水立方膜结构功能
国家游泳中心(水立方)ETFE膜结构技术在水立方中的应用
第３ ９卷 第 ３期 ２０ ０ ８年 ３月 Ｖ ］ ９ Ｎ ． Ｍａ．２０ ｏ１ ｏ ３ ３ ｒ ０８
建
Ａｒ ｈ ｔｃｕ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｉ ｔｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ
筑
技
术
・９ １ ５・
国家游泳 中心 （ 立方 ） Ｔ Ｅ 水 Ｅ Ｆ 膜结构技术 在水 立方 中的应用
３ ．中 建 困 际 （ 圳 ） 计 顾 问 有 限 公 司 ，５ ８ ０ 深圳 ） 深 设 １０ ６
摘
要： 国家游泳中心（ 水立方 ） ０ ８ 是２ ０年北京奥运会三大标志性建筑物之一 ， 采用Ｅ Ｆ Ｈ 结构作为围护 系 Ｔ Ｅｇ
统。本文简述了Ｅ Ｆ 膜材的特性和优缺 点 ， ＴＥ 重点介绍了国家 游泳 中心Ｅ Ｆ 膜结构的工作原理 、 ＴＥ 设计 、 加工制作
ＲＡ ＴＲＵＣ ＮＥ Ｓ ＴＵｌ ｏＮ Ｉ ｏＮＡ ＡＱＵＡＴＩ Ｓ ＣＥ Ｅ ＷＡＴＥ ＢＥ ＮＡｒ Ｉ Ｌ Ｃ 】 Ｒｆ Ｒ ＣＵ ）
ＣＨＥＮ ａｎ ｎ ’ Ｘｉ ｍｉｇ ，ＺＨＡＯ Ｚｈｉｉｎ ｘｏ ｇ ，ＺＨＡＮＧ ｎ Ｘｉ。
（．ｈｎ ｈｅ ｏｇｓＰｏ ｃ ｏ ｏａｉｎ４ ３ ｏ Ｙｃａ ｇ Ｈ ｂ ｉＣ ｉａ ２ Ｂ ｉｎ ｔ ｅ ｏ ｎ ｄ Ａ ｓｔＭａａｅ ｅ ｔＣ ｒｏａｉ １ ｉａＴ ｒｅ Ｇ ｒｅ ｒｊ ｔＣ ｒ ｒｔ ，４０ ２， ｉｈｎ ， ｕ ｅ， ｈｎ ； ． ｅ ｉｇ Ｓａ — ｗ ｅ ｓｅ Ｃ ｅ ｐ ｏ ｊ ｔ ｎ ｇｍ ｎ ｏｐｒｔ ｎ， ｏ
国家 游泳 中心 是２ ０ 年 北京 奥运 会三 大标 志性 建 ０８
筑物 之一 ，也Βιβλιοθήκη 是北 京市 政府 指定 的惟 一一 个 由港澳 台
满 足 了建 筑美 学对 泡 沫状 态 下 的水 分子 结 构 的表 达 ，
“水立方”特色探秘5页
“水立方”特色探秘一、“水立方”简介“水立方”自2003年12月开建，历时4年多完工。
它融合了众多时代前沿的高新科技，是名副其实的建筑大手笔。
场馆名称：国家游泳中心地点：奥林匹克公园建筑面积：79， 532平方米功能：举行游泳比赛、跳水比赛、花样游泳比赛完工时间：2007年10月二、“水立方”特色揭秘1.“水立方”最大的特色是它的膜结构“水立方”是世界上最大的膜结构工程，建筑外围的“泡泡”所用的材料是“ETFE”，也就是我们常说的“聚氟乙烯”。
这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳，自身清洁能力强，可以利用自然的雨水完成自身清洁。
跟玻璃相比，这种新兴的环保材料可以透进更多的阳光和空气，能让泳池保持恒温，能节电30%。
除了地面以外，“水立方”通体采用了膜结构，是世界上最大的膜结构建筑。
它是许多高新技术产物的综合体：首先是它具有较强的隔热功能，在天气炎热的时候，为场内空调的节能大大地做出了贡献；其二，半透明的气枕透光性很好，四面映射的自然光与室内照明相结合，根据场内活动的需要，由计算机通过气枕控制着透光量，可以随时调节，使场内没有任何光照死角。
其三，“水立方”采取的LED景观照明方案，使晚间的气枕放射出梦幻般的蓝色光芒。
其四，这些膜材料不仅环保节能，具有利用雨水自洁的功能，每年还能回收雨水一万多吨，相当于一百户居民一年的用水量。
2.耐高温715℃的燃点不容易起火“水立方”外层膜的延展性也很强，可以被拉伸到本身的3~4倍。
715℃的燃点将保证膜结构的消防安全，即便被点燃，这种材料在燃烧时也并不会扩散，且无烟、无燃烧物掉落。
“水立方”膜结构的充气系统是全自动的，其中任何一个细节出现问题，工作人员都能通过电脑及时监测到。
每个气枕都有一个相对独立的充气系统，不会出现一损俱损的情况。
