國家游泳中心又被稱為“水立方”（Water Cube），位于北京奧林匹克公園內(nèi)，是北京為2008年冬季奧運(yùn)會修建的主游泳館，也是2008年北京奧運(yùn)會標(biāo)志性建筑物之一。它的設(shè)計方案，是經(jīng)全球設(shè)計競賽產(chǎn)生的“水的立方”（[H2O]3）方案。2003年12月24開工，在2008年1月28日竣工。其與國家體育場(俗稱鳥巢)分列于北京城市中軸線北端的兩側(cè)，共同形成相對完整的北京歷史文化名城形象。國家游泳中心規(guī)劃建設(shè)用地62950平方米，總建筑面積65000-80000平方米，其中地下部分的建筑面積不少于15000平方米，長寬高分別為 177m × 177m × 30m。到目前，來自101個國家和地區(qū)的35萬多港澳臺同胞及海外僑胞共捐獻(xiàn)了8.5億人民幣。其中鄭裕彤、鄭家純父子及屬下企業(yè)曾捐贈五千萬元人民幣。

    投資：約為10.2億(各界捐獻(xiàn)約8.5億人民幣)

    建筑面積（㎡）：79532平方米

    座席數(shù)：永久座席為4000個，臨時性座席11000個

    奧運(yùn)會期間的用途：游泳、跳水、花樣游泳 等比賽

    殘奧會期間的用途：游泳、跳水、花樣游泳等比賽

    業(yè)主單位：北京市國有資產(chǎn)經(jīng)營有限責(zé)任公司

    設(shè)計單位：中建設(shè)計聯(lián)合體

    總包單位：中建一局建設(shè)發(fā)展有限公司

    【用途】

    2008年奧運(yùn)會期間，國家游泳中心承擔(dān)游泳、跳水、花樣游泳等比賽，可容納觀眾坐席17000座，其中永久觀眾坐席為6000座，奧運(yùn)會期間增設(shè)臨時性座位11000個(賽后將拆除)。賽后將建成為具有國際先進(jìn)水平的、集游泳、運(yùn)動、健身、休閑于一體的中心。

    【設(shè)計理念】

    “水立方”位于奧林匹克公園B區(qū)西側(cè)，和國家體育場‘鳥巢’隔馬路遙相呼應(yīng)，建設(shè)規(guī)模約8萬平方米，最引人注意的就是外圍形似水泡的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）。ETFE膜是一種透明膜，能為場館內(nèi)帶來更多的自然光，他的內(nèi)部是一個多層樓建筑，對稱排列的大看臺視野開闊，館內(nèi)乳白色的建筑與碧藍(lán)的水池相映成趣。

    國家游泳中心的設(shè)計方案，是經(jīng)全球設(shè)計競賽產(chǎn)生的“水的立方”（[H2O]3）方案。該方案由中國建筑工程總公司、澳大利亞PTW建筑師事務(wù)所、ARUP澳大利亞有限公司聯(lián)合設(shè)計。其中中方設(shè)計者：中建國際(深圳)設(shè)計顧問有限公司總裁、總建筑師趙小鈞、總工程師毛紅衛(wèi)，PTW建筑事務(wù)所的兩名主設(shè)計師為約翰·保林 (John Pauline)與托比·王(Toby Wong)。

    設(shè)計體現(xiàn)出 [H2O]3(“水立方”)的設(shè)計理念，融建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計于一體，設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)獨特，與國家體育場比較協(xié)調(diào)，功能上完全滿足2008年奧運(yùn)會賽事要求，而且易于賽后運(yùn)營。

    設(shè)計理念

    這個看似簡單的“方盒子”是中國傳統(tǒng)文化和現(xiàn)代科技共同“搭建”而成的。中國人認(rèn)為：沒有規(guī)矩不成方圓，按照制定出來的規(guī)矩做事，就可以獲得整體的和諧統(tǒng)一。在中國傳統(tǒng)文化中，“天圓地方”的設(shè)計思想催生了“水立方”，它與圓形的“鳥巢”——國家體育場相互呼應(yīng)，相得益彰。方形是中國古代城市建筑最基本的形態(tài)，它體現(xiàn)的是中國文化中以綱常倫理為代表的社會生活規(guī)則。而這個“方盒子”又能夠最佳體現(xiàn)國家游泳中心的多功能要求，從而實現(xiàn)了傳統(tǒng)文化與建筑功能的完善結(jié)合。

