1.水立方或鸟巢的数学知识
占地面积31329 它的独特之处是“水立方”多面体空间刚架结构几何构成的理论基础是“气泡理论”。
“气泡理论”的研究已有一百多年的历史，这种结构模型在自然界中普遍存在，如细胞组织单元的基本排列形式以及水泡、肥皂泡的天然构造。但这样的形式作为建筑结构还从未被使用过，国家游泳中心首次将其应用到建筑结构上。
“水立方”结构几何形体的基本模型是基于优化改良的多面体组合建立起来的。实际的几何形体是这样形成的： 首先生成一个比“水立方”建筑大的、改良的多面体阵列，再把这个阵列围绕（0,0,0）→（1,1,1）矢量轴旋转60°，在多面体阵列中切出176.5389m*176.5389m*29.3789m立方体的建筑外形，然后在立方体内挖去比赛厅、热身厅、嬉水厅等内部使用空间，这样便切出了屋盖和墙体的结构。
多面体单元在两个切割平面上切出的边线就分别构成了屋盖结构的上弦、下弦杆件和墙体结构内外表面弦杆，两个切割平面之间的多面体棱边便为结构的腹杆。“水立方”结构体系最初由澳洲ARUP在建筑方案中提出，中方研究团队创造性地将其完善和发展，形成了系统的设计理论，并成功地在实际工程中实施。
场馆名称：国家体育场俗称：鸟巢英语称呼：National Stadium(bird’s nest)【所在位置】：北京奥林匹克公园【建筑面积】：25.8万㎡【固定座位数】：80000【临时座位数】：11000【功能】：举行奥运会和残奥会的开幕式、闭幕式【赛时功能】：田径、男子足球【赛后功能】：将用于国际国内体育比赛和文化、娱乐活动、公民健身【开工时间】：2003.12.24【落成时间】：2008.6.28场馆名称：国家游泳中心俗称：水立方建设地点：奥林匹克公园场地类型：新建比赛场馆园建筑面积（㎡）：79532赛时功能：游泳、跳水、花样游泳奥运会期间的用途：游泳、跳水、花样游泳残奥会期间的用途：游泳、跳水、花样游泳固定座位数：4000个（永久性）、2000个（可拆除）临时座位数：11000个开工时间：2003年12月24日竣工时间：2008年1月28日英文名称：National Aquatic Center投资：约为10.2亿（各界捐献约8.5亿人民币）业主单位：北京市国有资产经营有限责任公司设计单位：中建设计联合体总包单位：中建一局建设发展有限公司。
2.用数学知识说明鸟巢和水立方的有关内容
国家体育场：位于北京奥林匹克公园复中心区南部，为2008年第29届奥林匹制克运动会的主体育场。工程总占地面积21公顷，建筑面积258,000㎡。场内观众坐席约为211391000个，其中临时坐席约11000个。建筑造价：34亿元人民币
国家游泳馆：79532平方米5261 :31米 ：62950平方米 ：177m（长）*177m（宽4102）*31m（高）：4000个（永久性）、2000个（可拆除1653），临时座位数11000个
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3.奥运会中蕴含的数学知识
2004年雅典奥运会上德国的二分之一相当于美国金牌数的五分之一，又相当于中国的三十五分之七，已知美国比中国多3枚金牌。求美国，中国，德国各得金牌多少枚.（用方程解答）
解答：美国35枚，中国32枚，德国14枚。
奥运起源
古希腊是一个神话王国，优美动人的神话故事和曲折离奇的民间传说，为古奥运会的起源蒙上一层神秘的色彩。传说：古代奥林匹克运动会是为祭祀克勒斯有关。赫拉克斯因力大无比获“大力神”的美称。他在伊利斯城邦完成了常会无法完成的任务，不到半天功夫便扫干净了国王堆满牛粪的牛棚，但国王不想履行赠送 300头牛的许诺，赫拉克斯一气之下赶走了国王。为了庆贺胜利，他在奥林匹克举行了运动会。关于古奥运会起源流传最广的是佩洛普斯娶亲的故事。古希腊伊利斯国王为了给自己的女儿挑选一个文武双全的驸马，提出应选者必须各自己比赛战车。比赛中，先后有13个青年丧生于国王的长矛之下。而第14个青年正是宙斯的孙子和公主的心上人佩洛普斯。在爱情的鼓舞下，他勇敢的接受了国王的挑战。终于以智取胜。为了庆贺这一胜利，佩洛普斯与公主在奥林匹克的宙斯庙前举行盛大的婚礼，会上安排了战车、角斗等项比赛，这就是最初的古奥运会，佩洛普斯成了古奥运会传说中的创始人。