气枕的维修也非常方便，万一出现外膜破裂、漏气的情况，工作人员将在8小时对破损的外膜修补或更新。
3.“水立方”自己会“洗脸”“水立方”的膜材料ETFE不仅环保节能，还具有自洁功能。
水立方 膜结构的梦幻魔方
水立方膜结构的梦幻魔方作者：晓梦来源：《中国纺织》2008年第07期触摸水立方的外衣，你的指尖将感受到一个行业的尖端智慧。
让我们离奥运近一点，再近一点，最好的方式也许是亲临“鸟巢”观看比赛，或者亲手触摸一下如梦幻般的水之宫殿“水立方”那光影交错下柔和的肌肤。
奥运场馆成为人们感触奥运最为直观的物质媒介，同时也是积聚智慧与汗水的建筑奇观，2007年“鸟巢”凭借独特造型和“水立方”的膜结构双双入选2007年世界十大建筑奇迹，体现了一个国家的开放与发展，凝结了一个行业的科技与进步。
当你在不同时间经过水立方时，会被它奇幻的色彩所吸引，白天随着阳光的强弱而由蓝变黄，到了夜晚，更是发出水蓝色的光芒，奇影幻动，非常迷人。
而让水立方能够发出如此变幻多姿的色彩的正是水立方外层ETFE膜结构本身对外界的光线进行反射的结果。
当你走进水立方，触摸到由上千块气枕组合而成的膜结构外衣，实际上你的指尖触碰的也是一个行业尖端智慧的体现。
ETFE的魔力构建“水立方”漂亮外观的正是代表国际上产业用纺织品在建筑用材上先进水平的ETFE(乙烯－四氟乙烯共聚物)膜结构，也是水立方最大的建筑特点，整个“水立方”外观由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米，被称为世界上规模最大的膜结构工程，是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
水立方采用的ETFE膜，是由一种无色透明的颗粒状结晶体也就是ETFE生料挤压成型的膜材，是一种典型的非织物类膜材，为目前国际上最先进的薄膜材料。
它代表着现代膜结构建筑的最新趋势，它的使用在国内尚属首次。
膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜而，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。
这种高强度柔性薄膜材料，能够实现多样化的建筑造型，上世纪60年代起，它成为各类标志性建筑的流行元素。
轻便ETFE膜材具有质量轻、寿命长、抗拉伸、延展性好、抗紫外线和化学物质侵袋能力强、自洁性好、透明度高、熔点高等优点。
水立方结构简介
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”。
STRAND7 静力计算结果
自重下的位移
焊接空心球节点
典型节点
墙体局部施工顺序
1
2
3
4
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。
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
THANKS
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。
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。
水立方
国际上在建筑使用膜结构时，多用的是 PTFE膜，这是一种纤维材料，特点是不透 明，但是，使用技术比较成熟。而“水立 方”使用的是ETFE膜，这是一种透明膜， 能为场馆内带来更多的自然光。在国内对 这种薄膜结构的理论研究几乎就是空白。
反应
节能：3000多个半透明的气枕可以使整个游泳 中心的绝大部分区域日间不需点灯，进入室内的 光线是最柔和的。 隔热保温：控温方面，膜结构就能帮助“水 立方”节省30%的电力。 会呼吸的水立方：“水立方”的屋顶有自然 排风的风机，两层膜结构的中间底下开口也有， 等于有8个自然通风口，空气进来，通过屋顶的空 腔出去，这样就把建筑空间中的热量散发出去。 节水省电的“水立方”：3万平方米的屋顶， 可100％的收集雨水。每天9．9小时使用自然光。
