華燈初上,坐落于北京奧林匹克森林公園西側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,宛如速滑運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涵,在設計理念、技術工藝、賽事保障、場館運營等諸多方面,都彰顯出科技、綠色、節(jié)儉、可持續(xù)等特點,為奧運場館建設樹立了新標桿。

創(chuàng)新帶來“結構美”

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柔并濟的設計理念?？傞L13640米的彩釉玻璃發(fā)光管、3360塊曲面和平板玻璃,共同構成了“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、環(huán)桁架和外側幕墻斜拉索共同構成的鋼結構“骨架”。

為何采用這一造型?國家速滑館場館設計團隊鋼結構設計師、北京市建筑設計研究院有限公司復雜結構研究所副所長王哲告訴記者:“場館內部需常年保持制冰環(huán)境,相當于一臺巨大的‘冰箱’,空間越緊湊,能耗就越低。因此,將兩側屋頂向下彎曲,在確保比賽、觀賽的前提下,盡可能最小化室內空間,滿足節(jié)能需求。”

然而,要實現(xiàn)外觀既流暢又節(jié)能降耗的設計方案,處處充滿挑戰(zhàn)。首先,從結構角度看,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)點相悖,而且拉高的建筑物也很難與周邊環(huán)境相協(xié)調。

經過空間建模、反復模擬上千種不同的工況,設計團隊找到了受力最優(yōu)、結構最牢的建造方式,探索出“帶斜拉圈梁索網結構體系”和“多重彈性邊界索網找形方法”,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堅如磐石的“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屋頂體育館。

“這一設計使屋面結構高度大大降低,節(jié)省鋼結構用量綜合造價約20%,減少玻璃幕墻面積4800平方米,約合2880萬元,使空調耗電量減少5%的負荷,縮短工期約3個月?！蓖跽苷f。

綠色鋪就“最快冰”

作為北京2022年冬奧會將產生金牌數量最多的單個場館,國家速滑館的冰面建設備受關注。如何為運動員提供最好的舞臺成為設計團隊面臨的首要問題。國家速滑館場館設計團隊總負責人、北京建院副總建筑師鄭方曾先后負責北京2008年奧運會5個競賽場館的設計。此次參與“冰絲帶”的設計,鄭方深感責任重大:“整個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,從而提高運動員的競技速度?！?/p>

國家速滑館的冰面面積達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,成為全球首個采用該技術的冬奧速滑場館。

“效能更高是二氧化碳制冰技術的一大亮點?！眹宜倩^場館運行團隊主任武曉南介紹,冰面下方鋪設有近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,溫差越小,冰面越平整,這為運動員創(chuàng)造好成績奠定了基礎。

武曉南告訴記者,制冷產生的余熱還將用于運動員生活熱水、融冰池融冰、冰面維護澆冰等,一年可節(jié)省約200萬千瓦時電?！斑@項技術將為場館的可持續(xù)發(fā)展、帶動更多人上冰雪作出貢獻。”武曉南說。

智慧打造“聰明館”

隨著“冰絲帶”正式進入賽時,場館的賽事保障和賽后運營成為社會各界普遍關心的話題。

為了保障各個競賽場館的平穩(wěn)運行,北京建院建筑師李世沖所在的北京冬奧運行指揮部調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注各場館、機構、涉奧設施的實時運行情況?！坝龅劫悤r易發(fā)、突發(fā)的事件時,調度中心將第一時間協(xié)調管理部門快速響應,確保冬奧會安全順利進行?！崩钍罌_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”已經上線,該平臺已接入二氧化碳檢測、室內定位導航、速滑訓練體能檢測等36個系統(tǒng),通過遍布在場館內外的各類物聯(lián)網傳感器,實時采集、分析近10萬個數據,在能源調節(jié)、冰面養(yǎng)護、防疫管理、訓練監(jiān)測、服務保障等方面發(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構“鳥巢”、靈動的膜結構“水立方”遙相呼應,共同組成了北京這座世界首個“雙奧之城”的標志性建筑群。未來,這座充滿科技感的場館將如何服務于普通百姓的生活和社會發(fā)展的需要?

“從2008年奧運場館賽后運營情況來看,建筑空間和衍生功能的多樣性遠超預期?！编嵎奖硎?“冰絲帶”在規(guī)劃建設之初,就將賽后運營作為場館可持續(xù)發(fā)展的關鍵詞。據介紹,通過分模塊控制技術,國家速滑館可根據不同項目分區(qū)域、分標準制冰,滿足花樣滑冰、冰壺、冰球等多種冰上運動項目的競賽要求,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)演出預留了超乎想象的空間?！编嵎秸f。

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