环，降低了游泳场的水能耗。
视觉效果好
外部看宛如阳光下一颗晶莹的水珠，内部看如同置 身于深蓝海洋之中，给人奇异的视觉享受。它是一个美观 的仿生生态建筑。
建筑内部的通风处理
建筑屋顶设有自然排风机。八个自然通风口可实现馆 内外空气流通，这样就能将建筑空间中的热量散发出去， 实现自然通风，保证在场观众观赛时室内空气清新。 同时，由于在夏季和太阳辐射较强的过渡季节，表皮 两个膜层间很容易形成温室效应，导致空腔内温度升高。 在屋顶空腔温度为40摄氏度时开启排风机，以设计排风量 三分之二的通风模式作为空腔通风的运行模式，既实现了 自然通风，又能降低室内温度，也使空调系统全年用电量 大大降低。
水立方图片
水立方图片
水立方图片
北京水立方位于北京奥林匹克公园内，2008年北京奥运会标志性建筑物之一。
“水立方”与国家体育场“鸟巢”分别位于中轴线两侧，一方一圆，遥相呼应，构成了“人文奥运”的独特风景线。
整个“水立方”分为4层，其中负一层是比赛工作区，一层和二层分别是游览区和观众席，三层为场馆预留经营场地。
“水立方”的建筑结构来自于肥皂泡堆积的.概念，因为要造出水分子的感觉，每个气枕都是不规则的多面体，所以气枕依托的钢架构也要求是多维空间的12面体或者14面体，搭建这样的钢架构在国内乃至世界上都是第一次。
构成“水立方”皮肤的是3000多个由ETFE膜制成的不规则的气枕泡泡，在场馆四周设有一圈高2米的护栏，并在护栏内开凿了一道宽6米、深0.5米的护城河。
由于气枕是半透明的，鸟不会在上面停留，屋顶的气枕框架边缘还装有极细的钢丝线，防止鸟对气枕造成破坏。
在场馆内部，观众也只能在170平方米的泡泡吧里近距离接触气枕，其他区域都无法触摸。
《水立方结构分析》课件
可持续发展前景
展望水立方在未来可持续发展方面的前景，如节能减排、绿色建 筑等。
THANKS
感谢观看
环保意识
水立方的膜材料具有良好的自洁性 和耐久性，降低了对环境的负担。
水立方的建筑特点
01
02
03
独特造型
水立方呈现出半透明的外 观，与周围环境和谐相融 ，成为北京的标志性建筑 之一。
高效节能
水立方的设计和建造采用 了多项节能技术，如自然 采光、太阳能利用等，有 效降低了能耗。
科技应用
水立方运用了先进的科技 手段，如智能化建筑管理 系统，提高了运营效率。
养等。
特殊情况处理
02
针对水立方可能遇到的特殊情况，如自然灾害、突发事件等，
制定相应的应急处理措施。
使用管理规定
03
制定水立方的使用管理规定，明确使用者的责任和义务，确保
建筑安全运行。
未来发展与展望
技术创新与应用
探讨未来在水立方施工与维护方面可能出现的新的技术和方法。
建筑改造与升级
分析水立方在未来可能进行的改造和升级，以满足新的使用需求 和技术要求。
金属屋面采用镀铝锌钢板和钛锌板等 材料，具有耐腐蚀、高强度和长寿命 等特点，能够保证屋面的防水和保温 性能。
玻璃幕墙
玻璃幕墙采用中空玻璃和Low-E玻璃 ，具有优良的保温、隔热和隔音性能 ，同时能够反射太阳光，减少室内温 度波动。
特殊功能材料
特殊功能材料
为了实现水立方的特殊功能，如水处理、水质监测和景观装饰等 ，需要采用一些特殊功能的材料。
水处理材料
水立方采用特殊的净水系统和循环水处理系统，需要使用相应的水 处理材料，如过滤器、消毒设备和水质监测仪器等。
展望水立方在未来可持续发展方面的前景，如节能减排、绿色建 筑等。
THANKS
感谢观看
环保意识
水立方的膜材料具有良好的自洁性 和耐久性，降低了对环境的负担。
水立方的建筑特点
01
02
03
独特造型
水立方呈现出半透明的外 观，与周围环境和谐相融 ，成为北京的标志性建筑 之一。
高效节能
水立方的设计和建造采用 了多项节能技术，如自然 采光、太阳能利用等，有 效降低了能耗。
科技应用
水立方运用了先进的科技 手段，如智能化建筑管理 系统，提高了运营效率。
养等。
特殊情况处理
02
针对水立方可能遇到的特殊情况，如自然灾害、突发事件等，
制定相应的应急处理措施。
使用管理规定
03
制定水立方的使用管理规定，明确使用者的责任和义务，确保
建筑安全运行。
未来发展与展望
技术创新与应用
探讨未来在水立方施工与维护方面可能出现的新的技术和方法。
建筑改造与升级
分析水立方在未来可能进行的改造和升级，以满足新的使用需求 和技术要求。
金属屋面采用镀铝锌钢板和钛锌板等 材料，具有耐腐蚀、高强度和长寿命 等特点，能够保证屋面的防水和保温 性能。
玻璃幕墙