    在中國文化里，水是一種重要的自然元素，并激發(fā)起人們歡樂的情緒。國家游泳中心賽后將成為北京最大的水上樂園，所以設(shè)計者針對各個年齡層次的人，探尋水可以提供的各種娛樂方式，開發(fā)出水的各種不同的用途，他們將這種設(shè)計理念稱作“水立方”。希望它能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，并為人們提供一個記憶的載體。

    為達(dá)此目的，設(shè)計者將水的概念深化，不僅利用水的裝飾作用，還利用其獨特的微觀結(jié)構(gòu)?；?ldquo;泡沫”理論的設(shè)計靈感，他們?yōu)?ldquo;方盒子”包裹上了一層建筑外皮，上面布滿了酷似水分子結(jié)構(gòu)的幾何形狀，表面覆蓋的ETFE膜又賦予了建筑冰晶狀的外貌，使其具有獨特的視覺效果和感受，輪廓和外觀變得柔和，水的神韻在建筑中得到了完美的體現(xiàn)。輕靈的“水立方”能夠奪魁，還在于它體現(xiàn)了諸多科技和環(huán)保特點。合理組織自然通風(fēng)、循環(huán)水系統(tǒng)的合理開發(fā)，高科技建筑材料的廣泛應(yīng)用，都共同為國家游泳中心增添了更多的時代氣息。泳池也應(yīng)用了許多創(chuàng)新設(shè)計，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點池岸，視覺和聲音出發(fā)信號等，這將使比賽池成為世界上最快的泳池。

    創(chuàng)新的外掛材料

    “水立方”不僅是一幢優(yōu)美和復(fù)雜的建筑，她還能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，為人們提供記憶的載體。因此設(shè)計中不僅利用水的裝飾作用，同時還利用其獨特的微觀結(jié)構(gòu)。采用在整個建筑內(nèi)外層包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一種輕質(zhì)新型材料，具有有效的熱學(xué)性能和透光性，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，冬季保溫、冬季散熱，而且還會避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳中心內(nèi)部環(huán)境的侵蝕。

    國際上在建筑使用膜結(jié)構(gòu)時，多用的是PTFE膜，這是一種纖維材料，特點是不透明，但是，使用技術(shù)比較成熟。而“水立方”使用的是ETFE膜，這是一種透明膜，能為場館內(nèi)帶來更多的自然光。在國內(nèi)對這種薄膜結(jié)構(gòu)的理論研究幾乎就是空白。

    2006年德國世界杯主要賽場之一的慕尼黑安聯(lián)體育場也使用了ETFE氣枕式外墻，但與水立方相比，兩者的區(qū)別在于，德國安聯(lián)體育場的氣枕覆蓋面積為6萬平方米，而水立方則達(dá)到為10萬平方米；安聯(lián)運(yùn)動場是單層氣枕并且是規(guī)則排列的，水立方則是雙層氣枕，并且?guī)缀鯖]有形狀相同的兩個氣枕。

    按照設(shè)計方案，水立方的內(nèi)外立面膜結(jié)構(gòu)共由3065個氣枕組成（其中最小的1－2平方米，最大的達(dá)到70平方米），覆蓋面積達(dá)到10萬平方米，展開面積達(dá)到26萬平方米，是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程，也是惟一一個完全由膜結(jié)構(gòu)來進(jìn)行全封閉的大型公共建筑。無論對設(shè)計還是施工、使用都是一個極大的挑戰(zhàn)，對ETFE膜的材料、通風(fēng)空調(diào)、防火、聲、光、電的控制等技術(shù)提出了一個難度很大的課題。

    新型環(huán)保設(shè)計

    游泳中心內(nèi)的游池應(yīng)用了許多創(chuàng)新式的設(shè)計，如把室外空氣引入池水表面，帶孔的終點池岸，視覺和聲音發(fā)出信號等。還有一些高科技設(shè)備，如確定運(yùn)動員相對位置的光學(xué)裝置、多角度三維圖像放映系統(tǒng)等，這些裝置將幫助觀眾更好地觀看比賽。

