水立方结构分析[研究材料]

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水立方结构特点

水立方结构特点水立方是北京奥运会的主要场馆之一，也是一座具有代表性的建筑。

它的建筑结构极为特殊，采用了许多独特的设计元素，使其成为了一座现代建筑的典范。

水立方的外观形状非常独特，它的建筑风格是结合了中国传统文化和现代建筑的设计元素，整座建筑呈现出一种流线形的感觉。

水立方的外部立面采用了透明的PTFE膜材料，整座建筑在日光照射下呈现出一种闪闪发光的效果，非常引人注目。

同时，建筑的设计还融合了水的元素，让整座建筑看上去就像是一座大型的水晶宫殿。

水立方的内部结构同样非常独特。

整座建筑的内部采用了模块化的设计方式，许多构件都是由小型的单元组合而成。

建筑内部的水池也是采用了模块化的设计，水池中的水可以在各个模块之间流动，形成一个连续的水流线。

水立方的内部还配备了各种先进的技术设备，如大型LED屏幕、音响系统等，可以满足各种类型的文艺演出和活动需求。

水立方的结构设计也非常精细。

整座建筑采用了一种钢结构框架体系，支撑着外部的透明膜材料。

建筑的钢结构采用了先进的三维模拟技术，确保了建筑的稳定性和安全性。

水立方的内部结构也非常复杂，各种构件之间的连接采用了高强度的螺栓连接方式，确保了建筑的稳定性和安全性。

水立方的设计理念也非常独特。

整座建筑的设计灵感来自于中国传统文化中的水元素，同时也体现了现代建筑技术的精髓。

建筑还采用了许多节能环保的技术，如太阳能发电、雨水收集利用等，让整座建筑在环保方面也具有一定的代表性。

水立方是一座极具代表性的现代建筑，它的设计结构非常特殊，采用了许多独特的设计元素。

整座建筑的外观形状独特、内部结构精细、结构设计先进、设计理念独特，体现了现代建筑技术的精髓和中国传统文化的精神，是一座非常成功的建筑作品。

水立方结构

对“水立方”工程结构体系选型的分析一，工程概况：国家游泳中心又被称为“水立方”，2008年北京奥运会标志性建筑物之一，位于北京奥林匹克公园内。

“水立方”由中方建筑师提出的方型建筑造型体现了与国家体育场(“鸟巢”) 的和谐共生, 由ARUP 工程师创造的摹仿水泡组合形式的全新结构形式，具有高度重复性又呈现出一种随机无序的总体感觉，屋面和墙体内外统一采用ETFE 充气枕覆盖，整体建筑形态简洁纯朴而又富于变化。

“水立方”的平面尺寸为176.538m×176.538m，高度约31m，地下2层，地上主体单层、局部5层。

建筑外包钢结构屋盖和墙体采用新型多面体空间刚架结构,屋盖厚71211m，墙体厚31472m 和51876m。

墙体底部支承于11009m(外墙落地墙) 和61350m(内墙及门洞) 标高的钢板2混凝土组合梁平台上。

“水立方”的覆盖结构采用ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物) 充气枕结构，屋盖和墙体的内外表面均覆以ETFE 充气枕，最大的单个气枕面积约71㎡、跨度9m 左右,ETFE 膜材的用量约30万平方米。

水立方建筑造价约10.2亿，自101个国家和地区的35万多港澳台同胞及海外侨胞共捐献了9.4亿人民币。

其中郑裕彤、郑家纯父子及属下企业曾捐赠五千万元人民币。

奥林匹克比赛大厅平面图多功能厅平面图二，建筑特色及材料应用：1)建筑风格：这个看似简单的“方盒子”是中国传统文化和现代科技共同“搭建”而成的。

中国人认为，没有规矩不成方圆。

在中国传统文化中，“天圆地方”的设计思想催生了“水立方”，它与圆形的“鸟巢”——国家体育场相互呼应。

在中国文化里，水是一种重要的自然元素，设计者将水的概念深化，还利用其独特的微观结构。

基于“泡沫”理论的设计灵感，他们为“方盒子”包裹上了一层建筑外皮，上面布满了酷似水分子结构的几何形状，表面覆盖的ETFE膜又赋予了建筑冰晶状的外貌，使其具有独特的视觉效果和感受，轮廓和外观变得柔和，水的神韵在建筑中得到了完美的体现。