玻璃幕墙采用中空玻璃和Low-E玻璃 ，具有优良的保温、隔热和隔音性能 ，同时能够反射太阳光，减少室内温 度波动。
特殊功能材料
特殊功能材料
为了实现水立方的特殊功能，如水处理、水质监测和景观装饰等 ，需要采用一些特殊功能的材料。
水处理材料
水立方采用特殊的净水系统和循环水处理系统，需要使用相应的水 处理材料，如过滤器、消毒设备和水质监测仪器等。
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结构体系确定 •下部采用钢筋混凝土筒体剪力墙—框架扁梁—大板体系 •上部采用延性钢框架空间结构（屋面、墙） •上部钢框架墙体结构刚性支承于0.000及6.400钢筋混凝土平台
结构分析软件 •下部混凝土结构采用ETABS、SATWE、TAT、SAFE计算分析 •上部钢结构采用MST、STRAND7、SAP2000进行截面优化设计 •整体结构采用SAP2000、STAND7进行整体分析和抗震设计
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特殊材料 —— ETFE
“水立方”的膜结构使用的是一种名 为ETFE的特殊材料,最早使用于航 空工业中。 ETFE薄膜的使用在国 内尚属首次,但过去20年内,由于这 种材料耐腐蚀性、保温性俱佳、自 清洁能力强,欧洲有600至800个建 筑都用了这种材料,包括德国的安联 体育场和英国“伊甸园”植物园。
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基本构成 基于三维空间最有效的分割，结构模型在自然界中普遍存在，
例如细胞组织单元的基本排列形式、水晶的矿物结构，以及肥皂沫 的天然构造。
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规律 尽管此呈现出复杂性及有机的形式，但实际上它具有很高的重复性。
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钢结构工程概况
平面尺寸：177.338m×177.338m 建筑墙体底标高：1.059m 屋顶标高：30.587m 屋面及支撑墙结构由新型多面体空间钢架构成水滴的骨架。钢结 构总用钢量共约6300吨，钢材选用Q345C、Q420C。结构节点 形式分为球型、半球型、方钢管相贯三种，杆件分为圆钢管、方 钢管两种形式。所有构件壁厚由6mm到40mm。节点9290个， 杆件数量将近20670根。
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解读水立方
采用同样材料作为表皮的其他建筑案例
伊甸园植物馆 表面材料由一层ETFE膜嵌入3层充气 垫制成，顶部传感器可通过感知风、 雪等荷载来调节气垫压以适应不同的情况。透明的材质使 其光线充裕明亮，同时起到隔热效果。 对于植物园来说，充裕的光 线渗透有利于园内植物的生长培 植，减少能耗，促进了内外空间 的交流。
解读水立方
09建筑学01班 查新彧
建筑简介
由中建设计联合体，澳大利亚PTW建筑师事务所、 ARUP澳大利亚有限公司联合设计的国家游泳中心（水立 方）位于北京奥林匹克公园内，以水为设计理念，以薄膜 结构，空间钢架结构为主要结构。
整个建筑如水珠一般滴落在地面上，是一个美观，环 保，节能的绿色建筑，给人带来全新的体验。
建筑内部的光处理
水立方内部不同于一般大型场馆内部空气的沉闷和采 光的阴暗，它在一层和二层的走廊顶部安装的无数小灯泡， 把整体的光束划分成一道道细小的光线，再加上室外阳光 透过薄膜和支撑钢架的缝隙自然地洒向室内，两种光源的 光线融合在一起，不仅把“水立方”内部的空间切割得错 落有致，又照亮到空间每一个转角等光线不足的地方，拓 宽了观众的视线。 从观众的角度看，游泳池跳水台由于室外天然光源与 室内补充光源的叠加，直射光与反射光的叠加，使观众获 得了极其丰富的视觉体验。
全程自动化
气垫气泵压强的强弱，排风机风速的大小，防火防 雨雪的设置，乃至于建筑内部的气温水温高低都可以通过 计算机程序控制，确保了人在场馆中的舒适度以及安全性。
水立方的一些遗憾
采用全新材料技术，使得建筑造价高达十多个亿。虽 然维修方便，但是表皮材料使用寿命毕竟有限，而定时的 更新材料费用十分高昂。 而在尺度的处理方面，观众席与泳池周边路径的水平 距离偏短，这就使得观众在观赏 运动员胜出游行时有很大的视线 阻碍。
水立方详细介绍
