¿Qué arquitectura moderna tiene el mayor contenido tecnológico?
Cubo de Agua.
El Centro Acuático Nacional, comúnmente conocido como "Cubo de Agua", es el principal lugar de competición de deportes acuáticos para los Juegos Olímpicos de Beijing 2008. Está ubicado en el Parque Olímpico y será utilizado durante los Juegos Olímpicos. Los costes de construcción para las pruebas de natación, natación sincronizada y buceo ascienden a 1.020 millones de yuanes. El "Cubo de Agua" está ubicado en el Parque Olímpico de Beijing, y está ubicado a ambos lados del extremo norte del eje central de la ciudad con el Estadio Nacional, formando una imagen relativamente completa de Beijing como ciudad histórica y cultural. Aunque el Centro Acuático Nacional se llama "Cubo de Agua", en realidad no es un cubo, sino un paralelepípedo rectangular.
La construcción con estructura de membrana es la nueva forma arquitectónica más representativa del siglo XXI y se ha convertido en una de las principales formas de arquitectura espacial de grandes luces. Integra arquitectura, mecánica estructural, química fina, ciencia de materiales y tecnología informática para crear una forma de estructura espacial icónica. No solo refleja el poder y la belleza de la estructura, sino que también expresa plenamente la visión del arquitecto y disfruta del romanticismo natural. espacio. En el diseño arquitectónico de los Juegos Olímpicos de 2008 se reflejó perfectamente la aplicación de estructuras de membranas.
El "Cubo de Agua" es el proyecto de estructura de membrana más grande del mundo. En todo el edificio se utiliza el material de membrana ETFE (tetrafluoroetileno) más avanzado, respetuoso con el medio ambiente y que ahorra energía.
El edificio general del "Cubo de Agua" está compuesto por más de 3.000 almohadas de aire de diferentes tamaños y formas, cubriendo un área de 100.000 metros cuadrados, que es la más grande del mundo. el mundo. A excepción del suelo, el exterior adopta una estructura de membrana. Una almohada de aire instalada con éxito se inflará en "burbujas" a través del tubo de inflado instalado de antemano en el marco de acero. Todo el proceso de inflado es monitoreado inteligentemente por una computadora, y las "burbujas" se mantienen en las mejores condiciones de acuerdo con las condiciones predominantes. presión del aire, iluminación y otras condiciones.
Este material de membrana similar a un "paquete de burbujas" tiene una función de autolimpieza,
de modo que la superficie de la membrana está básicamente libre de polvo. Incluso si tiene polvo, la precipitación natural será suficiente para dejarlo limpio como nuevo. Además, el material de la membrana tiene buena resistencia a la presión, por lo que la gente puede "jugar en el trampolín" sin ningún problema y "no se aplastará incluso si se coloca normalmente en un automóvil". Si la membrana exterior se rompe, según el plan de emergencia, la membrana exterior dañada se puede reparar o sustituir por una nueva en un plazo de 8 horas. La capa cristalina del "Cubo de agua" está salpicada de innumerables puntos blancos brillantes, llamados puntos de revestimiento, que pueden cambiar la dirección de la luz y tener el efecto de aislamiento térmico y dispersión de la luz.
El "Cubo de Agua" es el proyecto de estructura de membrana más grande del mundo. Excepto por el suelo, el exterior utiliza una estructura de membrana: material ETFE. La superficie azul es inesperadamente suave pero muy sustancial. Tan Xiaochun, gerente general de Contratación del Proyecto del Estadio Nacional, reveló que la vida útil de este material es de más de 20 años, pero en realidad será más larga. La gente puede caminar sobre él y se siente genial. Sólo tres empresas en el mundo pueden completar esta estructura de membrana.
“Teniendo en cuenta los estándares de ahorro de energía del lugar, la estructura de membrana tiene una fuerte función de aislamiento térmico; además, es muy conveniente reparar esta estructura, por ejemplo, después de que una pistola u objeto punzante sea golpeado. insertado en él, la computadora de monitoreo aparecerá automáticamente. Si hay un agujero, simplemente péguelo con una pegatina. La estructura de la membrana también es muy liviana y tiene buenas propiedades de autolimpieza, el polvo no se adherirá fácilmente; El polvo se puede eliminar con lluvia. "Drenaje". Tan Xiaochun dijo que la estructura de la membrana en sí tiene las funciones de drenaje y alcantarillado, así como funciones de deshumidificación y antivaho, especialmente la función anticondensación, que es especialmente importante para nadar. .
