華燈初上，坐落于北京奧林匹克森林公園西側(cè)的國家速滑館流光溢彩。22條絢麗奪目的光影環(huán)繞著橢圓形的玻璃幕墻飛速流轉(zhuǎn)，宛如速滑運(yùn)動員在冰面縱情疾馳留下的道道軌跡。國家速滑館不僅顏值高而且有內(nèi)涵，在設(shè)計(jì)理念、技術(shù)工藝、賽事保障、場館運(yùn)營等諸多方面，都彰顯出科技、綠色、節(jié)儉、可持續(xù)等特點(diǎn)，為奧運(yùn)場館建設(shè)樹立了新標(biāo)桿。

創(chuàng)新帶來“結(jié)構(gòu)美”

相較于國家速滑館的“大名”，“冰絲帶”的昵稱似乎更能凸顯場館背后剛?cè)岵?jì)的設(shè)計(jì)理念。總長13640米的彩釉玻璃發(fā)光管、3360塊曲面和平板玻璃，共同構(gòu)成了“冰絲帶”輕盈飄逸的雙曲面馬鞍造型。支撐起這一造型的是一套由屋面索網(wǎng)、環(huán)桁架和外側(cè)幕墻斜拉索共同構(gòu)成的鋼結(jié)構(gòu)“骨架”。

為何采用這一造型？國家速滑館場館設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師、北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司復(fù)雜結(jié)構(gòu)研究所副所長王哲告訴記者：“場館內(nèi)部需常年保持制冰環(huán)境，相當(dāng)于一臺巨大的‘冰箱’，空間越緊湊，能耗就越低。因此，將兩側(cè)屋頂向下彎曲，在確保比賽、觀賽的前提下，盡可能最小化室內(nèi)空間，滿足節(jié)能需求。”

然而，要實(shí)現(xiàn)外觀既流暢又節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)方案，處處充滿挑戰(zhàn)。首先，從結(jié)構(gòu)角度看，來回彎曲的外立面不是常規(guī)穩(wěn)定的受力形態(tài)。其次，國家速滑館橫向跨度大，傳統(tǒng)做法要求建筑整體“增高”，這不僅與綠色節(jié)能的出發(fā)點(diǎn)相悖，而且拉高的建筑物也很難與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

經(jīng)過空間建模、反復(fù)模擬上千種不同的工況，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)找到了受力最優(yōu)、結(jié)構(gòu)最牢的建造方式，探索出“帶斜拉圈梁索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系”和“多重彈性邊界索網(wǎng)找形方法”，分別利用158根屋面索和120根外立面斜拉索，為國家速滑館編織起一個(gè)堅(jiān)如磐石的“鋼筋鐵骨”，也創(chuàng)建了世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)屋頂體育館。

“這一設(shè)計(jì)使屋面結(jié)構(gòu)高度大大降低，節(jié)省鋼結(jié)構(gòu)用量綜合造價(jià)約20%，減少玻璃幕墻面積4800平方米，約合2880萬元，使空調(diào)耗電量減少5%的負(fù)荷，縮短工期約3個(gè)月。”王哲說。

綠色鋪就“最快冰”

作為北京2022年冬奧會將產(chǎn)生金牌數(shù)量最多的單個(gè)場館，國家速滑館的冰面建設(shè)備受關(guān)注。如何為運(yùn)動員提供最好的舞臺成為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的首要問題。國家速滑館場館設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)總負(fù)責(zé)人、北京建院副總建筑師鄭方曾先后負(fù)責(zé)北京2008年奧運(yùn)會5個(gè)競賽場館的設(shè)計(jì)。此次參與“冰絲帶”的設(shè)計(jì)，鄭方深感責(zé)任重大：“整個(gè)冰場表面的誤差不能超過5毫米，冰面越平整，硬度越均勻，越利于滑行，從而提高運(yùn)動員的競技速度。”

國家速滑館的冰面面積達(dá)1.2萬平方米，是目前亞洲最大的冰面。在如此大規(guī)模的場地打造“最快冰”，國家速滑館放棄了傳統(tǒng)制冷方法，創(chuàng)新性地采用了二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)，成為全球首個(gè)采用該技術(shù)的冬奧速滑場館。