水立方结构特点

水立方结构特点1. 介绍水立方是位于中国北京奥林匹克公园的一个建筑，是2008年北京奥运会的游泳比赛场馆。

它以其独特的建筑造型和创新的结构设计而闻名于世。

本文将深入探讨水立方的结构特点。

2. 外观设计水立方的外观设计灵感来源于水的分子结构。

建筑采用了透明的膜结构，并使用了蓝色的光线照射，形成了一种水波纹的效果，给人一种清新凉爽的感觉。

水立方由四个主要的外部立面构成，每个立面上都有大型的泡泡窗口，增加了建筑的透明感。

3. 结构材料水立方的结构采用了先进的材料和技术。

建筑主体结构主要由钢结构和膜材料组成。

钢结构使用了大量的空心钢管和钢板，使得整个结构更加坚固和稳定。

膜材料则用于覆盖建筑的外部立面，提供了透明性和光线传递性。

这种结构材料的选择不仅降低了建筑的重量，也提高了结构的刚度和稳定性。

4. 内部结构水立方的内部结构设计非常独特。

游泳馆的主要支撑结构是一个类似于网格的三维结构，由钢材组成。

这种结构不仅能够承受水的重量，还能够分散荷载，保证了建筑的稳定性。

内部结构的设计还考虑到了人流量的分布和游泳池的布局，以及观众席和其他功能区的位置，使游泳馆的使用更加便捷和高效。

5. 抗震设计水立方作为一座地震频发地区的建筑，其抗震设计非常重要。

建筑采用了多种抗震措施，如增加了钢结构的强度和刚度，采用了抗震支撑系统，以及合理布置了防火墙和防震隔离带等。

这些措施有效地提升了建筑的抗震能力，使其能够在地震发生时保持稳定和安全。

6. 可持续发展水立方的结构设计也注重了可持续发展的原则。

建筑利用了太阳能和地热能等可再生能源，减少了能源消耗。

同时，膜材料的使用也降低了建筑的能耗。

此外，水立方还采集了雨水，用于冲洗厕所和灌溉周围的植物。

这些举措使水立方成为一个环保和可持续的建筑。

7. 总结水立方的结构特点主要体现在外观设计、结构材料、内部结构、抗震设计和可持续发展方面。

其独特的建筑造型和先进的结构设计使其成为一座世界级的建筑，不仅体现了人类创新和科技进步的成果，也对未来建筑设计提供了有价值的借鉴。

水立方建筑材料

水立方建筑材料水立方是2008年北京奥运会的标志性建筑之一，也是一个兼具艺术与科技的建筑奇迹。

它的外观犹如一个晶莹剔透的水晶立方体，给人一种清新透明的美感。

而要实现这样的建筑效果，离不开高科技的建筑材料。

首先，水立方的外墙材料采用了特制的ETFE薄膜。

ETFE薄膜是一种高性能塑料材料，具有极高的透光性和耐候性。

它不仅可以有效地隔热隔音，还能够抵御紫外线的侵蚀，保持建筑物外观的清晰和透明。

同时，ETFE薄膜的轻质特性也大大减轻了建筑物的自重，有利于结构的稳定和安全。

其次，水立方的骨架结构采用了大跨度的空间钢结构。

这种结构不仅能够支撑起整个建筑物的重量，还能够在不增加过多柱子的情况下，实现大空间的无柱设计。

这样不仅增加了建筑内部的空间利用率，还使得建筑外观更加通透、开阔。

除此之外，水立方的地面材料也是经过精心选择的。

为了达到水立方的特殊效果，地面采用了特制的透明玻璃材料。

这种玻璃材料既能够承受人员和设备的重量，又能够让光线透过，让整个建筑显得更加通透、明亮。

在室内装饰方面，水立方也采用了大量的特殊材料。

例如，室内的泳池墙壁采用了特制的玻璃纤维材料，这种材料既具有良好的抗压性，又能够让水流通过，形成独特的水流效果。

而在室内的各种装饰材料中，也大量运用了具有透明、亮泽效果的材料，使得整个室内空间充满了动感和活力。

总的来说，水立方作为一座兼具艺术与科技的建筑奇迹，离不开高科技的建筑材料的支持。

ETFE薄膜、空间钢结构、特制玻璃材料等，为水立方的建筑效果提供了重要的支持。

这些材料的运用不仅使得水立方建筑物本身具有了独特的美感，还为人们提供了一个兼具艺术与科技的观赏空间。

水立方的成功建造，也为未来的建筑设计提供了宝贵的经验和借鉴。

《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
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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。