    在設(shè)計中還充分考慮了環(huán)保的需要。為了減少二氧化碳的產(chǎn)生，在設(shè)計中減少了電的使用。利用太陽能電池提供電力。幅地使用了新型材料，使空調(diào)和照明負(fù)荷降低了20%-30%。另外，游泳中心消耗掉的水分將有80%從屋頂收集并循環(huán)使用，這樣可以減弱對于供水的依賴和減少排放到下水道中的污水。系統(tǒng)對廢熱進(jìn)行回收，熱回收冷凍機(jī)的應(yīng)用一年將節(jié)省60萬度電。還有現(xiàn)代化消防裝置為建筑量身定做，比常規(guī)設(shè)施節(jié)約74%。

    在建筑節(jié)能上，“水立方”的設(shè)計也有獨到之處。在“水立方”總共8萬平方米的建筑面積中，3萬平方米屋頂將使雨水的收集率達(dá)到100%，而這些雨水量相當(dāng)于100戶居民一年的用水量；在光的利用上，由于“水立方”采用了特殊的膜材料和相應(yīng)的技術(shù)，使得該場館每天能夠利用自然光的時間達(dá)到了9.9小時，一年下來，8萬平方米的“水立方”將節(jié)約大量的電力資源。

    科研創(chuàng)新是“水立方”建筑設(shè)計中的一大亮點，它所采用的特殊膜材料、鋼結(jié)構(gòu)，以及室內(nèi)環(huán)境設(shè)計，在奧運(yùn)場館建筑歷史當(dāng)中很多都是空白，因此，科技創(chuàng)新成為 “水立方”建設(shè)工作中的重頭戲，經(jīng)過參建各方共同努力，“水立方”項目中經(jīng)國家有關(guān)部門批準(zhǔn)立項的科研項目達(dá)到10多項，此外，“水立方”的建設(shè)還產(chǎn)生了類似項目的施工驗收標(biāo)準(zhǔn)。

    人性化的設(shè)計細(xì)節(jié)

    “水立方”設(shè)計注重細(xì)節(jié)，充分考慮運(yùn)動員和觀眾需求，體現(xiàn)了北京奧運(yùn)會“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的三大理念。

    作為奧運(yùn)會的比賽場館，國家游泳中心首先要滿足奧運(yùn)會期間的比賽需要。“水立方”的設(shè)計將盡可能的讓運(yùn)動員在這里感到舒適，讓觀眾感到舒適。而這種舒適往往來自很小的細(xì)節(jié)。“水立方”擁有跳水池、比賽池、熱身池，這些池子的水溫及其所在廳的溫度沒有太大的差異，這就為運(yùn)動員穩(wěn)定發(fā)揮創(chuàng)造了良好條件。

    此外，“水立方”在地面的設(shè)計上也花費(fèi)了不少心思，由于比賽池和熱身池中間有一定距離，運(yùn)動員在這兩池之間往往是赤腳往返，“水立方”對這段路程的地面做了特殊、細(xì)致的處理，屆時，“運(yùn)動員走過去都很舒適”，不會覺得腳涼。

    防雷設(shè)計：

    “水立方”與“鳥巢”相似，也是采用了傳統(tǒng)的防雷技術(shù)。 “水立方”的地下及基礎(chǔ)部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上部分是鋼網(wǎng)架，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋通過焊接連接，共同形成了一個立方體的籠子。屋面上，鑲嵌、固定一塊塊充氣枕的是槽形的鋼構(gòu)件，鋼構(gòu)件又寬又厚，與“水立方”四壁的鋼網(wǎng)架焊接為一體，支撐著整個屋頂。雷雨天氣里，這些鋼構(gòu)件的作用更是非同小可。它們一方面作為天溝，收集、排除屋面的雨水；同時又充當(dāng)了接閃器，及時將雷電流引到“籠式避雷網(wǎng)”，保護(hù)整個建筑物的安全。這是一個非常理想的“籠式避雷網(wǎng)”，完全依靠建筑物自身結(jié)構(gòu)中的材料，無須單獨架設(shè)避雷針、做引下線或接地體，屋面沒有突出的避雷針或避雷帶，既經(jīng)濟(jì)美觀又安全可靠。

    抗震設(shè)計：

    “水立方”是典型的外柔內(nèi)剛。外部只看到充氣薄膜，好像弱不禁風(fēng)，而支撐這些薄膜的是堅實的鋼結(jié)構(gòu)，里面觀眾看臺和室內(nèi)建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。“水立方”的墻壁和天花板由1.2萬個承重節(jié)點連接起來的網(wǎng)狀鋼管組成，這些節(jié)點均勻地分擔(dān)著建筑物的重量，使其堅固得足以經(jīng)受住北京最強(qiáng)的地震。“水立方”的地下部分是鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)，在澆筑混凝上的時候，在每根鋼桂的位置都設(shè)置了預(yù)埋件(上部為鋼塊)，鋼結(jié)構(gòu)的鋼柱與這些預(yù)埋件牢固的焊接在一起，就這樣，地上部分的鋼結(jié)構(gòu)與地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成一個牢固的整體。正是靠著優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式和良好的整體性，“水立方”才擁有了“過硬的身體”，達(dá)到了抗震8級烈度的標(biāo)準(zhǔn)。