水 立 方
水立方全称国家游泳中心，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。其与国家体育场分列于北京城市 中轴线北端的两侧，共同形成相对完整的 北京历史文化名城形象。
水立方最大特点
不规则 由气泡衍生改良的多面体为基本单元
建筑用膜结构
膜结构建筑是21世纪最具代表性的一种 全新的建筑形式，有人称为第五代建筑材 料。 膜结构使用轻质、高强度柔软性薄膜材 料与支撑体系相结合而形成具有一定刚度 的稳定曲面，可承受一定载荷，能够覆盖 较大空间的结构形式。
膜结构的三种类型：薄膜，网材和织物。 膜结构的材料：聚四氯乙烯（PTFE）、 聚氯乙烯(PVC)和加面层的PVC膜材。 膜结构的优点:耐久性、透气传热性、防 火性能、自洁性、轻量结构、舒畅空间、 积雪对策、使用寿命长。水立方的膜结构 Nhomakorabea
“水立方”是国内首次采用ETFE（乙烯-四 氟乙烯共聚物）膜结构的建筑物，也是国 际上面积最大、功能要求最复杂的膜结构 系统。 成就“水立方”建筑独特风格的正是性能 优异的ETFE膜材料。
水立方结构简介PPT课件
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
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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。
膜结构水立方的分析
建筑结构选型结课论文姓名：谢昆柱学号：1401102-07所在院系：建筑与城市规划学院学科专业：城乡规划指导教师：张弘日期：二零一六年十二月二十五日对于膜结构建筑——“水立方”的分析膜结构在国内的应用晚于国外近50年，但近十几年来，膜结构在国内的应用发展速度高于世界任何地区。
目前，膜结构已广泛应用于大型体育馆，展览中心，航空和铁路交通，文化娱乐等公共建筑中。
膜结构是一种古老的结构型式，它具有轻盈，纤薄，柔软的质感，与传统的混凝土有明显的区别，常常能给人以耳目一新的艺术感受。
膜结构属于柔性材料，膜材本身的受弯刚度几乎为零，但通过不同的支撑体系可以使薄膜结构承受张力，从而形成具有一定刚度的稳定曲面。
膜结构能够从根本上克服传统结构在大跨度建筑上实现所遇到的困难，可建造出巨大，明亮，无遮挡的可视大空间。
膜结构突破了传统的建筑结构形式，可形成各种自由空间曲面，不重复，多变化。
这也是薄膜结构更具有艺术性的一个原因。
例如在上海世博会世博轴膜屋面正是应用了这种特性，才建出了轻质大跨度的结构。
除了这些在建筑结构上的特性，还有以下在物理与在实际生活上的特点。
<1>具有优良的力学特性。
膜结构的受力为单纯受拉，膜材只承受沿膜面的张力，因而可充分发挥材料的受拉性能。
它是跨度重量比最大的一种结构，且单位面积的结构自重与造价不会随跨度的增加而明显地增加。
<2>膜结构透光自洁，减少能源消耗，降低维护费用。
膜结构是半透明的织物，透光率一般可达4％~16％，能够满足大跨度建筑在平时使用时利用自然光的采光要求，白天几乎不需要人工照明。
但是冬季太阳光对于膜结构屋盖内部的气温升高效应不大，而夏天却相反，膜结构的室内气温比室外高出5—10度，有时会使人感到明显的不适。
因此，膜结构多采用反射能力强的淡色材料。
<3>使用范围广，可拆卸，易运输。
从气候条件看，它适用于广阔的地域；从规模上看，可以小到花园小品，大到覆盖几万，几十万平方米的建筑。
关于北京水立方不得不说的秘密，你都知道哪几个？
关于北京水立方不得不说的秘密，你都知道哪几个？裕豪带你旅游探索北京水立方的秘密北京水立方是北京的著名建筑地标，与鸟巢齐名，并且比邻鸟巢，隔马路遥相呼应。
