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在中國的建筑界，國家游泳中心即“水立方”不僅在設(shè)計上體現(xiàn)了創(chuàng)新，在材料上也應(yīng)用了備受建筑界關(guān)注的膜材料(
ETFE——乙烯四氟乙烯共聚物)，ETFE新型環(huán)保節(jié)能的膜材料被應(yīng)用在“水立方”的外墻和屋頂。
多方考量 選中ETFE
“當(dāng)初做了許多不同材料試驗，包括
玻璃、
陽光板、
玻璃鋼等，但是這些材料的重量、跨度等無法達(dá)到‘水立方’的設(shè)計需要。”中建國際北京設(shè)計顧問有限公司結(jié)構(gòu)工程師張欣表示，比如跨度方面，“水立方”的立面與屋面上的氣枕最大達(dá)到了90平方米，其他材料的極限尺寸無法達(dá)到，而用完全整片的材料做上去，也會影響“水立方”的
氣泡效果。曾經(jīng)想用玻璃鋼，但玻璃鋼無法達(dá)到要求中的理想透光效果。
“水立方”項目德方負(fù)責(zé)人、北京泰克斯隆科技發(fā)展公司項目經(jīng)理韓更贊指出，ETFE最早在建筑方面應(yīng)用的是歐洲，主要用于建筑的
采光帶、游泳池及嬉水樂園。此膜材已經(jīng)經(jīng)歷了30年抗氣候檢驗，到目前為止沒有退化變質(zhì)跡象。這些測試包括膜屋頂系統(tǒng)置于高紫外線
輻射地區(qū)和特別的高污染區(qū)，并且此膜材不需要任何化學(xué)
添加劑來
防腐，因其本身有很強(qiáng)的紫外線穿透性同時不受紫外線侵蝕。
自2005年參與“水立方”
幕墻工程設(shè)計和建設(shè)的張欣談起ETFE就贊不絕口，“它的優(yōu)點非常多，它的特性使設(shè)計得以實現(xiàn)。”張欣表示，這個材料研制本意是應(yīng)用于太空中的空間站、航天飛機(jī)等，因為此材料不怕陽光照射，使用年限較長，不用經(jīng)常更換。上世紀(jì)80年代初被應(yīng)用到建筑物上，首次應(yīng)用在荷蘭一家動物園的屋頂結(jié)構(gòu)，其承包商也是目前“水立方”的承包商，即北京泰克斯隆科技發(fā)展公司，后來相繼在歐洲出現(xiàn)了很多類似的建筑物。大多數(shù)已落成的建筑物使用ETFE氣枕作為
天窗（詞條“天窗”由行業(yè)大百科提供）或植物園的外墻和屋頂，主要原因是它具有非常好的
采光（詞條“采光”由行業(yè)大百科提供）特性、質(zhì)量輕不需要復(fù)雜的支撐系統(tǒng)，可以最大限度地保證建筑師要求的視覺通透感。
從審美水平來看，ETFE材料強(qiáng)化了建筑物的主題。它們?nèi)彳浀耐庑危o人以泡沫一樣的感覺，更像建筑物的一件有活力的“充氣夾克”。
優(yōu)點顯著 仍需研究
從簡單的優(yōu)點來說，首先是ETFE的壽命比較長，可達(dá)30年，一般幕墻壽命為15年。其次是
透光率高，
透明膜材透光率可達(dá)98%，與透明玻璃的
透明度相同，可以附著不同的色彩。同時，膜材非常薄、重量非常輕，“水立方”使用的最厚膜材為250微米，最
薄膜材為80微米。盡管如此之薄，但
拉伸能力非常強(qiáng)，在300%~400%的拉伸力下，才會發(fā)生
脆性變形而被破壞，而在100%的拉伸力下，膜材被拉伸后仍然可以恢復(fù)原形。
韓更贊指出，屋面系統(tǒng)可以承受局部雪載和風(fēng)載，膜材具有很高的
抗拉強(qiáng)度及抗撕裂能力，可以防止細(xì)微刮口發(fā)展成較大裂痕。“我們設(shè)計過的屋面系統(tǒng)可承受220公斤/平方米風(fēng)吸引力，可承受300公斤/平方米
雪荷載。”
此外，ETFE
熔點高，為270℃，遇到明火
熔化時無滴落物，基本不產(chǎn)生煙霧。ETFE氣枕的聲學(xué)效果在試驗室經(jīng)過試驗，是低頻透射，高頻反射的材料，可以通過一些手段，即使用足夠面積的
吸聲材料將高頻聲波吸收掉，以達(dá)到降低混響時間的目的。ETFE的
保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）隔熱性能比較好。這是緣于建筑物的特殊構(gòu)造，立面和屋面均由兩層氣枕組成，立面每個氣枕由三層膜材組成，屋面每個氣枕由四層模材組成，三層膜或四層膜之間構(gòu)成封閉的空腔。充氣后，空氣可以起到
隔熱保溫的功效。目前業(yè)內(nèi)保溫較好的
中空Low-E玻璃的
傳熱系數(shù)為1.8左右。在試驗室里測試過一層膜、二層膜及多層膜的隔熱效果，經(jīng)過計算立面雙層ETFE氣枕墻體的傳熱系數(shù)為1.1，傳熱系數(shù)越小表明保溫隔熱效果越好。
通過這樣的設(shè)計與分析，經(jīng)過試驗室測試，“水立方”與標(biāo)準(zhǔn)的
節(jié)能建筑物相比，可以在節(jié)能65%的基礎(chǔ)上再節(jié)能9%。
具備如此多的優(yōu)勢，但張欣認(rèn)為ETFE與一般的幕墻結(jié)構(gòu)相比，其造價更是非常有競爭力。從“水立方”來看，其造價并不是很高。
“其實，現(xiàn)在對ETFE的了解還是不夠的，盡管做了這么多試驗，有些性能還是沒有完全掌握，比如說熱功方面，在試驗室里做大量的測驗，大多數(shù)情況下停留在理論測試和數(shù)據(jù)計算上面，在真正的建筑物里還沒有得到熱功方面的數(shù)值，是否與理論數(shù)據(jù)相符合，如果有出入還需繼續(xù)研究。”張欣說。
國家游泳館，又叫水立方，國家游泳中心，是北京市委市政府指定的唯一一個由港澳臺僑同胞捐資建設(shè)的標(biāo)志性奧運(yùn)場館，由北京市港澳臺僑同胞共建北京奧運(yùn)場館委員會負(fù)責(zé)捐資建設(shè)事務(wù)。以"新北京，新奧運(yùn)"為主題，