水立方详细介绍国家游泳中心是北京2008年奥运会比赛场馆之一，其创意来自于肥皂泡的结构，因其外观酷似一个蓝色方盒子而被称为“水立方”。
与“鸟巢”一样，“水立方”独特的结构设计给施工带来了很大难度，因为它是世界上第一个尝试实现这一肥皂泡结构体系的建筑。
“水立方”的建筑外围护采用新型的环保节能ETFE（四氟乙烯）膜材料，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到10万平方米。
建设地点：奥林匹克公园建筑面积（M2）：65000－80000。
座席数：永久座席为6000个，临时性座席11000个。
赛时功能：游泳、跳水、花样游泳、水球。
开工时间：2003.12.24。
工时间：2007年四季度。
“水立方”是世界上首个基于“气泡理论”建造的多面体钢架结构建筑。
独特的结构设计给施工带来了很大困难。
国家游泳中心总经理康伟说，“水立方”的创意来自于肥皂泡的构造。
这种在自然界常见的形态从未在建筑结构中出现过。
“从截面上看，‘水立方’墙面和屋顶都分为内外3层，9803个球形节点、20870根钢质杆件中，没有一个零件在空间定位上是完全平行的，传统的二维图纸无法标出工件的坐标。
因此，定位难成为‘水立方’施工中遇到的最大挑战。
”康伟说。
在业主的委托下，中建国际（深圳）设计顾问有限公司联合国内4家研究单位，仅用了半个多月便把“水立方”的所有工件在三维空间上一一标出了坐标。
30513个工件、91539个坐标值，堆成了两尺多高的施工图纸。
作为自主创新成果，《新型多面体空间钢架结构设计理论》为“水立方”的钢结构搭建提供了技术标准。
随着奥运工程进度的不断推进，新标准、新工艺不断涌现。
这些新标准、新工艺是奥运工程留下的一笔宝贵财富，今后将成为同类建筑的参照标准。
“水立方”膜结构的表面覆盖面积达到10万平方米。
为确保正式安装的顺利进行，2006年春节前完成了实体墙面500平方米试安装。
此次正式施工前，“水立方”主体钢结构已完成了施工准备工作，具备了贴膜条件。
钢结构和膜结构完美结合——水立方
气泡理论
“水立方”多面体空间刚架结构几何构成的理论基础 是“气泡理论”(foam physics) 。十九世纪末期，Lord Kelvin 提出了如下问题: “如果我们将三维空间细分为 若干个小部分, 每个部分体积相等但要保证接触表面积最 小，这些细小的部分应该是什么形状？”
1993 年, 爱尔兰教授Weaire和Phelan提 出了一种解决方案，构造模型中采用两种不 同的单元体，一种为十四面体，另一种为十 二面体。到目前为止，Weaire-Phelan多面体 组合仍被认为是Kelvin问题的最理想的解答。
屋面结构施工顺序
二区 三区 二区
三区
单元 单元 单元 单元 单元
一区
三区
单元 单元 单元 单元 单元
一区
二区
单元 单元 单元 单元 单元
一区
二区
三二区区
三区 三区
单元 单元 单元 单元 单元
单元
单元
单元 单元 单元 单元
单元 单元 单元 单元
一区
一区 一区
二区
二区 二区 三区
三区三区
单元 单元 单元 单元 单元
水立方的双层ETFE 膜结构由3097个气枕组成，覆盖面 积达10.5万平方米, 展开面积达26万平方米，是目前世界 上最大的ETFE 应用工程。
国家游泳中心屋面镀点密度分布图
谢谢！
一区
第一阶段
第二阶段
第三阶段
膜 结 构 设 计
聚氟乙烯（ETFE）
水立方的建筑围护结构采用了一种新型的ETFE 气枕结构，内外表面覆盖面积达12 万平米，是目前 世 界上最大的ETFE 应用工程。ETFE 气枕结构与传统 建 筑围护结构相比，有相当多的优点。ETFE 材料重量 轻，较其他膜结构如PVC、PTFE 膜结构等更简单、 轻巧，大大节省结构成本。ETFE 透光性好, 属阻燃 性材料，日光被引入内部空间，外表美观，可创造 出 独特的动感的建筑特质。此外，ETFE 还是利用太阳 能的环保产品。
水立方结构分析PPT课件
加强维护保养
为了保持水立方的良好状态，需要加强维护保养，定期检查和维 修结构部件。
完善应急预案
为了应对突发事件，需要完善应急预案，确保能够及时采取有效 的应对措施。
提高科技含量
为了提高水立方的性能和功能，需要引入更多的科技含量，如智 能化控制系统和新型材料等。
未来展望
拓展功能
未来水立方可以进一步 拓展功能，如增加会展 、娱乐、商业等设施， 提高其综合性和竞争力 。
智能化设施
配备智能化系统，如自动 控制、智能化照明等，提 高运营效率和管理水平
