充满“气泡”的建筑

为迎接2008年奥运会而建造的北京国家游泳中心“水立方”，是一个充满神奇色彩的泡泡王国。它的外部结构由1437块ETFE(四氟乙烯)薄膜材料组成，创造了一个非常吸引人的视觉效果:无论站在体育场内外的任何角度，你都可以看到紧密相连的半透明水泡，但你看不到额外的钢梁。

这些水泡和钢梁是如何融合在一起的？事实上，这座浅蓝色的方形建筑隐藏着自然界中气泡的秘密。

早在100年前，英国物理学家罗德·开尔文就提出了这个“泡沫理论”。他用开尔文定律解释了这样一个问题:由14面三维球体组成的结构具有最小的接触界面。自然界中许多物质的排列都是由这种气泡结构组成的。这一理论最终帮助“水立方”形成了一个复杂的节点，并成为其庞大的钢结构体系的支撑。

“水立方”建筑面积约8万平方米，高度约30米。所用的ETFE由3000多个气垫组成，占地10万平方米，占地26万平方米。它是目前世界上最大、最复杂、最全面的膜结构公共建筑。

虽然“水立方”是一个完全封闭的室内场馆，但其巧妙的设计让它可以“*呼吸”:屋顶安装了自然排气扇，八个自然通风口可以实现场馆内外的空气流通，从而可以将建筑空间内的热量散发出去，实现自然通风，确保17000人在比赛期间的通风问题。

“水立方”的外层膜材料ETFE是一种新型环保节能材料。具有自清洁功能，相对光滑，不易粘附灰尘。除了像沙尘暴这样的极端天气，自然降雨通常足以让它干净如新。

ETFE膜材料具有不浸泡的特性，雨水滑过不会留下水痕。同时，特别设计的“水立方”雨水回收系统一年可回收约1万吨雨水，相当于100户家庭一年的用水量。

在“水立方”的表面，有许多闪亮的亮点，它们是温控电镀点。它们就像小遮阳伞，隔绝和反射光线，阻挡耀眼的光线和体育场的多余热量。在阳光负荷很低的北部，电镀点的密度相对较低，而在西部和东部，由于强入射阳光，电镀点的密度相对较高。为了保持“水立方”的凉爽，这些小雨伞的分布必须非常精确。设计师根据北京近30年的气候数据进行了精确的计算，最终确定了每层薄膜上所需电镀点的面积。