國家跳臺滑雪中心又被稱為“雪如意”，是當今世界上體量最大的跳臺滑雪場館。
本報記者 鹿 麟攝

國家速滑館作為本屆冬奧會北京賽區(qū)標志性場館，被形象地稱呼為“冰絲帶”。
本報記者 倪敏哲攝

　　“水立方”變身“冰立方”、“冰絲帶”豎起新地標、“雪游龍”因山制宜、“雪如意”彰顯東方神韻……連日來，北京冬奧會正在如火如荼地進行，科技扮靚的冬奧場館，成為本屆冬奧會一道亮麗的風景線。

　　雪山上的“如意”

　　融合中國美和

　　科技美的杰作

　　本報記者 彭曉烯

　　我國首座符合國際標準的跳臺滑雪場館，國家跳臺滑雪中心，位于河北張家口崇禮區(qū)，因其環(huán)形頂端、賽道剖面線形和底部看臺，與中國傳統(tǒng)吉祥物“如意”的S形曲線完美融合，因此被形象地稱作“雪如意”。這是目前體量最大的跳臺滑雪場館，也是北京冬奧會標志性場館之一。它是中國美的化身，更是科技美的杰作。

　　科技體現(xiàn)在外形。建筑造型設計有大量的懸挑架空元素，對施工的質量和精度都提出了很高的要求。加之不同于國外的跳臺滑雪賽道大多建在土石方等填充物之上，“雪如意”另辟蹊徑，將168米長的賽道“架”在了空中，是全球首個采用全鋼筋混凝土框架結構的滑雪中心。“如意”的柄是由87根支柱支撐的賽道，支柱的高度從2.5米到25米不等，沿著山體將賽道平面的混凝土結構支撐起來，賽道距地面平均有20米高。為了降低結構風險，采用了大量先進的施工工藝和技術，其中所使用的“人工剖面賽道類場館新型建造、維護與運營技術”是“十三五”國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項。這也是我國首次掌握符合國際標準跳臺的設計方法與建造技術。

　　據悉，為提高建造精度，應對山地施工難題，數字技術貫穿“雪如意”設計建造運維的全生命周期。國家跳臺滑雪中心運用建筑信息模型技術，建立運維云平臺統(tǒng)籌設計施工，實現(xiàn)自下而上的信息化集成和智能分析，同時研發(fā)了助滑道冰面準分布式智能監(jiān)測系統(tǒng)和鋪面平整性智能檢測車，使得助滑道冰面精度與著陸坡表面達到厘米級精度，助滑道冰面溫度監(jiān)測誤差小于0.5攝氏度，填補了國際空白。

　　科技還體現(xiàn)在前所未想。國家跳臺滑雪中心安裝了北斗定位系統(tǒng)，讓這里成為了國際上首個可大規(guī)模實現(xiàn)室內外亞米級連續(xù)定位的大型體育場館，“北京冬奧會北斗微基站室內混合定位系統(tǒng)關鍵技術研發(fā)及應用”，以讓“雪如意”的工作人員和移動車輛等設備實現(xiàn)室內外無縫連續(xù)的高精度實時定位和導航服務，可以將場館內所有人員、車輛、設備的位置信息進行信息化管理，可以讓管理者就近按照工作任務進行人員調配，提高團隊協(xié)同配合效率。

　　在疫情防控工作中，一旦需要進行場館內人員的流調，可以通過專用軟件，根據位置服務云平臺存儲的人員位置數據，對一定區(qū)域和時間內的所有關聯(lián)人員迅速展開流調，并快速給出流調報告。經估算，傳統(tǒng)人工流調需要3個小時完成的工作量，它大約只需要幾分鐘。

　　科技點“水”成“冰”

　　本報記者 彭曉烯

　　“水冰轉換”是國家游泳中心的最大亮點和創(chuàng)新基座，也是體育場館可持續(xù)利用的“中國方案”。“冰立方”是冬奧會歷史上體量最大的冰壺場館，世界唯一水上項目和冰上項目均可運行的雙奧場館，也是世界上首個在泳池上架設冰壺賽道的奧運場館。這份獨一無二依靠的是可轉換結構體系以及可拆裝制冰系統(tǒng)等技術的創(chuàng)新應用，轉換過程大致分為5道工序，即放空池水、搭設鋼架和支撐結構、鋪保溫層和防水層、安裝可拆裝制冰系統(tǒng)，以及制作冰面。通過三次轉換實戰(zhàn)，“水冰轉換”的冰場結構施工時長從45天壓縮至20天，加上后期制冰環(huán)節(jié)，30天即可交付使用。

