天圓地方

歷屆奧運會的主場館多為圓形建筑，“鳥巢”也不例外；方形的“水立方”與之對應，構成了中國傳統文化“天圓地方”的理想境界。與“鳥巢”的鋼結構設計相比，藍色的“水立方”晶瑩剔透，更顯柔美。它們一圓一方，一個陽剛，一個陰柔，形成鮮明對比，極具視覺沖擊力。

鋼結構的“鳥巢”

2008年8月8日晚上8點，舉世矚目的北京奧運會將在新建的國家體育場“鳥巢”正式開幕。“鳥巢”由一系列輻射式鋼結構旋轉而成，因其形狀酷似鳥巢而得名。

“鳥巢”的鋼結構網以透明的膜材料覆蓋，其中包裹著一個土紅色的東西高、南北低的大看臺。在這里，中國傳統工藝中鏤空的手法、陶瓷的紋路、紅色的燦爛與熱烈，與現代最先進的鋼結構設計完美地融合在一起。更令人驚嘆的是，整個“鳥巢”內部沒有一根立柱；它賦予體育場無與倫比的震撼力，它帶動觀眾的興奮情緒，并激勵運動員向更快、更高、更強沖刺。

“鳥巢”的鋼結構重達4.2萬噸，所用鋼材的強度是普通鋼材的兩倍，性能達到最高級別。這些鋼材完全由我國自主創新研發生產。它們集剛強、柔韌于一體，保證了“鳥巢”即使遇上1976年唐山大地震一樣的地震，也不會變形、倒塌。

在“鳥巢”的建造中，最值得一提的是施工的最后也是最重要的一個環節——整體卸載。通俗地說，就是構成“鳥巢”的鋼結構由被外力支撐的狀態，變成完全靠它自己支撐。我國的鋼結構專家和建筑工人以自己的聰明智慧，出色地完成了這一極其艱巨的任務。它向世人宣告：“鳥巢”鋼結構施工中諸多難題都被中國一一破解了。

因功能而產生形象

“鳥巢”的建筑面積25.8萬平方米，從高處遠遠望去就像一個兩頭高中間低的大元寶。“鳥巢”能容納91000個觀眾，其中臨時坐席11000個，賽后可拆除；固定座位數為8萬個，包括200個輪椅看臺座位。“鳥巢”的觀眾容量為德國世界杯主體育場的1.5倍、雅典奧運會主會場的2倍，是目前世界上最大的鋼結構建筑體育館。

“鳥巢”東西方向有6層看臺，南北方向有5層看臺。之所以如此設計，是因為賽場具有方向性。北京奧運會的足球決賽將在“鳥巢”舉行，為了避免運動員受到太陽光直射的影響，足球場必須是南北方向的。這樣一來，東西方向看臺的觀眾可以均衡地看到比賽，座位就可以多放些。

“鳥巢”的看臺是環抱著賽場的收攏結構，上下層之間部分交錯，使得觀眾不論坐在哪里，都和比賽場地中心點之間的視線距離一致。盡管最頂端看臺到賽場中央有數百米的距離，但看臺的傾斜角度都經過精確計算，即使坐在最上層的觀眾，也能清楚地看到比賽。“鳥巢”運用流體力學設計，模擬出91000個人同時觀賽的自然通風狀況，讓所有觀眾都能享有同樣的自然光和自然通風，聽到同樣清晰的場內廣播。

更為匠心獨具的是，“鳥巢”使整個體育場的室外地面微微隆起，將很多附屬設施置于它的下面，節省了向地下挖土方所需的巨大投資。而隆起的地面在室外廣場的邊緣緩緩降落，又依勢筑成了運動員的熱身場地及2000個露天座席，使之與周圍環境有機融合。“鳥巢”沒有任何多余的處理，一切因其功能而產生形象，中外專家對此贊不絕口。

如夢如幻“水立方”

國家游泳中心“水立方”，是北京奧運場館中惟一一個由港澳臺同胞和海外僑胞捐資修建的場館，它表達了全球華人參與北京奧運會的共同心愿。它將承擔2008年北京奧運會的游泳、跳水、花樣游泳、水球等比賽。