“效能更高是二氧化碳制冰技術(shù)的一大亮點(diǎn)。”國家速滑館場館運(yùn)行團(tuán)隊(duì)主任武曉南介紹，冰面下方鋪設(shè)有近130公里的不銹鋼冰盤管，在其中流動的液態(tài)二氧化碳可以將冰面溫差控制在0.5℃以內(nèi)，溫差越小，冰面越平整，這為運(yùn)動員創(chuàng)造好成績奠定了基礎(chǔ)。

武曉南告訴記者，制冷產(chǎn)生的余熱還將用于運(yùn)動員生活熱水、融冰池融冰、冰面維護(hù)澆冰等，一年可節(jié)省約200萬千瓦時(shí)電。“這項(xiàng)技術(shù)將為場館的可持續(xù)發(fā)展、帶動更多人上冰雪作出貢獻(xiàn)。”武曉南說。

智慧打造“聰明館”

隨著“冰絲帶”正式進(jìn)入賽時(shí)，場館的賽事保障和賽后運(yùn)營成為社會各界普遍關(guān)心的話題。

為了保障各個(gè)競賽場館的平穩(wěn)運(yùn)行，北京建院建筑師李世沖所在的北京冬奧運(yùn)行指揮部調(diào)度中心成為最繁忙的“中樞系統(tǒng)”。面對一塊近20米長的超大屏幕，李世沖和他的同事們需要密切關(guān)注各場館、機(jī)構(gòu)、涉奧設(shè)施的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。“遇到賽時(shí)易發(fā)、突發(fā)的事件時(shí)，調(diào)度中心將第一時(shí)間協(xié)調(diào)管理部門快速響應(yīng)，確保冬奧會安全順利進(jìn)行。”李世沖說。

此外，“超級大腦”也是“冰絲帶”在賽事保障方面的一大利器。目前，由北京建院和中科院軟件所聯(lián)合研發(fā)的國家速滑館智能化集成平臺——“超級大腦”已經(jīng)上線，該平臺已接入二氧化碳檢測、室內(nèi)定位導(dǎo)航、速滑訓(xùn)練體能檢測等36個(gè)系統(tǒng)，通過遍布在場館內(nèi)外的各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實(shí)時(shí)采集、分析近10萬個(gè)數(shù)據(jù)，在能源調(diào)節(jié)、冰面養(yǎng)護(hù)、防疫管理、訓(xùn)練監(jiān)測、服務(wù)保障等方面發(fā)揮重要作用。

作為北京2022年冬奧會唯一新建的冰上競賽場館，國家速滑館與雄渾的鋼結(jié)構(gòu)“鳥巢”、靈動的膜結(jié)構(gòu)“水立方”遙相呼應(yīng)，共同組成了北京這座世界首個(gè)“雙奧之城”的標(biāo)志性建筑群。未來，這座充滿科技感的場館將如何服務(wù)于普通百姓的生活和社會發(fā)展的需要？

“從2008年奧運(yùn)場館賽后運(yùn)營情況來看，建筑空間和衍生功能的多樣性遠(yuǎn)超預(yù)期。”鄭方表示，“冰絲帶”在規(guī)劃建設(shè)之初，就將賽后運(yùn)營作為場館可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵詞。據(jù)介紹，通過分模塊控制技術(shù)，國家速滑館可根據(jù)不同項(xiàng)目分區(qū)域、分標(biāo)準(zhǔn)制冰，滿足花樣滑冰、冰壺、冰球等多種冰上運(yùn)動項(xiàng)目的競賽要求，成為集體育賽事、群眾健身、文化休閑、展覽展示、社會公益等多種功能于一體的體育綜合體，成為展示我國冰雪運(yùn)動發(fā)展的新名片。

“這不僅為日常大規(guī)模的公眾冰上健身提供了場地，也為賽后的商業(yè)演出預(yù)留了超乎想象的空間。”鄭方說。（經(jīng)濟(jì)日報(bào)記者 康瓊艷）

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