水立方
国家游泳中心又称“水立方”，位于北京奥林匹克公园内，是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。它的设计方案，是经全球设计竞赛产生的“水的立方”（[H2O]3）方案。2003年12月24开工，预计在2007年10月竣工验收。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，共同形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62950平方米，总建筑面积 65000-80000平方米，其中地下部分的建筑面积不少于15000平方米，长宽高分别为 177m * 177m * 30m. 【用途】 2008年奥运会期间，国家游泳中心承担游泳、跳水、花样游泳、水球等比赛，可容纳观众坐席17000座，其中永久观众坐席为6000座，奥运会期间增设临时性座位11000个（赛后将拆除）。赛后将建成为具有国际先进水平的、集游泳、运动、健身、休闲于一体的中心。
福娃来历
吉祥物共有五个，她们分别为：福娃欢欢，福娃贝贝，福娃迎迎，福娃晶晶，福娃妮妮，而这些可爱的福娃加起来正好是“北京欢迎你”的寓意。他们的原型分别来自鱼、熊猫、奥运圣火、藏羚羊、金燕。晶晶是一只憨态可掬的大熊猫，无论走到哪里都会带给人们欢乐。作为中国国宝，大熊猫深得世界人民的喜爱。晶晶来自广袤的森林，象征着人与自然的和谐共存。他的头部纹饰源自宋瓷上的莲花瓣造型。晶晶憨厚乐观，充满力量，代表奥林匹克五环中黑色的一环。欢欢是福娃中的大哥哥。他是一个火娃娃，象征奥林匹克圣火。欢欢是运动激情的化身，他将激情散播世界，传递更快、更高、更强的奥林匹克精神。欢欢所到之处，洋溢着北京2008对世界的热情。欢欢的头部纹饰源自敦煌壁画中火焰的纹样。他性格外向奔放，熟稔各项球类运动，代表奥林匹克五环中红色的一环。迎迎是一只机敏灵活、驰骋如飞的藏羚羊，他来自中国辽阔的西部大地，将健康的美好祝福传向世界。迎迎是青藏高原特有的保护动物藏羚羊，是绿色奥运的展现。迎迎的头部纹饰融入了青藏高原和新疆等西部地区的装饰风格。他身手敏捷，是田径好手，代表奥林匹克五环中黄色的一环。妮妮来自天空，是一只展翅飞翔的燕子，其造型创意来自北京传统的沙燕风筝。“燕”还代表燕京（古代北京的称谓）。妮妮把春天和喜悦带给人们，飞过之处播撒 “祝您好运”的美好祝福。天真无邪、欢快矫捷的妮妮将在体操比赛中闪亮登场，她代表奥林匹克五环中绿色的一环。
4.关于水立方的一些知识
场馆名称：国家游泳中心（“水立方”） 建设地点：奥林匹克公园 建筑面积（M2）:65000-80000 座席数：永久座席为6000个，临时性座席11000个 赛时功能：游泳、跳水、花样游泳、水球 开工时间：2003年12月24日 完工时间：2007年下半年 港澳台侨同胞共同为“水立方”捐资 国家游泳中心是2008年第29届夏季奥林匹克运动会重要比赛场馆。
位于北京奥林匹克公园内，是奥林匹克公园中心区内标志性建筑物之一，也是唯一一个政府指定以港澳台侨同胞捐资建设的奥运场馆。概算投资总额为10.2亿元人民币。
到今年7月份，港澳台侨同胞共建北京奥运场馆委员会办公室已经收到来自90多个国家和地区的33万多港澳台侨同胞的捐款8亿多元人民币。 42枚奥运金牌在这里产生 国家游泳中心规划建设用地6.3万平方米，总建筑面积约8万平方米。