国家游泳中心水立方结构分析

国家游泳中心水立方结构分析国家游泳中心水立方结构分析姓名:岳敏学号:1101103-21指导老师:蒋毅主要内容一、工程概况二、多面体刚架结构的几何、受力分析三、ETFE膜结构材料、力学性能分析四、荷载与结构整体受力分析1、工程概况本工程的建筑造型为“充满水的立方体”，平面尺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。

1、三维空间的最有效分割十九世纪末，爱尔兰数学家Lord Kelvin提出这样一个问题:如果将三维空间细分为若干个小部分，并且每个部分体积相等但要保证接触面积最小，那么这些细小的部分应该是什么形状,” 1993年，爱尔兰教授Denis Weaire和Robert Phelan提出一种解答:在一个组合体系中设置6个十四面体和2个十二面体，两者共有三种表面形状，一种六边形和两种五边形，棱边有四种边长，有三种角点形式(如图1)。

这种空间者虽不能被认定为最终解答，却是三维空间最理想的空间组合结构。

如果将这样的解答延伸到建筑、结构领域，无疑会给材料的节约与经济带来很大的优势。

这是Weaire-Phelan(下称W-P)多面体组合成为国家游泳中心的原因之一。

2、整体结构的生成该结构最基本的特点是其几何构成不同于传统的空间网架结构，传统的网架结构都是由简单的基本单元(三角锥，四角锥等)组合而成。

而该结构以由W-P气泡衍生改良得到的多面体为基本单元，进行空间阵列，形成一个比“水立方”的实际体量大得多的空间多面体阵列结构。

这种经过阵列而未经旋转即进行切割得到的平板型多面体空间刚架结构的俯视图，上下弦图案一致，非常简洁。

水立方材料

水立方材料水立方材料是奥林匹克公园的一部分，也是2008年北京奥运会的游泳比赛场馆，位于奥林匹克公园的北部，与鸟巢相邻。

下面将对水立方的材料进行介绍。

水立方的外立面由ETFE（氟碳聚合物）材料构成，ETFE是一种透光的材料，具有优越的耐候性能和抗紫外线能力。

这种材料的特点是轻质、高透光、耐腐蚀和抗紫外线，可以有效保护场馆内的游泳运动员和观众免受紫外线的伤害。

水立方的外立面设计上模仿了水泡的形态，使整个建筑显得非常独特。

在水立方内部，采用了多种材料。

首先，游泳池的主体结构由钢筋混凝土建成，这种材料具有良好的强度和耐久性，能够承受大量的水压和游泳选手的运动冲击力。

其次，游泳池的墙面和底部采用了独特的滑石材料，这种材料具有光滑的表面和良好的防滑性能，可以提供良好的游泳体验。

此外，水立方内部还使用了一种名为Wavegrip的材料，它是一种塑料制品，能够有效减少水流的阻力，提高游泳速度。

除了主体结构和内部材料，水立方还包括一些附属设施和装饰材料。

例如，观众看台和赛场内的座椅采用了耐磨耐候的塑胶材料，可以提供舒适的观赛体验。

此外，水立方的赛场内部还装饰了大量的玻璃材料，这些玻璃面板能够将室外的阳光引入室内，使整个赛场明亮而温暖。

水立方的材料选择不仅考虑了功能需求，还注重了环保性和可持续发展。

例如，水立方的外立面材料ETFE可以进行回收和再利用，减少了对环境的影响。

此外，水立方还采用了一些节能措施，如太阳能光伏板和地热能利用系统，以减少能源消耗。

总体而言，水立方材料的选择体现了对建筑结构、功能需求和可持续发展的综合考量。

这些材料的使用不仅提供了功能性的保证，还赋予了水立方独特的外观和优秀的环保性能。

水立方的材料

水立方的材料
水立方是2008年北京奥运会的标志性建筑，也是一个集体育、休闲、娱乐为