    【綠色場館】

    綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)，作為北京奧運(yùn)會的三大核心理念，對于北京奧運(yùn)會的各項工作具有綱領(lǐng)性指導(dǎo)意義。三大理念中，首當(dāng)其沖的就是綠色奧運(yùn)。從《北京奧運(yùn)行動規(guī)劃》中對綠色奧運(yùn)的定義不難看出，實現(xiàn)綠色奧運(yùn)的每個環(huán)節(jié)，都需要以人們具有高標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)素養(yǎng)為保障，按照標(biāo)準(zhǔn)來落實各項工作。

    國家游泳中心建設(shè)主要的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)包括熱泵的選用、太陽能的利用、水資源綜合利用、先進(jìn)的采暖空調(diào)系統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)和其他節(jié)能環(huán)保技術(shù)，如采用內(nèi)外墻保溫，減少能量的損失；采用高效節(jié)能光源與照明控制技術(shù)等。這些新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新材料的采用，為我國今后建筑節(jié)能建設(shè)起到了良好的示范作用，還可進(jìn)一步帶動和促進(jìn)我國建筑節(jié)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

    水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)“水立方”，水立方”的外形看上去就像一個藍(lán)色的水盒子，而墻面就像一團(tuán)無規(guī)則的泡泡。這個泡泡所用的材料“ETFE”，也就是我們常說的“聚氟乙烯”。這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳，自清潔能力強(qiáng)。國外的抗老化試驗證明，它可以使用15至20年。而這種材料也很結(jié)實，據(jù)稱，人在上面跳躍也不會損傷它。同時由于自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔，是一種新興的環(huán)保材料。猶如一個個“水泡泡”的ETFE膜具有較好抗壓性，厚度僅如同一張紙的ETFE膜構(gòu)成的氣枕，甚至可以承受一輛汽車的重量。氣枕根據(jù)擺放位置的不同，外層膜上分布著密度不均的鍍點，這鍍點將有效的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降溫的作用。

    【水立方用水節(jié)水方案】

    泳池?fù)Q水自動控制

    為確保“水立方”的水質(zhì)達(dá)到國際泳聯(lián)最新衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，泳池的水將采用砂濾——臭氧——活性炭凈水工藝，全部用臭氧消毒。據(jù)介紹，臭氧消毒不僅能有效去除池水異味，而且可消除池水對人體的刺激。

    此外，泳池?fù)Q水還將全程采用自動控制技術(shù)，提高凈水系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低凈水藥劑和電力的消耗，可以節(jié)約泳池補(bǔ)水量50%以上。此外，泳池和水上游樂池將采用防滲混凝土以防滲漏。

    洗澡水用于沖廁及灌溉

    除了泳池用水，“水立方”的其他用水也十分節(jié)約。洗浴等廢水，將經(jīng)過生物接觸氧化、過濾，再用活性炭吸附并消毒后，用于場館內(nèi)便器沖洗、車庫地面的沖洗以及室外綠化灌溉。僅此一項就可每年節(jié)約用水44530噸水。此外，為了減少水的蒸發(fā)量，“水立方”的室外綠地將在夜間進(jìn)行灌溉，采用以色列的微灌噴頭，建成后可以節(jié)約用水5%。

    衛(wèi)生潔具設(shè)水表計水量

    為盡可能減少人們在使用時對水的浪費(fèi)，“水立方”對便器、沐浴龍頭、面盆等設(shè)備均采用感應(yīng)式的沖洗閥，合理控制衛(wèi)生潔具的出水量，并在各集中用水點設(shè)置水表，計量用水量。預(yù)計通過這些措施，可以節(jié)水10%左右。

    除了浴池用水，“水立方”還將在比賽大廳設(shè)立飲水處，為運(yùn)動員和觀眾提供飲用水。為避免飲水的二次污染，避免浪費(fèi)，“水立方”的飲用水將采用末端直飲水處理設(shè)備。