范帆 黎晗
北京，北四環北辰西橋東，“鳥巢”西面。巨大的藍色水晶宮殿式的建筑——國家游泳中心（簡稱“水立方”）
白天，“水立方”淡藍色的“外衣”沐浴明媚的陽光，在藍天白云的映襯下，一片柔和溫潤，如詩如畫；夜晚，華燈閃耀，“水立方”氣泡流光溢彩，這座湛藍的水晶宮殿更加純凈、柔美，魅力無窮。
這座晶瑩剔透的建筑，以巧奪天工的設計、紛繁自由的結構、簡潔純凈的造型、環保先進的科技，成為了百年奧運建筑史上的經典，成為了北京乃至世界建筑史上的標志性建筑。
百年奧運建筑見證百年奧運歷程，展示人類社會的崇高和美好
在第二屆奧運會（1900年法國巴黎奧運會）和第三屆奧運會（1904年美國圣路易斯奧運會）被淹沒在了世界博覽會里后，奧運建筑迎來了歷史上的首個現代化的體育館——白城體育場。白城體育場是第一個專門為奧運會設計和修建的體育場，除煤渣跑道外，體育場內還建造了體操場、長100公尺寬15公尺的游泳池，此外田徑跑道外圍一座周長666.66公尺的自由車賽道，可容納66288名觀眾。以至于顧拜旦宣稱“倫敦舉行的奧運會是首次現代化奧運會。”
就是這個現代化風格的體育場，開創了體育建筑或者說是奧運建筑的現代化先河，以后的1912年瑞典斯德哥爾摩奧運會、1920年比利時安特衛普奧運會、1924年法國巴黎奧運會、1928年荷蘭阿姆斯特丹奧運會……，2000年澳大利亞悉尼奧運會，2004年希臘雅典奧運，直到2008年北京奧運會的奧運建筑（特別是主體育場），都隨著奧林匹克運動的發展日益向人們展示出獨特的魅力和風采。
2003年7月“水立方”設計方案確定，與百年奧運建筑一脈相承和而不同
2003年3月1日，國家游泳中心建筑設計競賽新聞發布會召開，宣布了國家游泳中心建筑設計競賽資格預審評審結果。
共有來自澳大利亞、法國、英國、美國、德國、希臘、荷蘭、丹麥等12個國家和地區的33家符合資格的著名設計單位或設計聯合體報名參加。經北京市政府批準，有10家設計單位（聯合體）正式成為國家游泳中心建筑設計競賽的參賽人。
2003年7月3日、4日、6日，在北京國際會議中心舉行為期3天的國家游泳中心建筑設計方案模型和展板展示活動，對10家國內外參賽單位的設計方案在京公開展示。
2003年7月29日，國家游泳中心的設計方案正式確定為國家游泳中心建筑設計方案競賽的B04號參賽方案。也就是現在的“水立方”設計方案。該方案由中國建筑工程總公司、澳大利亞PTW公司、澳大利亞ARUP公司組成的聯合體設計。設計體現出[H2O]3（“水立方”）的設計理念，融建筑設計與結構設計于一體，設計新穎，結構獨特，與國家體育場比較協調，功能上完全滿足2008年奧運會賽事要求，而且易于賽后運營。
就是在同一天，“水立方”的設計方舉行了正式的設計合同簽約儀式。這是北京奧運項目建設中首個簽署設計合同的奧運場館項目。
尚在紙上的“水立方”到底是怎樣的一個建筑呢？設計團隊的中一名設計師——澳大利亞PTW建筑師事務所設計師約翰?保林給出了這樣的答案：
“白天，明媚的陽光透過那些藍色的泡泡照進來，你躺在人造沙灘上，耳邊是濤聲，還有沖浪的人們興奮的尖叫；到了夜晚，燈光亮起來，那簡直就是一座藍色的水晶宮殿……”
約翰·保林的話讓人們對這座“神秘”的建筑充滿了期待。
“水立方”名字來源于：方盒子、水泡泡、水分子，體現中國建筑理念與主體育館“鳥巢”遙相呼應