一体的综合性场馆。

它的外观设计独特，给人一种清新、透明的感觉，而这种感觉正是由水立方的材料所赋予的。

水立方的材料是怎样的呢？让我们一起来了解一下。

首先，水立方的外墙面材料是由特制的气垫膜构成的。

这种气垫膜选用了一种
叫做ETFE的材料，它是一种高性能的聚合物材料，具有优异的耐候性和透光性。

这种材料不仅可以有效地隔热隔音，还可以抵御紫外线的侵蚀，使得水立方在长时间的使用过程中能够保持外观清新、明亮。

其次，水立方的内部结构材料也是非常特别的。

它采用了大量的钢结构和玻璃
材料，这些材料不仅保证了建筑的稳固性和安全性，还使得整个场馆内部充满了透明感。

在白天，阳光可以透过玻璃材料照射到室内，使得水立方的内部空间充满了自然的光线，给人一种开放、舒适的感觉。

在夜晚，灯光透过玻璃材料照射出来，使得水立方变得璀璨夺目，成为北京城市夜景的一道亮丽风景线。

最后，水立方的地面材料也是经过精心选择的。

它采用了一种叫做水磨石的材料，这种材料不仅具有很好的耐磨性和防滑性，还具有很好的装饰效果。

水磨石的颜色和纹理丰富多样，可以根据设计师的要求进行定制，使得整个场馆的地面看起来既美观又实用。

总的来说，水立方的材料选择经过了精心的考量和设计，既满足了建筑的功能
需求，又赋予了建筑独特的外观和气质。

这些材料的运用使得水立方成为了一座集美观、实用、环保为一体的建筑，也成为了北京城市的一张名片。

相信随着科技的不断进步和材料的不断创新，未来的建筑材料将会为我们带来更多的惊喜和美好。

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

水立方的材料

水立方的材料
首先，水立方的外墙采用了特制的 ETFE 薄膜材料。

ETFE 是一种高性能聚合
物材料，具有优异的透光性和耐候性，能够有效地抵御紫外线和自然风化的侵蚀。

这种材料的主要特点是轻质、透明、耐用，而且还具有自清洁功能，能够在雨水冲刷下自动清洁表面，保持建筑外墙的清洁和透明。

因此，ETF E 薄膜成为了水立方外墙的理想材料。

其次，水立方的结构主体采用了钢结构和玻璃材料。

钢结构作为建筑的骨架，
具有高强度和耐久性，能够承受大风荷载和地震荷载，保证了建筑的整体稳定性。

而玻璃材料则被广泛运用在水立方的内部空间，不仅能够实现室内外的视觉交流，还能够有效地利用自然光线，为游泳馆提供良好的采光条件。

此外，水立方的屋顶采用了透明的 ETFE 膜材料，使得室内游泳馆能够充分享
受自然光线的照射，节约了大量的能源消耗。

这种材料的透光性能非常出色，能够将阳光透过屋顶直射到室内，为游泳者营造出一种舒适、明亮的游泳环境。

最后，水立方的地面铺设了特制的防滑瓷砖。

这种瓷砖具有良好的防滑性能，
能够有效地防止游泳者在走道和更衣室等地方发生滑倒事故，保障了游泳者的安全。

同时，这种瓷砖还具有抗污染、易清洁的特点，能够保持地面的清洁和整洁。

总的来说，水立方的材料选择充分考虑了建筑的功能需求和环境要求，采用了
一系列优质的、环保的材料，使得整个建筑在外观、结构和功能上都达到了极高的水平。

水立方的建造不仅是对建筑工程技术的挑战，更是对材料科学的创新和突破，为今后的建筑设计和材料应用提供了宝贵的经验和借鉴。

水立方结构分析课件

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建筑学2班刘凯翔 10310208 建筑学2班闫伟 10310211
支撑结构