Además, el "Cubo de Agua" cubre una superficie de 7,8 hectáreas, pero no utiliza ni una sola barra de acero ni hormigón. Sus paredes y techo están conectados por finos tubos de acero, con 12.000 nodos. Las almohadas de aire con estructura de membrana, que tienen solo 2,4 mm de espesor, cubren todo el edificio como una piel. La más grande tiene aproximadamente 9 metros cuadrados y la más pequeña tiene menos de 1 metro cuadrado. En comparación con el vidrio, puede dejar entrar más luz solar y aire, lo que permite que la piscina mantenga una temperatura constante y ahorre un 30% de electricidad.
Investigación tecnológica
Zheng Fang, el diseñador del "Cubo de Agua" y arquitecto jefe de China Construction International (Shenzhen) Design Consulting Co., Ltd., dijo a los periodistas que se basa sobre las características originales del plan de diseño "Cubo de Agua", identificó tres temas principales de investigación científica y tecnológica, a saber, tecnologías clave para sistemas ambientales acústicos interiores, tecnologías clave para estructuras de acero y tecnologías clave para sistemas de ensamblaje de estructuras de membranas de ETFE.
Al resolver una serie de problemas científicos y tecnológicos, la investigación científica del "Cubo de Agua" ha llenado en gran medida los vacíos técnicos en el campo de la ciencia y tecnología de la construcción en el país y en el extranjero, y ha Promovió eficazmente la industrialización de la ciencia y la tecnología y los proyectos extranjeros. El proceso de localización de la tecnología.
Iluminación LED para paisajes, monitoreo de seguridad y salud de estructuras de acero, control del efecto acústico de grandes espacios basado en membrana ETFE, tecnología de aire acondicionado con recuperación de calor, sistema HEPS de suministro de energía dedicado para lámparas de descarga de gas de alta intensidad para iluminación del sitio. sistema inteligente de salvamento, respuesta inteligente a emergencias, sistema de control de iluminación, sistema inteligente de protección contra incendios... el hermoso "Cubo de Agua" contiene innumerables contenidos olímpicos científicos y tecnológicos.
Materiales externos
El "Cubo de Agua" no es solo un edificio hermoso y complejo, sino que también puede inspirar la inspiración y el entusiasmo de las personas, enriquecer sus vidas y brindarles recuerdos. . Por lo tanto, el diseño no sólo utiliza el efecto decorativo del agua, sino que también explota su microestructura única. La película ETFE (polímero de etileno-tetrafluoroetileno) envuelta en las capas interior y exterior de todo el edificio es un nuevo material liviano con propiedades térmicas y transmitancia de luz efectivas, que puede ajustar el ambiente interior, mantener el calor en invierno y disipar el calor en verano. , y también evitar que la estructura del edificio sea erosionada por el ambiente interno del centro de natación. Lo que es aún más sorprendente es que si hay un agujero en la membrana de ETFE, no es necesario reemplazarla. Solo necesita colocarle un parche y sanará por sí solo y volverá a su apariencia original después de un tiempo. mientras!
Las estructuras de membrana se utilizan en edificios a nivel internacional. En ese momento, se usaba principalmente la membrana de PTFE, que es un material de fibra que se caracteriza por su opacidad, pero su tecnología de uso es relativamente madura. El "Cubo de Agua" utiliza una película ETFE, que es una película transparente que puede aportar más luz natural al lugar. Casi no existe investigación teórica sobre este tipo de estructura de película delgada en el país.
El estadio Allianz de Múnich, una de las principales sedes de la Copa del Mundo de 2006 en Alemania, también utilizó paredes exteriores con almohadas de aire de ETFE, pero en comparación con el Water Cube, la diferencia entre los dos es que el aire almohadas en el Estadio Allianz en Alemania El área de cobertura es de 60.000 metros cuadrados, mientras que la del Water Cube alcanza los 100.000 metros cuadrados tiene una almohada de aire de una sola capa y está dispuesta regularmente, mientras que el Water Cube tiene una doble capa; almohada de aire, y casi no hay dos de la misma forma.