奥运会期间，将承担游泳、跳水、花样游泳等比赛，可容纳观众坐席1万7千个，其中永久观众坐席6千个，奥运会期间临时坐席1万1千个，将有42枚金牌在这个场馆产生。作为水立方的业主，国资公司将为妥善经营管理这座融入了浓浓中华情的奥运场馆。
赛后，这里将被建成具有国际先进水平的，集游泳、运动、健身、休闲于一体的大型水上运动娱乐中心。 水立方穿上“嫁衣” 人们习惯用阳刚之美来形容国家体育场“鸟巢”，阴柔之美则用来形容“水立方”，这两座场馆矗立在北京北中轴线上相得益彰。
如今，漂亮的“水立方”已经穿上了淡蓝色的高科技膜结构“缝制的嫁衣”。2003年12月24日，“水立方”奠基，土方及基础处理工程开工；2004年4月7日，完成了土方及基础处理工程； 2006年4月10日，其主体结构封顶，并顺利完成钢结构的安装； 2006年6月16日，钢结构支撑体系成功卸载；2006年12月26日，完成膜结构安装；2007年3月31日，“水立方”比赛大厅内层气枕安装完毕。
“水立方”全新的设计理念为世人展示了一个耳目一新的梦幻般的体育场馆，而要将梦幻转化为现实，其中的高科技攻关难度可能并不为世人所了解。“水立方”在钢结构关键技术、室内环境系统关键技术和ETFE膜装配系统关键技术等方面，凸现了“科技奥运”的理念。
国家游泳中心项目在成为“科技奥运”理念的集中体现的同时，业主与参建各方在项目建设管理过程中注重质量安全和环境，以高水平、有特色地管理，贯彻和体现了“绿色奥运”、“人文奥运”的理念。同时以“长城杯”、“鲁班奖”和创奥运精品工程为质量目标，争创精品工程。
高科技“嫁衣”亮点多多 “水立方”的屋盖和墙体的内外表面均覆以ETFE气枕，单层气枕覆盖面积达10万m2，落成后将成为世界上最大的ETFE工程，同时也成为单个气枕最大、拥有内、外两层气枕结构的独一无二的建筑物。 ETFE气枕不仅在视觉效果上充分满足了建筑美学对水的形态—泡沫状态下的水分子结构的表达，同时也最大限度的配合了主体钢结构“泡沫”结构系统的设计。
与以往奥运会多采用露天泳池举行游泳比赛不同，国家游泳中心采用了全封闭式的设计。由于采用了ETFE膜结构屋面，这件“外衣”可保证90%自然光进入场馆，使“水立方”平均每天自然采光达到了9个小时。
“水立方”的“嫁衣”十分结实，可以经得起汽车的重量。此外这些膜的延展性也很强，可以被拉伸到本身的三到四倍。
715度以上的燃点将保证膜结构的消防安全，即便被点燃，这种材料在燃烧时并不会扩散，且无烟，无燃烧物掉落。观众可以放心地在‘泡泡’下面的场地观看比赛。
一切设计以运动员观众为根本 “水立方”是一个膜结构的全封闭室内场馆，必须解决透气问题和声学问题。“水立方”在设计时便在屋顶设置了自然排风机，八个自然通风口可实现馆内外空气流通，这样就能将建筑空间中的热量散发出去，实现自然通风，保证17000人观赛时的透气问题。
在遵循了大型体育场馆的有关规范要求外，“水立方”同时还考虑到了这个项目的特殊性，在场馆中使用了一系列特殊的材料达到语言清晰度的标准。届时，在这个封闭的建筑内不会出现声音模糊的情况。
5.关于水立方的知识
【设计理念】 [编辑本段] “水立方”位于奥林匹克公园B区西侧，和国家体育场‘鸟巢’隔马路遥相呼应，建设规模约8万平方米，最引人注意的就是外围形似水泡的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）。
ETFE膜是一种透明膜，能为场馆内带来更多的自然光，他的内部是一个多层楼建筑，对称排列的大看台视野开阔，馆内乳白色的建筑与碧蓝的水池相映成趣。 国家游泳中心的设计方案，是经全球设计竞赛产生的“水的立方”（[H2O]3）方案。