“水立方”的钢结构最大的特点就是不规则该结构最基本的特点是其几何构成不同于传统的空间网架结构，传统的网架结构都是由简单的基本单元（三角锥，四角锥等）组合而成，而该结构以由气泡衍生改良得到的多面体为基本单元，进行空间阵列。
钢结构高度：30.587m 支承形式：钢结构墙体周边支承于钢板组合砼框架梁
多角柱状体按照一定规律组合
12面体和14面体无限重复增多，在XYZ轴上不同角度扭转形成有规律的形状
立面随机性的形成
因为建筑形体为规则的立方体，当那些多角柱状体经过扭转重复组合后形成结构体时，还要根据建筑体量——长、宽、高——的要求去切割，所以整个建筑结构看似没有规律
多面体组合构成的基本结构沿三个正交坐标轴是有规律的重复的。因此，尽管外观呈现随机分布状态，但实际上这种结构是建立在高度重复的基础上的。这个阵列组成的无限空间内部只包含三个不同的表面、四种不同长度的边线和三种不同的节点。这种结构上的高度重复无疑有利于对空间结构的建造。同时，这种新型空间结构体系具有节点汇交杆件少的明显特征，每个节点的汇交杆件仅为四根。而普通钢架结构中单个节点汇交杆件最少的蜂窝型三角锥网架为六根，在这种传统情况下，杆件在空间坐标上的定位是一个技术性的难题，而且费工费时，同时，多个杆件连接在一个节点上，对于节点处杆件位置的预留问题也提出了很高的要求。而这两个问题在该新型空间结构中得到了很好的解决。
水立方结构分析
1、工程概况
国家游泳中心“水立方”位于奥林匹克大道西侧，与国家体育馆“鸟巢”隔路相望。其建筑造型体现了与鸟巢的和谐共生。这一设计模仿水分子的结合形式，具有高度的重复性，同时体现了随机无序的结构美感。屋面和墙体的维护结构采用ETFE充气枕。结构的随意自然与材料的纯净统一勾画出水立方独特的美感。

水立方建筑结构详解

新型多面体空间刚架结构最基本的
特点是其几何构成不同于传统的空间。
传统网格结构都是由简单基本单元(例
如三角锥，四角锥等)组合而成,而这种
新结构则由复杂的类WP多面体单元填
充的实体减去不需要的空间而得到，
基本类WP多面体单元一个角点(即结
构中的节点)上只有四条边(即结构中的
杆件)与之相连,而传统网架一个节点上
3)建筑节能：在设计中还充分考虑了环保的需要。为了减少二氧化碳的产生，在设计中减少了电的使用。利用太阳能电池提供电力。大幅地使用了新型材料，使空调和照明负荷降低了20%-30%。另外，游泳中心消耗掉的水分将有80%从屋顶收集并循环使用，这样可以减弱对于供水的依赖和减少排放到下水道中的污水。系统对废热进行回收，热回收冷冻机的应用一年将节省60万度电。还有现代化消防装置为建筑量身定做，比常规设施节约74%。
三，结构选型和受力体系分析：
1)多面体空间钢架结构的构造分析:国家游泳中心工程地上钢结构墙体和屋盖为新型多面体的空间钢架结构体系，多面体的空间钢架结构几何构成的理论基础是“气泡理论”，即用两种不同的单元体，一种是14面体，另
外一个为12面体，将三维空间细分为若干小部分，每个部分的体积相等但保证接触表面积均最小” 这种多面体组合被称为wp多面体。如图所示：
2)设计特色：“水立方”是先进的环保节能ETFE(四氟乙烯)膜材料。“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，
堪称世界之最。除了地面之外，外表都采用了膜结构。 ETFE薄膜的使用在国内尚属首次,但过去20年内,由于这
水立方”占地7.8公顷，却没有使用一根钢筋，一块混凝土。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。

水立方结构分析[研究材料]