“水立方”的名字靈感來源于“一個方盒子”、許多“水泡泡”和許多的“水分子”。
在國家游泳中心進入競標階段后，中方的幾位建筑師和澳大利亞PTW公司一直都在思考給這個建筑取一個什么樣的名字。當時的構思是“一個方盒子”，容納了許多“水泡泡”和“水分子”的形象，大家為構思興奮了很久，但卻沒有立即給它取一個確切的名字。
一天晚上，團隊工作又工作到很晚，大家在工作之余又開始為這個“方盒子、水泡泡和水分子”的形象起名字，于是，五花八門的創意都涌向了這個方盒子。在這些創意中間，一個英文名“水的立方體”（WaterCube）既表達了方形的，又與水相關，引起了很多人的注意。經過大家的深思熟慮后，確定了“水立方”這一簡潔明了的名字。
“水立方”的設計得到了專家和廣大市民的認可和喜愛，這個湛藍色的水分子建筑與東面“陽剛”的國家體育場“鳥巢”一起體現了中國建筑理念。
與主場館“鳥巢”的設計相比，“水立方”體現了更多的女性般的柔美。這兩個建筑一圓一方，一個陽剛，一個陰柔，形成鮮明對比，在視覺的上極具沖擊力。當初“鳥巢”與“水立方”的設計招標幾乎是同時啟動的，當時這兩個建筑在外型上的搭配呼應讓所有人眼前一亮。歷屆奧運會主場館多為圓形建筑，國家體育場也不例外，“水立方”的設計團隊在參與設計投標時，充分考慮到這兩個標志性建筑在外形上的呼應，方形的游泳中心與圓形的國家體育場一起體現了“天圓地方”的理念。
除了考慮與國家體育場形成呼應外，方形的設計也符合中國傳統的建筑理念。方形在建筑文化中尤其是在中國傳統中具有很主要的地位，北京就是方形網格的城市格局，所有的民宅、故宮、四合院都是方形。所以“水立方”被設計成方形也反映了中國傳統建筑格局。
2003年12月24日“水立方”開工建設，凝聚全世界赤子之情，濃濃中華情融入“水立方”
2003年12月24日上午9時50分，位于北京中軸線北端兩側的工地彩旗飛揚，全世界媒體的目光聚集在這里，“水立方”舉行了奠基儀式。
中央和北京市有關領導，港澳臺僑同胞代表霍震霆、黃志源先生等共同為國家游泳中心建設工程的奠基石鏟下了奠基土，2008年北京奧運會場館中唯一一個由華人華僑自愿捐資修建的比賽場館正式進入開工建設階段。
申辦2008年奧運會成功不久，北京就進入了緊張的籌備工作。面對廣大人民群眾要為奧運做貢獻的要求，北京市政府表示，北京有信心也完全有能力辦一屆歷史上最出色的奧運會，所以不鼓勵市民捐款。但是此伏彼起，來自港澳臺同胞和海外華僑華人的呼聲不斷通過各種途徑傳到北京，而且愈發強烈。
他們說，現代奧運會有一百多年歷史，中國第一次趕上這樣的機會，說什么他們也要給中華民族首次舉辦奧運盛會做一點貢獻。2002年7月下旬，為滿足廣大海外同胞這種真誠的強烈愿望，經過再三考慮，北京市政府決定在準備修建的奧運場館中選擇一個，為廣大港澳臺僑同胞提供捐資共建奧運場館、為奧運做貢獻的機會，這個場館最后指定為國家游泳中心。
2003年7月15日，北京市港澳臺僑胞共建北京奧運場館委員會在北京宣布：接受港澳同胞、臺灣同胞和海外華僑華人共建奧運場館的捐贈。正在北京出差的日本中文產業株式會社董事歐陽樂耕參加了這次新聞發布會，他當即便將隨身攜帶1000美元交給了北京市人民政府僑務辦公室主任喬衛，這筆錢也成為到賬的首筆捐款。歐陽樂耕說：“當時我的心情非常激動，能為2008年北京奧運會貢獻自己的一份力量是我的榮幸。”他說，舉辦奧運會對北京和全世界華人而言是功在千秋的大事，奧運會最能體現海外華僑華人與國家的血緣關系，是全球華人向世界展示風采的舞臺，關注和支持北京奧運會是全世界華人義不容辭的事情。