该方案由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW建筑师事务所、ARUP澳大利亚有限公司联合设计。其中中方设计者：中建国际（深圳）设计顾问有限公司总裁、总建筑师赵小钧、总工程师毛红卫，PTW建筑事务所的两名主设计师为约翰·保林 （John Pauline）与托比·王（Toby Wong）。
设计体现出 [H2O]3（“水立方”）的设计理念，融建筑设计与结构设计于一体，设计新颖，结构独特，与国家体育场比较协调，功能上完全满足2008年奥运会赛事要求，而且易于赛后运营。 这个看似简单的“方盒子”是中国传统文化和现代科技共同“搭建”而成的。
中国人认为：没有规矩不成方圆，按照制定出来的规矩做事，就可以获得整体的和谐统一。在中国传统文化中，“天圆地方”的设计思想催生了“水立方”，它与圆形的“鸟巢”——国家体育场相互呼应，相得益彰。
方形是中国古代城市建筑最基本的形态，它体现的是中国文化中以纲常伦理为代表的社会生活规则。而这个“方盒子”又能够最佳体现国家游泳中心的多功能要求，从而实现了传统文化与建筑功能的完善结合。
在中国文化里，水是一种重要的自然元素，并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 达此目的，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。轻灵的“水立方”能够夺魁，还在于它体现了诸多科技和环保特点。
合理组织自然通风、循环水系统的合理开发，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，视觉和声音出发信号等，这将使比赛池成为世界上最快的泳池。
创新的外挂材料 [编辑本段] “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！ 国际上在建筑使用膜结构时，多用的是PTFE膜，这是一种纤维材料，特点是不透明，但是，使用技术比较成熟。
而“水立方”使用的是ETFE膜，这是一种透明膜，能为场馆内带来更多的自然光。在国内对这种薄膜结构的理论研究几乎就是空白。
2006年德国世界杯主要赛场之一的慕尼黑安联体育场也使用了ETFE气枕式外墙，但与水立方相比，两者的区别在于，德国安联体育场的气枕覆盖面积为6万平方米，而水立方则达到为10万平方米；安联运动场是单层气枕并且是规则排列的，水立方则是双层气枕，并且几乎没有形状相同的两个气枕。 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（其中最小的1-2平方米，最大的达到70平方米），覆盖面积达到10万平方米，展开面积达到26万平方米，是世界上规模最大的膜结构工程，也是惟一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
无论对设计还是施工、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。 新型环保设计 [编辑本段] 游泳中心内的游池应用了许多创新式的设计，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。
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，这些装置将帮助观众更好地观看比赛。 在设计中还充分考虑了环保的需要。
为了减少二氧化碳的产生，在设计中减少了电的使用。利用太阳能电池提供电力。
大幅地使用了新型材料，使空调和照明负荷降低了20%-30%。另外，游泳中心消耗掉的水分将有80%从屋顶收集并循环使用，这样可以减弱对于供水的依赖和减少排放到下水道中的污水。
系统对废热进行回收，。