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2
本工程的建筑造型为“充满水的立方体”，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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材料优势
抗拉性能好，在产生脆性破坏之前，可以拉伸 300%~400%，这样就能够保证遇到强对流天气或者外部硬质物体和其发生碰撞时能够抵御外部的作用力
重量只有同面积玻璃的1\10 难燃材料，防火B1级，自熄性
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ETFE薄膜气泡可在现场外预制，并装在面板上。面板通过独立于支撑结构的可调部件进行提升，并装配在立面上。当面板就位后，将为气泡充气的通风管附着在面板上，并连接到气泵进行充气。
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国家游泳中心
水立方
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1、工程概况
国家游泳中心“水立方”位于奥林匹克大道西侧，与国家体育馆“鸟巢”隔路相望。其建筑造型体现了与鸟巢的和谐共生。这一设计模仿水分子的结合形式，具有高度的重复性，同时体现了随机无序的结构美感。屋面和墙体的维护结构采用ETFE充气枕。结构的随意自然与材料的纯净统一勾画出水立方独特的美感。
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支撑结构
“水立方”的钢结构最大的特点就是不规则该结构最基本的特点是其几何构成不同于传统的空间网架结构，传统的网架结构都是由简单的基本单元（三角锥，四角锥等）组合而成，而该结构以由气泡衍生改良得到的多面体为基本单元，进行空间阵列。

水立方空间组合论分析

美结合，为人类创造更加美好的生活环境
水立方的功能性和创新性
第7单元
水立方的功能性和创新性
水立方不仅在视觉上给人留下深刻印象，其功能性和创新性也同样出色。这个建筑的各个部分都经过精心设计，以满足奥运会期间的各种需求。例如，比赛场地可以根据不同运动项目的要求进行快速转换，从游泳到跳水，从田径到体操，这种灵活的场地设计使得水立方能够高
C
本文将通过对水立方空间组合的深入分析，来探讨其背后的建筑理念和
设计灵感
引言
第1单元
在北京市中心的奥林匹克公园内，水立方如同一个巨大的水泡，安静地躺在碧绿的草坪上
引言
这个拥有3000吨重量的建筑，是由1.1万块 ETFE膜材料拼接而成，每块膜的尺寸和形状都不尽相同
这样的设计使得阳光可以透过这些半透明的材料洒进场馆，为内部带来自然的光线
水立方空间组合论分析
1 引言 3 内部空间 5 结论 7 水立方的功能性和创新性 9 结语
-
2 建筑外观 4 可持续性 6 后记 8 水立方的社会影响
水立方空间组合论分析
A
水立方，这个充满未来感的建筑，是北京奥运会期间最引人注目的场
馆之一
B
它以独特的空间组合和建筑风格，展现了人类对建筑美学的深刻追求
第9单元
结语
总的来说，水立方是现代建筑的杰作，它集美观、功能性和创新性于一身
通过对其空间组合的深入分析，我们可以看到人类对建筑美学的深刻追求和对未来的向往
在未来，我们期待看到更多的建筑作品像水立方一样，将科技与艺术完美结合，为人类创造更加美好的生活环境
-
THANKS
第8单元