香港的霍英東先生一家歷來對祖國的體育事業非常關注和支持，早在1990年亞運會時，就曾為北京亞運會捐資建設了游泳館、武術館、博物館三個體育、文化場館。“水立方”的捐資共建當然也牽動了霍氏家族的關注。2003年，代表霍英東先生來京出席“水立方”奠基儀式的霍震霆表示，如今的中國在經濟實力早已與90年代不可同日而語，北京自己完全有能力舉辦一屆最出色的奧運會。北京市政府決定將國家游泳中心作為港澳同胞、臺灣同胞和海外華僑華人捐資建設場館，并不是政府缺錢，政府做出這樣的決定完全是為了尊重和順應廣大港澳同胞、臺灣同胞和海外華人共建祖國、共建奧運的心愿，為大家創造參與奧運會的機會。霍震霆回憶說，1993年，北京第一次申辦奧運的時候，霍英東許下心愿——一旦北京申奧成功，他將為北京捐資建設一座體育場。無奈北京以兩票之差惜敗，霍老先生的心愿未能實現。2001年7月13日，北京終于申辦奧運會成功，當時身在莫斯科的霍震霆激動地流下了熱淚。在第一時間得知這一喜訊的霍英東老先生也萬分激動，他終于可以為祖國舉辦的奧運會做出自己的貢獻。
全美中文學校協會是美國很有影響的一個華文教育組織，它聯系著美國近300所中文學校數萬個華僑華人家庭。該協會秘書長莊吉珊女士介紹說，在每個中文學校，學生們每天都會將自己了解到的有關中國的新聞張貼在學校的新聞消息欄里，北京申辦2008年奧運會成功后的第二天，消息欄里的帖子特別多，而且直到現在，有關北京奧運會的內容經常見到。大家都感到特別自豪。她的一位朋友告訴她，把北京申奧成功的消息告訴美國的同事是她在美國多年感到最自豪的事情。
協會在得知北京決定接受海外華僑華人自愿捐款建場館的事情后，專門搞了一個啟動儀式，這之后，大家都是踴躍地捐款。雖然大部分學生捐款的數額只有幾十美元，但都是他們積攢的零用錢。學生們都表示要以自己有限的能力來表達對祖國的熱愛和支持。莊吉珊女士還說，現在每天都有很多華僑華人家庭捐款，協會接受捐款幾乎成為一項主要的工作。
“水立方”奠基第二天，北京日報發表題為“濃濃中華情融入‘水的立方'”的文章。的確，從幾美元到上千萬美元，錢的多少不同，只是一個數字概念，但所有捐資人的心愿是一樣的——為家鄉舉辦奧運盛會做貢獻。如今四年過去了，回憶起當時對這些捐資人現場采訪時的場面，至今仍令人感動不已。
2006年4月10日和6月16日，“水立方”完成6700噸主體鋼結構安裝和卸載，世界建筑領域內有了中國人創造的標準
“水立方”的表面，晶瑩剔透，溫潤典雅，然而，這樣柔美的建筑也需要錚錚的筋骨，事實上，“水立方”委實用了不少鋼材呢——整個“水立方”工程使用的連接球9843個，桿件20670根，構件總數30513個，由于多數是細長的桿件，設計總重量才6700噸（不含埋件和加強板）。
“水立方”屋蓋上下及墻體外表面使用的箱形焊接桿件雖然高度都相同，但按照不同的寬度和壁厚，共分出21種桿件形式；中間層框架的圓鋼管桿件又分成16種類型；而鋼球的規格也多達28種。