水立方的应用和意义
高水平体育赛事举办地
水立方作为国际级的体育场馆，承办了多场世界级比赛，如世界 游泳锦标赛、短池游泳世锦赛等
社会效益
水立方的建成不仅提升了北京的城市形象，也为市民提供了良好 的运动和娱乐场所，同时展示了中国建筑设计的实力和水平
绿色发展
未来水立方可以更加注 重绿色发展，推广绿色 建筑理念，促进可持续 发展。
智能化升级
未来水立方可以引入更 多的智能化技术，实现 智能化升级，提高运营 效率和服务质量。
THANKS
可持续发展
水立方在设计和建造过程中注重环保和可持续发展，成为绿色建 筑的典范之一
02 水立方结构特征
基础结构特征
基础类型
水立方采用了筏形基础， 即建筑物荷载通过一块较 大的底板均匀传递到下层 土体中。
基础材料
主要采用混凝土材料，具 有强度高、耐久性好等优 点。
基础埋深
根据地质条件和建筑物规 模，基础埋深为2m左右 。
施工优势
ETFE膜材料可以自由地弯曲、折叠，使得建筑师可以更加灵活地设计建筑外形，同时也方 便了施工。
结构不足
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结构体系确定 •下部采用钢筋混凝土筒体剪力墙—框架扁梁—大板体系 •上部采用延性钢框架空间结构（屋面、墙） •上部钢框架墙体结构刚性支承于0.000及6.400钢筋混凝土平台
结构分析软件 •下部混凝土结构采用ETABS、SATWE、TAT、SAFE计算分析 •上部钢结构采用MST、STRAND7、SAP2000进行截面优化设计 •整体结构采用SAP2000、STAND7进行整体分析和抗震设计
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Hale Waihona Puke STRAND7 静力计算结果
自重下的位移
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焊接空心球节点
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典型节点
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墙体局部施工顺序
1
2
3
4
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三、膜结构
膜结构建筑是21世纪最具代表性的一种全新的建筑形 式，至今已成为大跨度空间建筑的主要形式之一。它集建 筑学、结构力学、精细化工、材料科学与计算机技术等为 一体。在2008年的奥运会建筑设计上，膜结构应用就得到 完美的体现。
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水立方 “水立方”整体建筑由3000多个气
枕组成，气枕大小不一、形状各异，覆 盖面积达到10万平方米。除了地面之外， 外表都采用了膜结构。安装成功的气枕 将通过事先安装在钢架上的充气管线充 气变成“气泡”，整个充气过程由电脑 智能监控。
如果ETFE膜有一个破洞，不必更换， 只需打上一块补丁，它便会自行愈合， 过一段时间就会恢复原貌。
土。其墙身和顶棚都是用细钢管连接而成的，有1.2万个节点 。只有2.4毫米厚的膜结构气枕像皮肤一样包住了整个建筑， 气枕最大的一个约9平方米，最小的一个不足1平方米。跟玻 璃相比，它可以透进更多的阳光和空气，从而让泳池保持恒温 ，能节电30%。
膜结构自身就具有排水和排污的功能以及去湿和防雾功能 ，尤其是防结露功能,对游泳运动尤其重要。
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特殊材料 —— ETFE “水立方”的膜结构使用的是一种名
为ETFE的特殊材料,最早使用于航 空工业中。 ETFE薄膜的使用在国 内尚属首次,但过去20年内,由于这 种材料耐腐蚀性、保温性俱佳、自 清洁能力强,欧洲有600至800个建 筑都用了这种材料,包括德国的安联 体育场和英国“伊甸园”植物园。
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建筑欣赏
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二、钢结构
泡沫原理 120年前，物理学家凯尔文爵士问道：