水立方建筑材料

水立方建筑材料水立方是2008年北京奥运会的标志性建筑，也是一座集合了现代科技和建筑工艺的杰作。

作为一座拥有独特外观和功能的建筑，水立方的建筑材料也是其设计和建造过程中的关键因素之一。

本文将对水立方建筑材料进行详细介绍，包括其选材原则、结构特点以及在建筑中的应用。

首先，水立方的建筑材料选择上充分考虑了建筑的功能需求和外观效果。

在外立面的设计中，选择了一种名为PTFE的高分子材料，这种材料具有优异的耐候性和透光性，使得水立方在夜晚能够呈现出璀璨的灯光效果。

同时，PTFE材料还具有自清洁功能，能够有效抵抗污染物的附着，保持建筑外观清洁。

其次，水立方的主体结构采用了大量的钢结构和玻璃材料。

钢结构在建筑中起到了支撑和连接的作用，使得整个建筑能够承受风荷载和地震作用。

而玻璃材料则被广泛应用于水立方的内部空间，例如游泳馆和休息区。

透明的玻璃材料不仅能够提供充足的自然光线，还能够让游客在室内欣赏到室外的景色，增强了空间的开放感和通透感。

此外，水立方的建筑材料还充分考虑了环保和可持续发展的因素。

在选材过程中，设计师和工程师们选择了大量可回收材料和节能材料，以降低建筑对自然资源的消耗。

例如，水立方的屋顶采用了太阳能板，能够将太阳能转化为电能，为建筑提供部分能源。

此外，建筑中还采用了大量的节能玻璃材料和隔热材料，减少了建筑的能源消耗。

总的来说，水立方的建筑材料选择和应用充分体现了现代建筑技术和材料科学的发展水平。

在建筑外观和功能性的设计中，兼顾了美观、实用和环保的要求，为奥运会留下了一座永恒的建筑艺术品。

希望水立方的建筑材料经验能够为今后的建筑设计和施工提供借鉴，推动建筑行业朝着更加环保、智能和美观的方向发展。

水立方结构分析

材料性能
1. 阻燃材料，熔点为275摄氏度 2. 优秀的隔热保温性能 3. 良好的自洁性 4. 轻质，每层仅0.2MM厚 5. 良好透光性能 6. 正常使用寿命30年。
材料优势
抗拉性能好，在产生脆性破坏之前，可以拉伸 300%~400%，这样就能够保证遇到强对流天气或者外部硬质物体和其发生碰撞时能够抵御外部的作用力
重量只有同面积玻璃的1\10 难燃材料，防火B1级，自熄性
ETFE薄膜气泡可在现场外预制，并装在面板上。面板通过独立于支撑结构的可调部件进行提升，并装配在立面上。当面板就位后，将为气泡充气的通风管附着在面板上，并连接到气泵进行充气。
游泳中心结构除主体“多面体空间刚架结构”外，其下
多4面体无限重复增多，在XYZ轴上不同角度扭转形成有规律的形状
立面随机性的形成
因为建筑形体为规则的立方体，当那些多角柱状体经过扭转重复组合后形成结构体时，还要根据建筑体量——长、宽、高——的要求去切割，所以整个建筑结构看似没有规律
多面体组合构成的基本结构沿三个正交坐标轴是有规律的重复的。因此，尽管外观呈现随机分布状态，但实际上这种结构是建立在高度重复的基础上的。这个阵列组成的无限空间内部只包含三个不同的表面、四种不同长度的边线和三种不同的节点。这种结构上的高度重复无疑有利于对空间结构的建造。同时，这种新型空间结构体系具有节点汇交杆件少的明显特征，每个节点的汇交杆件仅为四根。而普通钢架结构中单个节点汇交杆件最少的蜂窝型三角锥网架为六根，在这种传统情况下，杆件在空间坐标上的定位是一个技术性的难题，而且费工费时，同时，多个杆件连接在一个节点上，对于节点处杆件位置的预留问题也提出了很高的要求。而这两个问题在该新型空间结构中得到了很好的解决。

建筑工程实例分析——水立方

建筑工程实例分析——水立方摘要：国家游泳中心作为2008年北京奥运会的重要场馆，以其独特的建筑外形吸引着全球的目光。

“水立方”采用新型多面体空间结构，并在单纯被切割的空间结构上加以优化，形成了特殊的空间结构。

建筑的外表面全部由ETFE充气膜覆盖，建筑充分利用ETFE充气膜的优势，细化膜结构的构造，形成完整、封闭，具有良好物理性质的使用空间。

本文从“水立方”这一建筑实例出发，着重分析建筑的多面体空间结构，和特殊的膜结构，以及在膜结构基础上进行的排水、保温、隔热、隔声构造处理。

关键词：水立方多面体空间结构 ETFE膜结构1 工程概况国家游泳中心位于奥林匹克大道的西侧，占地61295㎡，在国家主体育场以西约200m。

由中建总公司牵头、联合中建国际(深圳) 设计顾问有限公司、澳大利亚PTW 建筑师事务所和悉尼ARUP 工程顾问有限公司组成的设计联合体提交的“水立方”方案在严格的国际竞赛中胜出成为国家游泳中心的实施方案。