與歷屆奧運會大多采用露天泳池舉行游泳比賽不同，“水立方”采用了全封閉式的設計。它占地7.8公頃，由5個游泳區組成，有1.7萬個席位，但卻沒有使用一根鋼筋、一塊混凝土。其墻身和頂篷都是用細鋼管連接而成的，共有1.2萬個節點。藍色的膜結構氣枕像一層皮膚覆蓋了整個建筑，營造出如夢如幻的視覺效果：無論站在場館內外的任何角度，你都能看到一個個緊密相連的“氣泡”構成了一個巨大的立方體。但每個氣枕又都相對獨立，即便其中一個氣枕損壞了，也不會造成整個膜結構“泄氣”。而且，更換損壞的氣枕也非常方便。

“水立方”的泳池深達13米，水溫被控制在28攝氏度，這樣的深度可充分減少來自水溫的干擾，水溫適宜有利于運動員尤其是花樣游泳運動員的發揮。為了讓場內的每個觀眾都能清楚地看到各個角落里的比賽情況，“水立方”不僅對看臺做了很多人性化的處理，而且在安裝屋頂照明設備時，對其角度進行了優化，防止光線投射到水面上產生漩渦，為觀眾提供一個理想的欣賞比賽的環境。此外，在泳池兩側還設置了23.8平米的大屏幕，供觀眾從慢鏡頭中回味比賽的精彩瞬間。

防火、透氣、抗干擾

“水立方”使用的膜質地輕巧，雖然只有2.4毫米厚，但強度卻超乎想象，可以被拉伸到本身的3~4倍。單塊膜結構氣枕充氣后的最大重量達50千克，放上一輛汽車都不會壓壞。715℃以上的燃點保證了膜結構的消防安全，即便被點燃，這種材料在燃燒時也不會擴散，而且無煙，無燃燒物掉落。觀眾可以放心地在“泡泡”的包圍中觀看比賽。

“水立方”高約30米，建筑面積約8萬平方米，由3000多個氣枕組成，覆蓋面積達10萬平方米，是世界上惟一一個完全由膜結構進行全封閉的公共建筑。與玻璃相比，水立方的膜結構可以透進更多的陽光，保證90%的自然光進入場館。因此，場館內部的采光不成問題。“水立方”在屋頂設置了八個自然排風機，可實現館內外空氣流通，解決了17000人同時觀賽時的散熱、透氣問題。

“水立方”頂部有4層氣枕膜，墻體的膜則在2~3層之間。若頂層只有兩層膜，下雨天“水立方”內的人就會感到頭上有人在“打鼓”。在增加了頂部的膜層之后，雨點敲擊頂部薄膜的聲音就不會再對室內的活動造成影響。反復檢測的結果表明，現在的“水立方”即使在下冰雹時使用也沒有噪聲干擾問題。

綠色奧運的典范

在“水立方”的表面，散落著許多閃閃發光的亮點，這些亮點是用來控制館內溫度的鍍點。它們就像一把把小小的遮陽傘，把刺眼的光線和多余的熱量擋在了館外。要想讓“水立方”內保持涼爽的溫度，這些小小遮陽傘的分布就必須十分精確。在陽光照射很少的北面，鍍點密度就稀疏一些，而在西面和東面，由于入射的太陽光較強，鍍點密度就相對大一些。每一張膜上的鍍點數量是以北京市近30年的氣候資料為基礎，通過精密計算確定的。

“水立方”的外膜是一種具有自潔功能的新型環保節能材料。它本身比較光滑，不易沾染灰塵，除了遇上沙塵暴等極端天氣，一般情況下，自然降雨就足以使之清潔如新。它還具有不浸水性——雨水滑過，不留水痕。為了節約寶貴的水資源，“水立方”還專門設計了雨水回收系統，正常情況下一年能回收1萬噸左右的雨水，相當于100戶居民一年的用水量。