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国家游泳中心又被称为“水立方”，位于北京市奥林匹克公园内，是北京为2008年奥运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会的标志性建筑物之一。它的设计方案是经全球设计竞赛产生的“水的立方”方案。2003年12月24日开工，2008年1月28日竣工。其与国家体育场（俗称“鸟巢”）分列于北京城市中轴线北端的两侧，共同构成相对完整的北京历史文化名城形象。国家游泳中心规划建设用地6.295万平方米，总建筑面积为6.5万～8万平方米，其中地下部分的建筑面积不少于1.5万平方米。
水立方是一个由钢结构支撑、膜结构覆盖的建筑。这样的材料让水立方看起来是一个充满现代感和科技感的建筑。到水立方旅游，你可以看到水立方坐拥的地理位置是得天独厚的，水立方和鸟巢分列于北京中轴线北端的两侧，遥相呼应的两个伟大建筑，诠释着北京文化名城的形象。水立方作为世界上最大的膜结构建筑，在比赛时期可以作为比赛用地，平时可供旅客参观。奥运会过后，水立方和鸟巢已成为北京市的新地标。
水立方的墙面和屋顶都分内外三层，设计人员利用三维坐标设计了30000多个钢质构件，这30000多个钢质构件在位置上没有一个是相同的。这些技术都是我国自主创新的科技成果，它们填补了世界建筑史上的空白。
在中国文化里，水是一种重要的自然元素，能激发起人们欢乐的情绪。国家游泳中心赛后将成为北京最大的水上乐园，所以设计者针对各个年龄层次的人，探寻水可以提供的各种娱乐方式，开发出水的各种不同的用途，他们将这种设计理念称作“水立方”。希望它能激发人们的灵感和热情，丰富人们的生活，并为人们提供一个记忆的载体。
为达到这个目的，设计者将水的概念深化，不仅利用水的装饰作用，还利用其独特的微观结构。基于“泡沫”理论的设计灵感，他们为“方盒子”包裹上了一层建筑外皮，上面布满了酷似水分子结构的几何形状，表面覆盖的etfe膜又赋予了建筑冰晶状的外貌，使其具有独特的视觉效果和感受，轮廓和外观变得柔和，水的神韵在建筑中得到了完美的体现。水立方还体现了科技与环保的完美结合。规范合理的自然通风、水循环系统的合理开发，高科技建筑材料的广泛应用，都共同为国家游泳中心增添了更多的时代气息。泳池也应用了许多创新设计，如把室外空气引入池水表面、带孔的终点池岸、视觉和声音发出信号等，这将使比赛池成为世界上最快的泳池。还有一些高科技设备，如确定运动员相对位置的光学装置、多角度三维图像放映系统等，这些装置将有助于观众更好地观看比赛。
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！
按照设计方案，水立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成，覆盖面积达10万平方米，展开面积达26万平方米，是世界上规模最大的膜结构工程，也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。无论对设计、施工还是使用都是一个极大的挑战，对etfe膜的材料、通风空调、防火、声、光、电的控制等技术提出了一个难度很大的课题。
水立方拥有跳水池、比赛池、热身池，这些池子的水温及其所在厅的温度没有太大的差异，这就为运动员的稳定发挥创造了良好条件。此外，水立方在地面的设计上也花费了不少心思，由于比赛池和热身池中间有一定距离，运动员在这两池之间往往是赤脚往返，水立方对这段路程的地面做了特殊、细致的处理，使运动员走过去不会觉得脚凉。水立方的设计注重细节，充分考虑到了运动员和观众的需求，体现了北京奥运会“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的三大理念。水立方是典型的“外柔内刚”。外部只看到充气薄膜，好像弱不禁风，而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构，里面观众的看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。水立方的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成，这些节点均匀地分担着建筑物的重量，使其达到了能抗8级强震的标准。