Según el plan de diseño, las estructuras de membrana de la fachada interior y exterior del Water Cube se componen de 3065 almohadas de aire (la más pequeña mide entre 1 y 2 metros cuadrados, la más grande alcanza los 70 metros cuadrados), cubriendo un Con una superficie de 100.000 metros cuadrados, con una superficie ampliada de 260.000 metros cuadrados, es el proyecto de estructura de membrana más grande del mundo y el único edificio público a gran escala que está completamente cerrado por una estructura de membrana. Ya sea en diseño, construcción o uso, es un gran desafío para los materiales de membrana de ETFE, la ventilación y el aire acondicionado, la prevención de incendios, el sonido, la luz, el control de la electricidad y otras tecnologías.
Nueva protección medioambiental
La piscina del centro de natación utiliza muchos diseños innovadores, como el renderizado "Water Cube" que introduce aire exterior en la superficie del agua de la piscina, y el banco final de la piscina con huecos, señales visuales y sonoras, etc. También hay algunos equipos de alta tecnología, como dispositivos ópticos que determinan las posiciones relativas de los atletas, sistemas de proyección de imágenes tridimensionales de múltiples ángulos, etc. Estos dispositivos ayudarán a los espectadores a ver mejor el juego.
La protección del medio ambiente también se tiene plenamente en cuenta en el diseño. Para reducir la producción de dióxido de carbono, en el diseño se ha reducido el uso de electricidad. Utiliza células solares para proporcionar electricidad. El uso extensivo de nuevos materiales ha reducido las cargas de aire acondicionado e iluminación entre un 20% y un 30%. Además, el 80% del agua consumida por el centro de natación se recogerá del tejado y se reciclará, lo que puede reducir la dependencia del suministro de agua y reducir las aguas residuales vertidas al alcantarillado. El sistema recicla el calor residual y la aplicación de refrigeradores con recuperación de calor ahorrará 600.000 kilovatios-hora de electricidad al año. También existen modernos dispositivos de protección contra incendios personalizados para el edificio, que ahorran un 74% respecto a las instalaciones convencionales.
En términos de conservación de energía en el edificio, el diseño del "Cubo de Agua" también es único. Del área total de construcción de 80.000 metros cuadrados en el "Cubo de Agua", 30.000 metros cuadrados de techo permitirán que la tasa de recolección de agua de lluvia alcance el 100%, y la cantidad de agua de lluvia equivale al consumo de agua de 100 residentes. durante un año En términos de utilización, debido a que el "Cubo de Agua" utiliza materiales de membrana especiales y las tecnologías correspondientes, el lugar puede utilizar luz natural durante 9,9 horas al día en el transcurso de un año. "Water Cube" ahorrará mucho dinero en recursos energéticos.
La investigación científica y la innovación son aspectos destacados en el diseño arquitectónico del "Cubo de Agua". Los materiales especiales de membrana, las estructuras de acero y el diseño del ambiente interior utilizados en él son muchos espacios en blanco en la historia de la construcción de sedes olímpicas. Por lo tanto, la innovación científica y tecnológica se ha convertido en el punto culminante de la construcción del "Cubo de Agua". Gracias a los esfuerzos conjuntos de todas las partes involucradas en la construcción, los departamentos nacionales pertinentes han aprobado más de 10 proyectos de investigación científica. Proyecto Water Cube". Además, el "Water Cube" "La construcción también produjo estándares de aceptación de construcción para proyectos similares.
Detalles de diseño
El diseño del "Cubo de Agua" presta atención a los detalles, considera plenamente las necesidades de los atletas y espectadores del Cubo de Agua y encarna los tres objetivos principales de los Juegos Olímpicos de Beijing. : Idea de "Olimpiadas verdes, Olimpiadas de ciencia y tecnología y Olimpiadas humanísticas".
Como sede de competición de los Juegos Olímpicos, el Centro Acuático Nacional debe satisfacer en primer lugar las necesidades de competición durante los Juegos Olímpicos. El diseño del "Cubo de Agua" hará que deportistas y espectadores se sientan lo más cómodos posible. Y este consuelo muchas veces proviene de pequeños detalles. El "Cubo de Agua" cuenta con una piscina de saltos, una piscina de competición y una piscina de calentamiento. No hay mucha diferencia entre la temperatura del agua de estas piscinas y la temperatura de la sala donde se ubican, lo que crea buenas condiciones para los deportistas. para funcionar de manera estable.