說起來，“水立方”的鋼結構設計施工難度一點都不亞于“鳥巢”，因為“水立方”的外墻和里層由3000多個不規則氣泡組成，支撐起這些氣泡的鋼結構也相應的被設計成不規則多面體空間鋼框架結構，施工隊需要在空中把一根根鋼桿件當成氣泡的邊棱，逐個在空中按照設計好的位置固定，再與連接邊棱的鋼球焊接，制成氣泡形狀。
剛一開始，“水立方”進行鋼結構焊接時，施工單位開始考慮的方法也和鳥巢一樣，在地面操作臺上焊接一部分，再吊裝進行整體焊接。但試驗了幾次以后發現，要把鋼梁拼成氣泡形狀、找到鋼梁在空中的準確位置非常困難。
由于“水立方”的組成部分都是不規則的多邊形，如果進行平面焊接，再吊裝整體組合，多點空中定位連接的誤差不好控制，而且累加的誤差像滾雪球般越積越大，工程質量無法保證。工程師們試了GPS定位、激光定位等很多辦法，但工程進度總是太慢。即使在焊工們熟練之后，速度也只能提高到每天幾十根。“水立方”業主單位總負責人康偉當時憂心忡忡地，因為按照這個速度，“到2010年也裝不完”。
出人意料的是，這個看似無法解決的問題竟然被幾位師傅偶然破解——施工間歇，幾名工人師傅在施工場地外抽煙閑聊，突然發現桿件和連接球連起來很像一根火柴，這讓他們找到了答案。施工人員恍然大悟，中學幾何里的“一條直線和線外一個點確定一個平面”定理可以就用于桿件定位，新方法頓時讓工程進度猛增了3倍。兩萬根桿件、將近一萬個連接球在20多個專門負責對號入座的工人傳遞下，在300多名焊過軍艦、拿著至少八級焊工證書“全國頂極的”焊工手里，像堆積木似地快速而準確地拼插在一起。
巧妙施工方式加上熟練的焊接技術，“水立方”的鋼結構工程進度突飛猛進，工地高峰時每天桿件的焊接速度最高提到200多根。鋼結構提前一個多月封頂后，工人自創的這套工作方法也同水立方工程師們的建筑理論一起，被寫進了《多面體延性鋼架結構施工管理技術規程》。
“水立方”是首個進行支撐結構卸載的奧運工程。都說萬事開頭難，可“水立方”在詳盡的應急預案、經過多次演練的工人和結構健康安全檢測系統的保證下，卸載進行得非常順利，最終的卸載結果優于模擬計算分析結果。在沉降幅度240毫米的理論指標下,“水立方”的實際沉降只有81毫米。讓建設者們感到驕傲的是,在世界建筑領域內,從此有了中國人創造的標準。
2006年8月1日，“水立方”安裝第一塊膜結構氣枕，11萬平方米的膜“爬上”“水立方”
有了堅固的筋骨，“水立方”就像一個待嫁的新娘只等穿上華美的嫁衣。
2006年8月，在這個火熱的夏天，“水立方”膜結構氣枕安裝的各項作業條件已準備就緒，正式開始了膜結構安裝。
8月1日下午4時許，膜結構施工單位完成了安裝前的檢測，但突降的大雨使得施工方不得不暫停原定安裝計劃。施工方并不甘心被老天攪亂工程的進度，隨著天氣的逐漸好轉，他們再次投入了膜結構安裝的準備工作。當天，1塊約1平方米的三角形膜結構氣枕終于成功安裝在了“水立方”的鋼結構上。
“氣枕”就是填充水立方鋼鐵支架的“泡泡”。像這樣的“泡泡”，整個水立方共需要3000多個，表面覆蓋面積達到10萬平方米，堪稱世界之最。它們大小不一，形狀各異，最大一個直徑達到9米多，最小的一個不足1平方米。根據室內與室外、里面與屋頂環境的不同，具體部位的氣枕由2至5層薄膜組成。在外墻上的氣枕最外層薄膜帶淺藍色，中間透明，內墻氣枕的最里層為透明。