“如果将三维空间细分为若干个小部分， 要保证每个部分体积相等，相互接触面积 最小，这些细小的部分应该是什么形状？ ”这个问题至今没有终结答案。1993年， 爱尔兰物理学家威尔莱和弗兰提出的14面 体与12面体的结构组合是到目前为止最理 想的方案。
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基本构成 基于三维空间最有效的分割，结构模型在自然界中普遍存在，
例如细胞组织单元的基本排列形式、水晶的矿物结构，以及肥皂沫 的天然构造。
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规律 尽管此呈现出复杂性及有机的形式，但实际上它具有很高的重复性。
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钢结构工程概况
平面尺寸：177.338m×177.338m 建筑墙体底标高：1.059m 屋顶标高：30.587m 屋面及支撑墙结构由新型多面体空间钢架构成水滴的骨架。钢结 构总用钢量共约6300吨，钢材选用Q345C、Q420C。结构节点 形式分为球型、半球型、方钢管相贯三种，杆件分为圆钢管、方 钢管两种形式。所有构件壁厚由6mm到40mm。节点9290个， 杆件数量将近20670根。
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膜结构效果 同时由于自身的绝水性，它可以利用自然雨水完成自身清
洁，是一种新兴的环保材料。犹如一个个“水泡泡”的ETFE 膜具有较好抗压性，甚至可以承受一辆汽车的重量。气枕根据 摆放位置的不同，外层膜上分布着密度不均的镀点，这镀点将 有效的屏蔽直射入馆内的日光，起到遮光、降温的作用。
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膜结构效果 水立方”占地7.8公顷，却没有使用一根钢筋，一块混凝
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膜结构维护 水立方内外层膜结构之间有一个充气的空间,被称为气枕,倘
若膜结构局部出现破损会有怎样的后果?由于气枕中的压强仅为 250帕,只比外部自然状态下的压强高出一点,因此,局部的破损 后,里面的空气只会慢慢的释放,不会“嘭”地爆开,不会对人构 成威胁。而局部破损的膜结构只要使用ETFE材料制成的胶水修 复即可。
2008 年 北 京 奥 运 会 游 泳 中 心 “ 水 立 方 ”
水立方
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• 内容一：简 介 • 内容二：膜结构 • 内容三：钢结构
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一、简介
建设用地:62950平方米 总建筑面积:65000-80000平方米 地下部分的建筑面积:不少于15000平方米 长宽高: 177m×177m×30m
“水的立方”（[H2O]3）方案： 中国建筑工程总公司 澳大利亚PTW建筑师事务所 ARUP 澳大利亚有限公司联合设计
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膜结构维护
“水立方”周围设置了护城河,内层膜结构 也与公众活动区域有一定距离,这样的设 计保证了公众不可能近距离的接触到这些 “水泡泡”,这就大大降低了它受伤害的 可能。
ETFE为半透明的材质,“根据生物学原理, 鸟儿们是不大愿意停留在半透明物上的。 ”顶部设有雨洪收集系统——排水天沟, 这个地方也成为鸟儿们在水立方唯一的落 脚点,为了保证落在上面的鸟儿们远离“ 泡泡”,设计者们又在天沟接近膜结构的 部位设置了金属线供鸟儿们落脚,确保他 们不会步入“禁区”。
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水立方的一些遗憾 采用全新材料技术，使得建
筑造价高达十多个亿。虽然维修 方便，但是表皮材料使用寿命毕 竟有限，而定时的更新材料费用 十分高昂。
而在尺度的处理方面，观众 席与游泳池周边路径的水平距离 偏短，这就使得观众在观赏运动 员胜出游行时有很大的阻碍
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THANKS