Además, el "Cubo de Agua" también pensó mucho en el diseño del terreno. Dado que hay una cierta distancia entre la piscina de competición y la piscina de calentamiento, los atletas suelen volver atrás y. "El suelo durante este tramo ha sido tratado especial y cuidadosamente. Para entonces, "los deportistas se sentirán cómodos caminando sobre él" y sus pies no sentirán frío.
Diseño de protección contra rayos
El "Cubo de agua" es similar al "Nido de pájaro" en el sentido de que también adopta la tecnología tradicional de protección contra rayos. Las partes subterráneas y de cimentación del "Cubo de Agua" son estructuras de hormigón armado, y la parte aérea es una rejilla de acero. La estructura de acero y las barras de acero en la estructura de hormigón armado están conectadas mediante soldadura para formar una jaula cúbica. En el techo, las almohadas inflables están incrustadas y fijadas con miembros de acero en forma de canales. Los miembros de acero son anchos y gruesos y están soldados a las rejillas de acero en las cuatro paredes del "Cubo de Agua" para soportar todo el techo. Durante las tormentas, el papel de estos componentes de acero es aún más importante. Por un lado, sirven como canalones para recoger y evacuar el agua de lluvia del tejado; al mismo tiempo, sirven como captadores de aire, que conducen la corriente del rayo a la "red de protección contra rayos en forma de jaula" de manera oportuna para proteger el techo. seguridad de todo el edificio. Se trata de una "red de protección contra rayos en forma de jaula" muy ideal, que se basa completamente en los materiales de la propia estructura del edificio. No es necesario instalar pararrayos, bajantes ni cuerpos de puesta a tierra separados. No hay pararrayos ni protección contra rayos que sobresalgan. tiras en el techo Es económico, bonito y seguro.
Diseño sísmico
El "Cubo de Agua" es un ejemplo típico de exterior blando e interior rígido. En el exterior sólo se ven membranas inflables, que parecen débiles. Sin embargo, estas membranas están sostenidas por una sólida estructura de acero. Las gradas de los espectadores y los edificios interiores son estructuras de hormigón armado. Las paredes y el techo del Cubo de Agua están compuestos por una malla de tubos de acero conectados por 12.000 nodos de carga, que distribuyen uniformemente el peso del edificio, haciéndolo lo suficientemente fuerte como para resistir los terremotos más fuertes de Beijing. La parte subterránea del "Cubo de Agua" es una estructura superior de hormigón armado. Al verter el hormigón, se colocan piezas preincrustadas (la parte superior es un bloque de acero) en la posición de cada viga de acero. La estructura está conectada con estas partes preincrustadas. Las partes incrustadas están firmemente soldadas entre sí, de modo que la estructura de acero sobre el suelo y la estructura subterránea de hormigón armado forman un todo sólido. Es precisamente debido a su forma estructural superior y buena integridad que el "Cubo de Agua" tiene un "cuerpo excelente" y ha alcanzado el estándar de nivel 8 de intensidad sísmica.
Diseño Jiansheng
Esta es la primera vez que la almohada de aire de membrana ETFE [6-7] utilizada en el Centro Acuático Nacional se utiliza a gran escala en un gran edificio en Nacional y en el extranjero Datos precisos sobre el rendimiento acústico de las almohadas de aire de membrana ETFE. Por lo tanto, al comienzo del diseño acústico del Centro Nacional de Natación, el Instituto de Acústica Arquitectónica y Diseño de Interiores del Instituto de Planificación y Diseño de Tsinghua Tongheng realizó una prueba modelo en la almohada de aire de la membrana de ETFE y obtuvo parámetros detallados de rendimiento acústico de la membrana de ETFE. almohada de aire, que sirvió de base para el Centro Nacional de Natación. La solución perfecta a los problemas acústicos interiores de la sala de competición central proporciona una base sólida. La solución acústica propuesta resolvió satisfactoriamente los problemas acústicos del Centro Acuático Nacional. Los datos medidos reales después de la finalización mostraron que el tiempo de reverberación en el sitio de la sala de competencia era consistente con el valor de simulación por computadora y el valor de diseño, lo que también ilustra la importancia. de las pruebas experimentales de los primeros modelos y la verdadera validez de los resultados de las pruebas.