為了能夠確保整個工程進度，所有“泡泡”在運到場館前，先在加工廠按照施工方的要求進行裁剪，并一一編號。到達現場后，經過施工方的檢驗，按照編號安裝到相對應的位置。
2006年12月，外層膜結構鋪裝準時完工。
那么“水立方”的膜到底是什么呢？
“水立方”的膜結構使用的是一種名為ETFE的特殊材料，ETFE薄膜的使用在國內尚屬首次，但過去20年內，由于這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳、自清潔能力強，歐洲有600至800個建筑都用了這種材料。為了確保設計和施工萬無一失，業主、設計方、施工方等多方人員組成的考察組分赴各地考察ETFE薄膜的使用經驗，包括安聯體育場、英國“伊甸園”植物園和一些學校在內的膜結構建筑的成功修建給了他們極大的信心。在進行過幾十次組合測試和對膜材料的聲學、熱學、抗風沙、抗冰柱等多種性能的測試與深化設計后，詳盡的數據讓所有人吃了一顆定心丸。
您可別小看了這膜，作用可大著呢。北京奧運會舉辦時正值盛夏，酷暑天氣會不會使“水立方”變成一個匯聚陽光的”溫室浴場”？如何在保持游泳館的透明、美觀的同時，避免透明場館溫度偏高、出現眩光？
“水立方”外層氣枕的內層膜和內層氣枕的外層膜上都鍍著密度不等的小鍍點，以控制膜的透光度，減少陽光帶來的熱量，以免室內溫度過高。透過的陽光在室內會形成舒適的溫室效應，保持室內的溫暖，能節省約30%的能源。這些鍍點的妙用還不僅與此，分布在ETFE膜上的上億個鍍點，可以改變光線的方向，起到隔熱散光的效果。這些“鍍點”布成的點陣，就像一把把遮陽傘，把刺眼的光線和多余的熱量擋在場館之外；而在一把把“遮陽傘”之間，所需光線可以自由通過，保證場館的溫度和采光。
ETFE膜具有很強的自潔性。由于這種材料的摩擦系數很小，塵土不容易粘在上面。即使粘上的塵土，只要下點小雨，立刻就能將膜沖洗得干干凈凈。即使人工擦洗，擦干凈ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。“泡泡”之間的凹陷處也有助于積水分流，這樣就不會因為積水而滋生霉菌。
頂部氣枕的膜厚為4層，墻體膜厚則為2～3層，雨天雨點敲擊薄膜的聲音不會對室內的比賽造成影響。同樣，通過在場館內安裝吸聲材料的方法，觀眾的歡呼聲和音響的聲音也不會對場館外形成噪音干擾。
2008年1月28日竣工，31日迎來08中國游泳公開賽
在經歷了四年多的建設過程后，這一百年奧運建筑史上的經典之作，用科技喚起“水”的生命的“水立方”，在全世界關注的目光中，竣工了。
這座擁有4000個永久座席、2000個可拆除座椅、11000個臨時座椅的世界上最大的大游泳中心，建筑面積達到了79532平方米。她將在2008年北京奧運會及殘奧會期間舉辦游泳、跳水及花樣游泳比賽。
在“后奧運”時期，水立方將拆除1.1萬個臨時座位，成為北京市民的水上娛樂中心，內有游泳、跳水、嬉水樂園和冰上娛樂設施。此外，它還能夠接納專業隊、俱樂部隊、國家隊等各種游泳隊的訓練。
如今，這座水晶宮殿正在期待著1月31日的“好運北京”2008年中國游泳公開賽，屆時她將迎來八方來客，您也可以一睹她的芳容。
北京2008年第29屆奧運會官方網站
發布日期：2008-08-02