建筑是21世纪最具代表性的一种全新的建筑形式，至今已成为大跨度空间建筑的主要形式之一。它集建筑学、结构力学、精细化工、材料科学与计算机技术等为一体，建造出具有标志性的空间结构形式，它不仅体现出结构的力量美，还充分表现出建筑师的设想，享受大自然浪漫空间。在2008年的奥运会建筑设计上，膜结构应用就得到完美的体现。    “水立方”是世界上最大的膜结构工程，除了地面之外，外表都采用了膜结构———ETFE材料，蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。国家体育馆工程承包总经理谭晓春透露，这种材料的寿命为20多年，但实际会比这个长，人可以踩在上面行走，感觉特别棒。目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。    “水立方”不仅是一幢优美和复杂的建筑，她还能激发人们的灵感和热情，丰富人们的生活，为人们提供记忆的载体。因此设计中不仅利用水的装饰作用，同时还利用其独特的微观结构。采用在整个建筑内外层包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可以调节室内环境，冬季保温、夏季散热，而且还会避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。更神奇的是，如果ETFE膜有一个破洞，不必更换，只需打上一块补丁，它便会自行愈合，过一段时间就会恢复原貌！ 

“水立方”的膜结构使用的是一种名为ETFE的特殊材料,最早使用于航空工业中,在业内素有“塑料王”的美誉。 ETFE薄膜的使用在国内尚属首次,但过去20年内,由于这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳、自清洁能力强,欧洲有600至800个建筑都用了这种材料,包括德国的安联体育场和英国“伊甸园”植物园。在过去的20多年间,这些建筑中使用的ETFE膜透光性和强度没有出现丝毫的退化,迄今为之工况良好。“水立方”的设计寿命为100年,ETFE膜在过去近30年里的表现让人“水立方”的寿命充满信心。 

然而,过去的20多年的数据毕竟只具有参考价值,“水立方”的膜结构如何养护?在安装之前,工程人员曾进行了抗冲击的实验以检验膜强度。在实验时,在膜上方2—3米的地方,用削尖的木楔子向气枕落下,看它能否承受这种冲击而不会破漏。通过这些实验以及在实验室内进行的拉伸的实验,证明膜的强度是符合使用要求的,即使面对冰雹的天气也没有问题。 

郑方说,“水立方”周围设置了护城河,内层膜结构也与公众活动区域有一定距离,这样的设计保证了公众不可能近距离的接触到这些“水泡泡”,这就大大降低了它受伤害的可能。此外,ETFE为半透明的材质,“根据生物学原理,鸟儿们是不大愿意停留在半透明物上的。”“水立方”顶部设有雨洪收集系统——排水天沟,这个地方也成为鸟儿们在水立方唯一的落脚点,为了保证落在上面的鸟儿们远离“泡泡”,设计者们又在天沟接近膜结构的部位设置了金属线供鸟儿们落脚,确保他们不会步入“禁区”。 

水立方内外层膜结构之间有一个充气的空间,被称为气枕,倘若膜结构局部出现破损会有怎样的后果?郑方开玩笑地说:“后果非常的不严重。”由于气枕中的压强仅为250帕,只比外部自然状态下的压强高出一点,因此,局部的破损后,里面的空气只会慢慢的释放,不会“嘭”地爆开,不会对人构成威胁。而局部破损后的膜结构非常容易修补,“只要使用ETFE材料制成的胶水修复即可”。 

水立方首次采用的ETFE膜材料,可以最恰当地表现“水立方”，水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子，而墙面就像一团无规则的泡泡。这个泡泡所用的材料“ETFE”，也就是我们常说的“聚氟乙烯”。这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳，自清洁能力强。国外的抗老化试验证明，它可以使用15至20年。而这种材料也很结实，据称，人在上面跳跃也不会损伤它。同时由于自身的绝水性，它可以利用自然雨水完成自身清洁，是一种新兴的环保材料。犹如一个个“水泡泡”的ETFE膜具有较好抗压性，厚度仅如同一张纸的ETFE膜构成的气枕，甚至可以承受一辆汽车的重量。气枕根据摆放位置的不同，外层膜上分布着密度不均的镀点，这镀点将有效的屏蔽直射入馆内的日光，起到遮光、降温的作用。   “水立方”整体建筑由3000多个气枕组成，气枕大小不一、形状各异，覆盖面积达到10万平方米，堪称世界之最。除了地面之外，外表都采用了膜结构。安装成功的气枕将通过事先安装在钢架上的充气管线充气变成“气泡”，整个充气过程由电脑智能监控，并根据当时的气压、光照等条件使“气泡”保持最佳状态。 

这种像“泡泡装”一样的膜材料有自洁功能，使膜的表面基本上不沾灰尘。即使沾上灰尘，自然降水也足以使之清洁如新。此外，膜材料具有较好的抗压性，人们在上面“玩蹦床”都没问题，“正常的放上一辆汽车都不会压坏”。如果万一出现外膜破裂，根据应急预案，可在8个小时内把破损的外膜修好或换新。“水立方”晶莹剔透的外衣上面还点缀着无数白色的亮点，被称为镀点，它们可以改变光线的方向，起到隔热散光的效果。  此外，“水立方”占地7.8公顷，却没有使用一根钢筋，一块混凝土。其墙身和顶棚都是用细钢管连接而成的，有1.2万个节点。只有2.4毫米厚的膜结构气枕像皮肤一样包住了整个建筑，气枕最大的一个约9平方米，最小的一个不足1平方米。跟玻璃相比，它可以透进更多的阳光和空气，从而让泳池保持恒温，能节电30%。 

“考虑到场馆的节能标准，膜结构具有较强的隔热功能；另外，修补这种结构非常方便，比如，射枪或者是尖锐的东西戳进去后，监控的电脑会自动显现出来。如果破了一个洞，只需用不干胶一贴就行了；膜结构还非常轻巧，并具有良好 面，尘土也能随着雨水被排出。”谭晓春说，膜结构自身就具有排水和排污的功能以及去湿和防雾功能，尤其是防结露功能,对游泳运动尤其重要。 

作为一个摹写水的建筑，水立方纷繁自由的结构形式，源自对规划体系巧妙而简单的变异，简洁纯净的体形谦虚地与宏伟的主场对话，不同气质的对比使各自的灵性得到趣味盎然的共生。椰树、沙滩、人造海浪……将奥林匹克的竞技场升华为世人心目中永远的水上乐园。