استادیوم ورزش های آبی المپیک پکن (مکعب آب)

    در جولای ۲۰۰۳ شرکت معماری آروپ (ARUP) و شرکت مهندسین سازه چین و موسسه طراحی CSCEC Shenzhen جایزه مسابقه بین المللی طراحی مرکز ملی ورزشهای آبی المپیک ۲۰۰۸ پکن را از آن خود کردند.

مشخصات عمومی پروژه:

• هزینه ساخت: ۱۰۰ میلیون دلار
• ابعاد ساختمان: ۱۷۷*۱۷۷*۳۱ متر
• مساحت پروژه: ۷۰ هزار متر مربع
• ظرفیت: ۱۷ هزار تماشاچی
• ۵ استخر برگزاری مسابقه

    طراحی رستورانی در خارج از حجم حبابی شکل باعث شده تا این مکعب آب بعد از مسابقات المپیک پکن نیز به عنوان یکی از مناطق تفریحی شهر پکن مورد استفاده قرار گیرد، همچنین طراحی مکعب آب در چهار محور اصلی یعنی اقتصادی بودن، مسائل اجتماعی، محیطی و منابع طبیعی قدم برداشته است.

    ایده اولیه طرح که از کف های صابون می باشد از Weaire و Phelan استادان فیزیک، که سعی بر مطالعه چیدمان حباب های کف صابون در یک نظم بی انتها را داشته اند گرفته شده است.

    این مطالعه در سال ۱۹۹۳ و برای پاسخ به سوال کلوین در اواخر قرن ۱۸ مبنی بر نظم حاکم بر چیدمان کف های صابون بوده است. 

    طراحی سازه ای مکعب آب بر اساس الگوی پیشنهادی این دو دانشمند پایه ریزی شده است، مسئله اصلی این بود که این اشکال نامنظم چگونه در یک ساختار منظم  همانند یک مکعب جای خواهند گرفت و یک سطح صاف و هموار را به وجود خواهد آورد.

    ساختار پیشنهادی آنها از ترکیب ۸ حباب جداگانه با ۲ شکل متفاوت بود، به عنوان ساده تر تمامی حباب ها از دو حباب اولیه ساخته شده است که با دوران و چرخش، یک دسته ۸ تایی را بوجود می آورد. این دو حباب اولیه شامل یک ۱۲ وجهی و یک ۱۴ وجهی می باشد، این ۱۲ وجهی از سطوح پنج ضلعی تشکیل شده  و ۱۴ وجهی ها از سطوح شش ضلعی.

    در کل با قرار گرفتن ۶ تا از ۱۲ وجهی ها و ۲ عدد از ۱۴ وجهی ها به یک مدول خواهیم رسید که با تکرار آن می توان به مکعبی با سطوح صاف و هندسه ای منظم دست یافت.

شکل گیری و طراحی سازه:

    به طور خلاصه مشخصات عمومی سازه عبارتند از:

• ابعاد کلی طرح: ۱۷۷*۱۷۷*۳۱ متر
• ضخامت دیوارها: ۳.۶ متر (از جنس سازه های فضا کار)
• ضخامت سقف: ۷.۲ متر (از جنس سازه های فضا کار)
• فولاد مصرفی: ۶۵۰۰ تن
• طراحی برای ۲۲ هزار تیر سازه ای برای ۱۹۰ حالت مختلف بارگذاری
• ۱۲ هزار گره خرپایی (پیوند)
• تعریف بار گذاری برای یک میلیون سطح مختلف 
  

    قابل ذکر است که شرکت auto desk برای نیاز این پروژه دستور section را در نرم افزار CAD خود طراحی کرد. این دستور قابلیت ترسیم برش از احجام سه بعدی را به ما می دهد. 

    شکل گیری این نوع سازه فضاکار در سه بخش تعریف شده است:

1. قاب سطح بیرونی
2. قاب سطح خارجی
3. ساختار حبابی میانی که در حد فاصل دو قاب ذکر شده قرار می گیرد.

    در کل سازه میانی و قاب های به کار رفته همان ترکیب حباب ها هستند، ولی به دلیل اینکه در جداره های بیرونی و درونی به شکل سطح مسطح طراحی شده اند. در طراحی سازه نیز به سه بخش جدا تقسیم شده اند.

    مسئله مهم در طراحی سازه مکعب آب، تغییر اندازه ها بر اثر انقباض و انبساط زیاد، به دلیل طول دهانه ها و ابعاد زیاد ساختمان و سازه بوده است. و دیگر اینکه سازه بسیار مقاوم بنا قادر به حفظ شکل خود بر اثر وزن زیاد خود سازه باشد

روکش مکعب ها:

  اتيل تترا فلوئور اتيلن (ETFE) كه فلوئور پليمري با ويژگيهاي كششي مناسب است، براي كاربرد در اين پروژه، راه حل خوبي است. به علاوه، مقاوم و سبك وزن است (وزني معادل يك درصد همان ابعاد شيشه دارد) و شفافيتي بالا براي عبور اشعه مـاوراءبنـفش دارد؛ETFE در مقـابل نور خـورشيد فـرسايش نمي يابد و خاصيت عايقي بهتري نسبت به شيشه داراست. همچنين قابل بازيافت بوده و نيز مقاومتي معادل چهارصد برابر وزن خود دارد.
گرچه در برابر ايجاد سوراخهاي سطحي حساس است، اما به سادگي با استفاده از نوارهاي ETFE مي توان آن را تعمـير نمود.

حرکت به سوی معماری پایدار، توجه به اقلیم و انرژی:

    یکی از نیازها و خواسته های اصلی ورزش های آبی تامین انرژی گرمایشی است. فضای میانی بین این حباب ها و پوشش های ETFE آن، فضایی همانند گلخانه را بوجود آورده است.

    این فضاهای گلخانه ای و دستگاه های تاسیساتی که مخصوص آن طراحی شده اند، کمک می کنند تا انرژی گرمایشی مورد نیاز برای آب استخرها و فضای مکعب به خوبی تامین شود. این تدبیر باعث صرفه جویی ۳۰٪ در انرژی شده است.

    نکته دوم، تامین آب استخرها می باشد، با توجه به کمبود آب در منطقه شمال چین و استفاده فراوان از این مجموعه، در بام و در بین حباب ها شیارهایی طراحی شده است که ضمن جمع آوری باران بازیافت ۸۰٪ از آب باران را جهت استفاده در مجموعه بر عهده گرفته است.