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地下和基础：钢 筋混凝土结构 地上：钢网架 结构自身避雷 8级抗震
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结构优化 •屋顶和墙面的气枕形状具有重复性而又能保持一个随机无序的 总体感觉 •钢结构腹杆（位于结构内外表面之间的杆件）具有高度重复性 •钢结构内部节点具有高度重复性。 •弦杆构件(构成“气枕”的边线)长度和几何具有重复性 •避免节点位于弦杆内
结构体系确定 •下部采用钢筋混凝土筒体剪力墙—框架扁梁—大板体系 •上部采用延性钢框架空间结构（屋面、墙） •上部钢框架墙体结构刚性支承于0.000及6.400钢筋混凝土平台
结构分析软件 •下部混凝土结构采用ETABS、SATWE、TAT、SAFE计算分析 •上部钢结构采用MST、STRAND7、SAP2000进行截面优化设计 •整体结构采用SAP2000、STAND7进行整体分析和抗震设计
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Hale Waihona Puke STRAND7 静力计算结果
自重下的位移
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焊接空心球节点
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典型节点
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墙体局部施工顺序
1
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三、膜结构
膜结构建筑是21世纪最具代表性的一种全新的建筑形 式，至今已成为大跨度空间建筑的主要形式之一。它集建 筑学、结构力学、精细化工、材料科学与计算机技术等为 一体。在2008年的奥运会建筑设计上，膜结构应用就得到 完美的体现。
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水立方 “水立方”整体建筑由3000多个气
枕组成，气枕大小不一、形状各异，覆 盖面积达到10万平方米。除了地面之外， 外表都采用了膜结构。安装成功的气枕 将通过事先安装在钢架上的充气管线充 气变成“气泡”，整个充气过程由电脑 智能监控。
如果ETFE膜有一个破洞，不必更换， 只需打上一块补丁，它便会自行愈合， 过一段时间就会恢复原貌。
土。其墙身和顶棚都是用细钢管连接而成的，有1.2万个节点 。只有2.4毫米厚的膜结构气枕像皮肤一样包住了整个建筑， 气枕最大的一个约9平方米，最小的一个不足1平方米。跟玻 璃相比，它可以透进更多的阳光和空气，从而让泳池保持恒温 ，能节电30%。
膜结构自身就具有排水和排污的功能以及去湿和防雾功能 ，尤其是防结露功能,对游泳运动尤其重要。
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特殊材料 —— ETFE “水立方”的膜结构使用的是一种名
为ETFE的特殊材料,最早使用于航 空工业中。 ETFE薄膜的使用在国 内尚属首次,但过去20年内,由于这 种材料耐腐蚀性、保温性俱佳、自 清洁能力强,欧洲有600至800个建 筑都用了这种材料,包括德国的安联 体育场和英国“伊甸园”植物园。
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建筑欣赏
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二、钢结构
泡沫原理 120年前，物理学家凯尔文爵士问道：
“如果将三维空间细分为若干个小部分， 要保证每个部分体积相等，相互接触面积 最小，这些细小的部分应该是什么形状？ ”这个问题至今没有终结答案。1993年， 爱尔兰物理学家威尔莱和弗兰提出的14面 体与12面体的结构组合是到目前为止最理 想的方案。
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基本构成 基于三维空间最有效的分割，结构模型在自然界中普遍存在，
例如细胞组织单元的基本排列形式、水晶的矿物结构，以及肥皂沫 的天然构造。
