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Watercube The Book

Ethel Baraona Pohl


Para César, Cami y Dani. Los motivos son obvios. Para mi mami. Para Chris Bosse por creer en este proyecto. Gracias.

dpr editorial Viladomat 59, 4º 4ª 08015 Barcelona Spain

concept and text/concepto y textos

Ethel Baraona Pohl

research/documentación

dpr editorial

text contributions/contribuciones

César Reyes professor Denis Weaire Gemma Thorpe Poul Henning Kirkegaard and Ida Kristina Wraber Arq. Matteo Cainer

translation/traducción

dpr editorial

layout/maqueta graphic design/diseño gráfico:

Ethel Baraona Pohl

Editorial coordination/coordinación editorial photos/fotografías

Imaginación Impresa

drawings/dibujos

All plans, renders and drawings are published with the permission of Arup+CSCEC+PTW Architects. All ETFE details are property of Vector Foiltec.

dpr

All copyrights for the photos remain with the photographers.

First published 2008 ISBN: Printed by: ANMAN Gràfiques del Vallès, S.L. Distributed by: Actar-D

Some images are licensed under a Creative Commons license. Please contact the photographers if you want to use them. The book is registered under a CC 2.5 license, is allowed to copied, distributed and displayed. You must give the original author credit and you may not use this work for commercial purposes.


Watercube The Book

Beijing National Aquatics Centre, Peoples’s Republic of China 2008

Ethel Baraona Pohl


contents índice

1. intro introducción 2. the site el lugar 3. the competition la competición 4. the concept el concepto 5. the design process el proceso de diseño 6. the building el edificio 7. the structure la estructura 8. the skin la piel 9. the sustainable premises premisas sostenibles 10. the construction la construcción 11. fast forward 12. model your own Watercube


What foa

minimis

which surface area of


am structure will

se energy,

h is just the total f all of the films? lord Kelvin’s problem


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2 the site

el sitio


This bottleneck limits Beijing’s industrialization. Still, Beijing has an irreplaceable position in the national economy and is often the first choice for foreign companies wanting to locate in China. Since China’s reforms commenced in the late 1970s, three metropolitan regions have demonstrated the greatest dynamism and the highest growth rates5, two centered in Beijing and Shanghai respectively: Beijing is the economic heart of the Rim of North China Sea (Huan bohai), while Shanghai lies at the center of the Yangtze River Delta.

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Economic structures have changed dramatically in Beijing, as the service sector grew rapidly in proportion to the total economy in the 1990s. However, the development of service sectors, especially valueadding business services, continues to lag behind overall urban growth due to historical policy biase. In order to compete with other cities, Beijing has had to upgrade their industries and has sought to succeeded in becoming regional hub in the global economy. Both the administrations of Beijing and Shanghai are aware of the urgent need for innovation capability to sustain urban growth and retain competitive advantages. Since 2003, Beijing’s infrastructure has improved6. Total investment in fixed assets reached US$26.06 billion, an increase of 18.9 percent, mainly focused on the construction of infrastructure and housing. Also, the city is creating a compete urban transportation network. With sufficient supplies of natural gas, water, and relatively clean fuel to generate electricity, including sufficient power for heating and cooling, the environment, generally speaking, is getting better.

Desde que las reformas en China comenzaron a finales de los años 70, tres regiones metropolitanas han demostrado el dinamismo más grande y el crecimiento más alto, dos centradas en Pekín y una en Shangai; Pekín es el corazón económico al borde del mar en el norte de China (bohai de Huan), mientras que Shangai se ubica en el delta del río Yangtze5. Las estructuras económicas han cambiado drásticamente en Pekín, con el sector de la economía creciendo aceleradamente en los años 90. Sin embargo, debido al giro político en el pasado, el desarrollo de las áreas de servicio, especialmente servicios de negocios avanzados, se retrasa tras un crecimiento urbano acelerado. Para competir con el resto de ciudades, Pekín ha tenido que aumentar sus industrias para convertirse en líder regional en la economía global. Las administraciones de Pekín y Shangai están al tanto de la urgente necesidad de innovación para sostener el crecimiento urbano y así conservar sus ventajas competitivas. Desde 2003 la infraestructura de Pekín ha mejorado notablemente6. La inversión total en activos fijos alcanzó US$26.06 mil millones, un aumento de 18.9%, que se centra en la construcción de infraestructura; la ciudad está siendo dotada de una red urbana de transporte; con las suficientes fuentes de gas natural, agua, y combustible relativamente limpio para la generación de la electricidad, incluyendo la suficiente energía para calefacción y refrigeración, la preocupación ambiental está mejorando.

5. According to this report, the three metropolitan regions in coastal China are the Rim of North China Sea (Huan bohai) centered on Beijing, the Yangtze River Delta centered on Shanghai, and the Pearl River Delta axis on Guangzhou-shenzhen, (or, actually, centered on Hong Kong), together up to 0.3 million km2 (less than 3% of the national in total), producing 37% of the national GDP in 2002. And it is estimated that this number will reach 65% in 2020. 6. http://www.btmbeijing.com


Pekín es la segunda ciudad de China en términos de población, después de Shanghai

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Beijing


As Beijing expands, it fall more islands surrounded by m Neville Mars, Dynamic Density, http://burb.tv/


ls apart along its edges in ever more infrastructures.


