“鸟巢”解析：“膜结构”加工阳光

　　6月7日，人们在第四届华赛奖作品展中发现了这样一幅作品：尚未完工的鸟巢内部的足球场上，几台大型建筑机械随意排列着，已建造完毕的钢结构，在午后强烈的阳光下给零乱的场地投下一圈网状花纹。这些花纹加上场地上的其他施工材料排列形成的色块，让在建中的鸟巢有了油画般的效果。环绕一圈的钢结构，乱中有序，为这幅油画带来了旋律感。


　　这幅《奥运倒计时500天的鸟巢》使摄影师郝笑天获得了经济及科济类新闻摄影的金奖。但它在引来关注的同时更引来了一种质疑。许多看了作品的人都在想：如同这幅照片向人们展示的那样，钢结构造成的光影花纹如何消除，使观众如何能够透过钢结构的投影清楚地看清楚比赛？一时间，“鸟巢”有重大缺陷的说法不胫而走。


　　悬念直到几乎最后一刻才揭晓。“鸟巢”竣工之际，人们看见，顶部通过铺设两层膜使得光线发生了漫反射，柔和的自然光直接打进体育场。屋顶钢结构之间由透明或者半透明的膜材覆盖，让内部光线变得朦胧起来；巨大的碗形看台背后是红色的，“鸟巢”周边上下透射出幽红的色彩；顶部还安装有滑动屋顶，可将赛场内的白光释放出来，整个建筑顿时有了漂浮之感。一位参加“好运北京”测试赛的观众对《商务周刊》记者说：“场地太明亮了，光线却是柔和的，进入这样的场地让人感到欢快而兴奋，我都要担心运动员要忘了比赛。”


　　顶层铺膜的建筑在中国并不多见，尽管经过了同为“膜结构”的水立方的知识普及，人们对这种新颖的建筑材料还是不甚了解。负责为鸟巢提供和铺设膜结构的公司是一家德国公司，除了在建设过程中传出破产消息外，这家名为康沃泰的公司并没有给中国的媒体留下太多印象。破产被收购以后，另一家名为SEELE的德国幕墙公司接手鸟巢的工程，同样在中国媒体前保持了低调。


　　“鸟巢”的钢结构上铺设了两层膜。顶层膜为透明的ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物），底层膜则为半透明的PTFE（聚四氟乙烯）浸渍材料。ETFE膜是透明建筑结构中品质优越的替代材料，多年来在许多工程中以其众多优点被证明为可信赖且经济实用的屋顶材料。这种膜由人工高强度氟聚合物制成，其特有的抗粘着表面使其具有高抗污、易清洗的特点，通常雨水即可清除主要污垢。使用ETFE膜最有名也是最早的建筑当属英国的伊甸园，这座著名的温室因为采用ETFE膜而让美国建筑师富勒“想用泡泡造房子”的梦想得到实现。伊甸园内有着大量的奇花异草，ETFE膜的透光性几乎达到95%，这个数字通过表面印刷可以改变。人们可以通过计算得到需要的场内温度和亮度，进而决定在ETFE膜印刷的镀点多少。建筑物内每处要求的温度和亮度不一，印刷镀点的方式可以因地制宜。和水立方一样，“鸟巢”的每一张膜设计都经过了周密的计算。


　　底层膜PTFE（聚四氟乙烯）主要是起隔音效果，设计师力求让每一名观众能够听清赛场上的声音。这种材料除了用于建筑物上的膜，更多是以一种名为特富龙（Teflon）的材料在生活中出现。特富龙是以聚四氟乙烯为基体树脂的一种氟涂料。美国杜邦公司以这种材料命名的不粘锅产品曾经在中国引发致癌的传言。然而，根据这种材料的特性，只有当温度超过260℃，其性质才可能发生变化。因此，PTFE（聚四氟乙烯）在-70—230℃情况下性质非常稳定。而ETFE膜则同样在气温变化的范围内性能稳定，且电绝缘性和耐辐照性良好。


　　再新式的建筑都必须面对建筑设计上的老问题，比如说防火。尽管两种膜在常温下稳定性都很好，但一旦火灾，其燃烧状况如何？在火灾情况下，膜的化学性能改变会不会对正在撤离的人群造成伤害？同样采用ETFE膜的水立方的德国设计者在discovery频道向观众做了演示。被火点燃后，整片ETFE膜迅速沿着着火点的边缘化，化过程并不滴落任何物质。而在燃烧被阻止时（通过降低温度或覆盖表面隔绝空气），燃烧马上停止。8月8日夜间，这种新型材料将面临第一个挑战，即开幕式的烟火。落到膜上的烟火必须不能超过膜的燃点。对此，开幕式导演张艺谋表示将使用温度较低的“冷烟火”。

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