水立方的外表一如它的名字，细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计而成，我们从远方观看的话，就像一层水在飘荡一样，水立方含蓄优雅但充满灵性，它的建筑结构是从来没有出现过的，与鸟巢形成鲜明的对比，一刚一柔，形成巧妙的搭配。
我们去北京旅游，水立方是必打卡的景点，那么多人参观过水立方，那么你们都知道水立方那些不为人知的秘密吗？北京水立方造价高达10.2亿水立方的造价虽然不及鸟巢用的钢材那么多，但是造价也高达10亿人民币，别看它的外表那么简单，其实这些都是高科技薄膜，是一种全新研发的材料，而且膜结构也是全新的，采用在整个建筑内外层包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可以调节室内环境，冬季保温、夏季散热，而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。
神奇的自愈能力水立方外立面的膜看似简单，其实很神奇，不仅冬暖夏凉，而且如果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！而且采用这样的透明的薄膜自然采光的效果特别棒，也算是绿色环保。
座位数多达17000个据资料了解，水立方的座位有4000个（永久性）、2000个（可拆除）、还有临时座位数11000个，这么多的座位，充分满足了观众的需要，让更多的观众能够坐在水立方里，观看世界各地游泳健将的比赛。
水立方的水池更深据资料显示，水立方的水池水深达3米，一般的奥运泳池则只有2米，之所以把水池设置3米，是因为水的深度越大，产生的浮力就越大，水面扰动产生的阻力就会越小，这样可以让游泳运动员可以游得更快，更猛。
水立方的泳道是十条水立方的水道设置是十条，以往的奥运赛道只有八道，这是为什么呢？因为多出来的两条道可以更加有效减少水的扰动，让游泳运动员游得更快，这多出来的两条赛道分别位于赛道的最左侧和最右侧，有这么好的场地条件，所以菲尔普斯在这里取得了很多奥运金牌。
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水立方膜结构功能
以水立方膜结构功能为标题，我们将探讨水立方膜结构的功能及其在建筑领域中的应用。
水立方膜结构是一种由薄膜材料构成的建筑结构，其特点是轻巧、透明、柔韧，能够提供良好的遮阳、保温和防水效果。
水立方膜结构通常由多层薄膜组成，其中夹层可填充气体，以增加结构的稳定性和隔热性能。
水立方膜结构的主要功能之一是提供遮阳效果。
薄膜材料能够有效地阻挡阳光的直射，减轻建筑内部的热量，保持室内温度的稳定。
此外，膜结构的透明性能也能够充分利用自然光线，实现室内自然照明，降低能耗。
水立方膜结构还具有良好的保温效果。
薄膜材料具有较低的导热性，能够减少热量的传递，提高建筑的保温性能。
夹层填充的气体还能够形成隔热层，进一步减少热量的散失，提高建筑的能源利用效率。
水立方膜结构还具备优良的防水性能。
薄膜材料具有良好的密封性，能够有效地防止雨水渗透，保护建筑物体不受水侵蚀。
同时，膜结构的柔韧性能也能够适应建筑物体的变形和活动，保持结构的完整性。
水立方膜结构在建筑领域中有广泛的应用。
首先，它常被用于建筑
的顶棚和遮阳结构，如体育馆、展览馆等。
膜结构的轻巧和透明性能能够为室内提供舒适的环境，同时又不影响室内的视野和采光。
水立方膜结构还常用于建筑的立面装饰，如商业中心、办公楼等。
膜结构的柔韧性能使得其能够呈现出丰富多样的形状和曲线，为建筑物体增添了美观与艺术感。
水立方膜结构还常被应用于建筑的雨棚和露台结构。
薄膜材料的防水性能能够有效地防止雨水的渗透，保护建筑物体不受损坏。
同时，膜结构的轻巧和柔韧性能也方便了结构的搭建和拆卸，提高了施工的效率。
水立方膜结构作为一种轻巧、透明、柔韧的建筑材料，具备了遮阳、保温和防水等多种功能。
在建筑领域中，它广泛应用于顶棚、立面装饰、雨棚等结构中，为建筑物体提供了良好的环境和美观的外观。
随着科技的发展和材料的创新，相信水立方膜结构将在未来得到更广泛的应用和发展。