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规律 尽管此呈现出复杂性及有机的形式，但实际上它具有很高的重复性。
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钢结构工程概况
平面尺寸：177.338m×177.338m 建筑墙体底标高：1.059m 屋顶标高：30.587m 屋面及支撑墙结构由新型多面体空间钢架构成水滴的骨架。钢结 构总用钢量共约6300吨，钢材选用Q345C、Q420C。结构节点 形式分为球型、半球型、方钢管相贯三种，杆件分为圆钢管、方 钢管两种形式。所有构件壁厚由6mm到40mm。节点9290个， 杆件数量将近20670根。
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膜结构效果 同时由于自身的绝水性，它可以利用自然雨水完成自身清
洁，是一种新兴的环保材料。犹如一个个“水泡泡”的ETFE 膜具有较好抗压性，甚至可以承受一辆汽车的重量。气枕根据 摆放位置的不同，外层膜上分布着密度不均的镀点，这镀点将 有效的屏蔽直射入馆内的日光，起到遮光、降温的作用。
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膜结构效果 水立方”占地7.8公顷，却没有使用一根钢筋，一块混凝
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膜结构维护 水立方内外层膜结构之间有一个充气的空间,被称为气枕,倘
若膜结构局部出现破损会有怎样的后果?由于气枕中的压强仅为 250帕,只比外部自然状态下的压强高出一点,因此,局部的破损 后,里面的空气只会慢慢的释放,不会“嘭”地爆开,不会对人构 成威胁。而局部破损的膜结构只要使用ETFE材料制成的胶水修 复即可。
2008 年 北 京 奥 运 会 游 泳 中 心 “ 水 立 方 ”
水立方
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• 内容一：简 介 • 内容二：膜结构 • 内容三：钢结构
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一、简介
建设用地:62950平方米 总建筑面积:65000-80000平方米 地下部分的建筑面积:不少于15000平方米 长宽高: 177m×177m×30m
“水的立方”（[H2O]3）方案： 中国建筑工程总公司 澳大利亚PTW建筑师事务所 ARUP 澳大利亚有限公司联合设计
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膜结构维护
“水立方”周围设置了护城河,内层膜结构 也与公众活动区域有一定距离,这样的设 计保证了公众不可能近距离的接触到这些 “水泡泡”,这就大大降低了它受伤害的 可能。
ETFE为半透明的材质,“根据生物学原理, 鸟儿们是不大愿意停留在半透明物上的。 ”顶部设有雨洪收集系统——排水天沟, 这个地方也成为鸟儿们在水立方唯一的落 脚点,为了保证落在上面的鸟儿们远离“ 泡泡”,设计者们又在天沟接近膜结构的 部位设置了金属线供鸟儿们落脚,确保他 们不会步入“禁区”。
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水立方的一些遗憾 采用全新材料技术，使得建
筑造价高达十多个亿。虽然维修 方便，但是表皮材料使用寿命毕 竟有限，而定时的更新材料费用 十分高昂。
而在尺度的处理方面，观众 席与游泳池周边路径的水平距离 偏短，这就使得观众在观赏运动 员胜出游行时有很大的阻碍
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THANKS
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地下和基础：钢 筋混凝土结构 地上：钢网架 结构自身避雷 8级抗震
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结构优化 •屋顶和墙面的气枕形状具有重复性而又能保持一个随机无序的 总体感觉 •钢结构腹杆（位于结构内外表面之间的杆件）具有高度重复性 •钢结构内部节点具有高度重复性。 •弦杆构件(构成“气枕”的边线)长度和几何具有重复性 •避免节点位于弦杆内