“水立方”的平面尺寸为176.538m×176.538m，高度约31m，地下2层，地上主体单层、局部5层。

建筑外包钢结构屋盖和墙体采用新型多面体空间刚架结构,屋盖厚71211m，墙体厚31472m 和51876m。

墙体底部支承于11009m(外墙落地墙) 和61350m(内墙及门洞) 标高的钢板2混凝土组合梁平台上。

上：赛后座位工程区位下：赛时座位2 多面体空间钢架结构的构造分析国家游泳中心工程地上钢结构墙体和屋盖为新型多面体的空间钢架结构体系，多面体的空间钢架结构几何构成的理论基础是“气泡理论”，即用两种不同的单元体，一种是14面体，另外一个为12面体，将三维空间细分为若干小部分，每个部分的体积相等但保证接触表面积均最小”这种多面体组合被称为wp多面体。

水立方结构分析

抗拉性能好，在产生脆性破坏之前，可以拉伸 300%~400%，这样就能够保证遇到强对流天气或者外部硬质物体和其发生碰撞时能够抵御外部的作用力重量只有同面积玻璃的1\10 难燃材料，防火B1级，自熄性
ETFE薄膜气泡可在现场外预制，并装在面板上。面板通过独立于支撑结构的可调部件进行提升，并装配在立面上。当面板就位后，将为气泡充气的通风管附着在面板上，并连接到气泵进行充气。

立面的双层表皮结构由一系列小的单元组成，每个单元外面都覆盖着一层薄膜——双层聚四氟乙烯（ETFE).
材料性能

1. 阻燃材料，熔点为275摄氏度 2. 优秀的隔热保温性能 3. 良好的自洁性 4. 轻质，每层仅0.2MM厚 5. 良好透光性能 6. 正常使用寿命30年。
材料优势
游泳中心结构除主体“多面体空间刚架结构”外，其下部还设置了全现浇钢筋混凝土池结构作为游泳池和跳水池。空间刚架结构将荷载传递到混凝土结构上，再由此结构传至基础。
国家游泳中心设计新颖，尤其是结构的设计史无前例，是建筑结构界的创举。该结构从无限等体积肥皂泡阵列几何图形学获得起源，经过组合、阵列、旋转、切割等过程，创造性的设计出了无先例、无规范、无标准的“三无”新型空间多面体延性刚架结构。这一新型空间结构体系具有构成简单、重复性高、汇交杆件少、节点种类少等特点，简化了施工过程。另一方面，“水立方”还大胆使用了ETFE膜材料作为维护结构，形成独特的美学效果。
本工程的建筑造型为“充满水的立方体”，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。

水立方调研报告

“水立方”屋盖上下表面和墙体内外表面的多边
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形图案既具有重复性而又能保持一个随机无序的总体感觉，这种效果是将Weaire—Phelan 多面体旋转一定角度后再切割形成的。立面与屋顶的颜色、质感通过灯光的模拟展现出波光荡漾的视觉效果。手段简单而效果奇特，值得建筑师借鉴。
依附于建筑主体钢结构上(图4)。
气枕是表面密封系统并作为主要防水层。铝质支撑框架与钢结构绝缘，并采用硅胶衬垫
连接。带图案的半透明内涂层能够实现一定程度的热能和日光控制。根据内部空间的使用功
能，内表面会有不同的透明度，这是通过在多层膜层上印刷图案来实现的。ETFE 膜材料表
面印刷图案为圆点．直径 16mm，密度为 10％、20％、30％、50％和 65％，分别位于屋面和
在东南主入口的上方，为前来感受、体验、触摸泡泡的游客提供了一个极具梦幻色彩的空间——“泡泡吧”，人们在这里可以最大程度体验到泡泡所赋予这栋建筑的无穷魅力。
剖面一剖面二奥运会期间剖面奥运会后剖面入口门厅比赛大厅
三、建筑结构形式与立面造型
本工程下部结构采用钢筋混凝土筒体剪力墙-框架扁梁-大板体系，上部屋面和墙体结构采用基于 Weaire-Phelan 多面体理论生成的空间刚架结构，支承于 1.200m 及 6.400m 标高的钢筋混凝土平台，结构剖面见下图。
运用新的结构形式与膜材料，将现代科技与传统价值观念充分揉合，展现出了强大的表现力
与震撼力，为2008年北京奥运会写下浓墨重彩的一笔。
关于水的立面
泡泡吧钢结构
二层观众通道
热身池