3 the competition el concurso

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Diciembre 2002: El ente público BSAM se convierte en propietario del Watercube y se encraga de la gestión de tareas de diseño y construcción.

16:00 on

March 2003: It was announced the result of the design prequalification process. From 33 qualified design teams, there were selected a total of 10 firms for the final round

Fecha limite de recepción de solictudes de precalificación.

Applications for prequalification were completed by the Applicants before

January 2003: The date for groundbreaking and working calendar were decided. The Three Gorges Company was selected to manage the project. It was started the international architecture design competition of the swimming center.

December 2002: Beijing Statedowned Assets Management Co. Ltd (BSAM) became the owner of theWatercube responsible for the tasks of design and construction of the venue.

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Marzo 2003: Se anuncian los resultados de la ronda de precalificación de diseños. De un total de 33 equipos de diseño cualificados se eligieron los 10 finalistas para la fase final.

February 2003

20th

Enero 2003: Se decide el cronograma de trabajo y fecha de inicio de actividades. Se designa a la empresa Three Gorges Company para la dirección del proyecto. Se inicia el concurso para definir el diseño del complejo.


29 julio 2003: Los resultados de la valoración de expertos, y los votos del público coinciden en escoger el Plan B04

July 29, 2003. Results of expert appraisal, technical feasibility study and votes by the public prove that the B04 Plan is outstanding and feasible.

November 17, 2003. The earthwork and foundation treatment was awarded to Beijing Mechanical Construction Company

cronograma del concurso

20 octubre 2003: Se elige la empresa Beijing Pake Int’l Engineering Consultancy para construir el proyecto ganador.

26 sep. 2003: Se hace publica la oferta para la construcción y supervisión del proyecto. Aplican un total de 13 reconocidas firmas constructoras.

Junio 20-28, 2003: Un panel de 52 expertos seleccionó, de entre los 10 finalistas, las 3 propuestas ganadoras del premio a la excelencia. (Plan B04, Plan B07, Plan B10)

competition timeline

17 Noviembre 2003. Se adjudicaron los trabajos de movimiento de tierras y cimentación a la empresa Beijing Mechanical Construction Company

October 20, 2003 Beijing Pake Int’l Engineering Consultancy was selected to construct the winning design.

Sept. 26, 2003 Public invitation for bid on construction and project supervision was released. A total of 13 well-known construction & engineering firms participated in pre-qualification.

Julio 2003: Se exhiben a juicio de la opinión pública los modelos conceptuales finalistas del NAC en el Centro Internacional de Exhibiciones de Pekín.

July 2003: Models of the final conceptual designs for the NAC were on show at the Beijing International Exhibition Center to solicit public opinion.

June 20-28,2003: A panel of well-known 52 Chinese and foreign designers and operation experts selected three designs (Plan B04, Plan B07, Plan B10) from a total of 10 submissions as the winners of the excellence awards.

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PTW Architects + CSCEC-design + Arup National Aquatics Centre Beijing, China 2003–2008

Credits and Data Project title:

Watercube, National Aquatics Centre, Beijing

Client:

People’s Government of Beijing Municipality, Beijing State-owned Assets Management Co., Ltd

Competition management: Three Gorges International Tendering Co., Ltd. Design consortium:

PTW Architects, CSCEC+design, Arup

PTW design team: Director and associates: Project team:

John Bilmon , Mark Butler, Chris Bosse Andrew Frost, John Pauline, Stephen Bai, John Blanchard, Alan Crowe, Michael Lam, Kurt Wagner, Tim Brouw, Ingrid Toser

CSCEC+design team leaders: Zhao Xiaojun, Wang Min, Shang Hong Arup:

Tristram Carfrae (engineering team leader), Mark Arkinstall (engineering) Peter Macdonald (structure), Kenneth Ma (building services) Haico Schepers (building physics) Ken Conway (environmental) Mark Lewis (communications) Steve Pennell and Stuart Bull (3-D CAD)

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water


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2

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Square

Cuadrado

A square is not an alien in Chinese culture. To position themselves in the universe, Chinese choose the square as the prime geometry for their cities, palaces, and houses. (As a capital that has served six dynasties in six hundred years, the city of Beijing is a very good example).

El cuadrado no es un extraño en la cultura china. Para ubicarse en el universo, los chinos eligen el cuadrado como forma geométrica básica para sus ciudades, palacios y casas. (Como capital que ha servido a seis dinastías en seiscientos años, la ciudad de Pekín es un buen ejemplo).

‘Facing south, his feet firmly on the fifth element, the earth, is man. Via a negative approach-not knowing how high is up, how deep is down, and how far away is the end of the world in each direction-man fixes his position as equidistant form the end of the universe on all sides, and places himself squarely in the middle’. ‘Scattered inside the square world of man are these words: “One thousand autumns and ten thousand years, enduring happiness, never to end!” In Chinese history, there are always good years and bad years, but the nation is forever believed the Central Kingdom, that is how the nation named itself. ‘The Chinese organises his basic cell in order to organise the world around it. His immediate world, measurable, controllable, is forever encroaching on the Unknown’ .

“Orietado hacia el sur, sus pies se apoyan con firmeza en el quinto elemento, la tierra, siendo un hombre. A través de un acercamiento negativo sin saber cuan alto es lo alto, cuan profundo es lo bajo y cuan lejano es el extremo del mundo en cada una de sus direcciones, el hombre toma su posición de forma equidistante con respecto al universo y a todos sus lados y se coloca en ángulo recto en el centro. “Dispersas dentro del mundo cuadrado de los hombres, se encuentran estas palabras: “¡Mil otoños y diez mil años de felicidad duradera que nunca termina!” En la historia china existen siempre buenos años y malos años, pero la nación siempre se ubica en el Reino Central, que es el nombre de la nación. Los chinos organizan sus células base con el fin de organizar el mundo alrededor de las mismas. Su mundo inmediato, con medida, controlable está siempre invadiendo lo desconocido.

square The square is the order, intelligence, and knowledge of man, the ‘Chinese ideal of regulated harmony’.

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El cuadrado es orden, inteligencia y el conocimiento del hombre, el ideal chino de armonía.

cuadrado 1. Vernacular house / Vivienda vernácula 2. Plan of capital city of Yuan Dynasty / Plano de la ciudad capital durante la Dinastía Yuan 3. Plan of capital city of Zhou Dynasty / Plano de la ciudad capital durante la Dinastía Zhou


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the idea of

water bubbles and randomness

la idea de las

burbujas de jab贸n y de aleatoriedad


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macro abarcan cada detalle del edificio desde lo macro hasta lo transcends every detail of the building from

to

micro

micro


la maqueta estructural vol贸 desde Melbourne a Pek铆n, donde se le coloc贸

piel plastica

una hecha a mano (el equipo sencillamente no pod铆a dibujar todas las piezas al mismo tiempo) y la maqueta fue completada. 98


“To bring the design to life, the individual bubbles were incorporated into membranes of ethylene-tetra-fluoroethylene (ETFE) and tailored like a sewing pattern.” “Para dar vida al diseño, las burbujas individuales fueron incorporadas en las membranas del etileno-tetra-fluoro-etileno (ETFE) y adaptadas como si fuesen un patrón de costura.” Mark Butler in a personal interview, PTW Architects.

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US$100 million project


The huge complex is 177,7x177,7x31m

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Theory behind the cube •Inspired by cells and soap bubbles •Based on a common natural pattern – arrangement of organic cells and natural formation of soap bubbles •Arup structural engineers realised that a structure based on unique geometry would be highly repetitive and buildable, but would appear random and organic •This type of pattern is regularly seen in biological cells and mineral crystals


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In the Watercube, walls, roof, structural elements and aesthetics merge; the resulting structure is a continuous form. Whereas soap bubbles can be divided into two shapes - based on a geometric cell made up of 12 pentagons and 2 hexagons that is 3 dimensionally repeatable without leaving any empty spaces- the engineering solution to make the Watercube a reality requires over a hundred different ones. However, in spite of their seeming randomness, bubbles always touch each other with a regular geometry and it is this simple fact that makes the design feasible. Considerando que las burbujas de jabón se pueden dividir en dos formas -basada en una célula geométrica compuesta por 12 pentágonos y dos hexágonos que es de 3 dimensiones repetible sin dejar espacios vacíos- la solución de ingeniería para hacer realidad el Watercube requiere más de cien formas diferentes. Sin embargo, a pesar de su aparente aleatoriedad, las burbujas siempre tienen contacto entre sí con una geometría regular y este es el simple hecho que logra que el diseño sea factible.

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There are

22,000

steel members

that would stretch for

90 kms

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8 the skin la piel

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“The special award for the most accomplished work in the section Atmosphere is awarded to the Australian architecture firm PTW Architects, CSCEC + Design and Arup for the project National Aquatics Centre, Beijing Olympic Green, China. The project demonstrates in a stunning way, how the deliberate morphing of molecular science, architecture and phenomenology can create an airy and misty atmosphere for a personal experience of water leisure” - Quote from the Jury report of the Official Awards 9th International Architecture Exhibition - METAMORPH, Venice Biennale.

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“El premio especial a los mejores trabajos realizados en la sección Ambiente se adjudicó a la empresa australiana PTW Architects, CSCEC + Design y Arup por el proyecto Centro Nacional de Natación, Villa Olímpica de Pekín, China. El proyecto muestra en una forma impresionante, la forma en que la ciencia molecular, la arquitectura y la fenomenología pueden crear juntas una atmósfera brumosa para una experiencia personal en las piscinas de ocio” - Nota en el reporte del jurado de los Premios Oficiales de la 9a Exhibición Internacional de Arquitectura -METAMORPH, en la Bienal de Venecia.

awards

premios

* 2004 - Venice Biennale - Award for most accomplished work Atmosphere section. * 2006 - Popular Science Best of what’s new 2006 in engineering. * 2004 BE Award Winner for BIM Building Information Model in Architecture and Engineering.


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WATERCUBE: The Book