　　改造完成后的國家游泳中心不僅功能增加，更實現(xiàn)建筑的智能化升級。增加膜結構空腔自然通風，夏季開啟自然通風降溫，冬季蓄能降低場館熱耗。擁有4000多個傳感器的樓宇設備管理系統(tǒng)將有效控制和監(jiān)測場館室內的溫度、濕度等變化，確保冰壺賽道冰面溫度達到-8.5攝氏度，冰面1.5米處溫度始終保持在10攝氏度，且比賽區(qū)域不受空調氣流干擾，在任何一種濕負荷條件下露點溫度保持在-4攝氏度。在滿足冬奧會冰壺比賽提供完美環(huán)境的同時，為觀眾區(qū)提供舒適的環(huán)境，將看臺觀眾區(qū)溫度控制在16至18攝氏度。

　　由于賽場與觀眾席處于同一空間，如何用無形的“屏障”分隔不同的溫度區(qū)？“冰立方”冰壺場館改造項目經理劉軍揭開謎底：“通俗地說，通過‘正負壓’技術在冰場上部和觀眾席之間形成‘空氣弧’，將冰場‘罩住’，從而分隔開比賽環(huán)境和觀賽環(huán)境，”“冰面溫度通過制冰機、制冰管中的冷媒調節(jié)，冰面上方1.5米處溫濕度由外圍制冷機、除濕機、空調機組相互配合調整，再通過布袋風管送風到場館內，觀眾席溫度通過座椅下送風口控制。”“一館三溫”的背后既是科技也是“以人為本”。

　　不僅如此，國家游泳中心還積極推進科技創(chuàng)新，創(chuàng)造性應用“冰壺曲線軌跡捕捉”技術，大大提升了觀賽體驗，并能夠輔助運動員觀察和判斷。賽場東側看臺170平方米的大屏可以以真實尺寸展現(xiàn)4個大本營的實時畫面，運動員擲出冰壺的同時，大屏上會實時繪出一條曲線，這就是場館運行團隊正在測試和完善的“冰壺運動軌跡捕捉”技術。“場地是平面的，通過樹立起來的大屏，我們在場館內創(chuàng)造出一個‘折疊空間’，能夠讓觀眾更容易理解場上運動員的戰(zhàn)術，這項技術也將幫助運動員進行賽后分析。”國家游泳中心總經理楊奇勇介紹說。

　　“冰絲帶”旨在打造“最快的冰”

　　本報記者 李曉潔

　　作為北京冬奧會唯一新建冰上競賽項目場館，國家速滑館自2017年開始施工建設以來，無論是從建造技術、還是建設速度，均體現(xiàn)了我國當前建筑行業(yè)的最高水平。因其外形由22條晶瑩美麗的“絲帶”狀曲面玻璃幕墻環(huán)繞，因此又被稱為“冰絲帶”。

　　該館采用了雙曲面馬鞍形單層索網結構屋面設計，是目前世界上規(guī)模最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面體育館。采用這種結構設計，能夠極大的節(jié)約材料，用鋼量僅為傳統(tǒng)屋面的四分之一，且建筑用鋼索材料全部實現(xiàn)國產化。夜晚亮燈后的國家速滑館就像速度滑冰項目一樣流暢，而為了營造出“冰絲帶”輕盈飄逸的絲帶效果，國家速滑館外立面由3360塊曲面玻璃單元拼裝而成，每塊尺寸都不相同。

　　國家速滑館場館運行團隊主任武曉南介紹，“冰絲帶”建設之初，便將打造最快、最環(huán)保的冰面作為目標。這里采用了全冰面設計，冰面面積1.2萬平方米，是目前亞洲最大的冰面。國家速滑館還是全世界最大的采用二氧化碳跨臨界直冷制冷系統(tǒng)的冰面，也是全球首個采用二氧化碳跨臨界制冷的冬奧場館。這項技術不僅環(huán)保節(jié)能，而且制冷非常均勻，足以打造“最快的冰”。

　　國家速滑館制冰系統(tǒng)設計負責人馬進介紹說，采用新的環(huán)保制冰技術減少的碳排放量相當于植樹超過120萬棵所帶來的碳排放減少量。與此同時，采用二氧化碳制冷，可將冰面溫差控制在0.5攝氏度內，更有利于運動員滑出好成績。

　　國家速滑館的全冰面設計，其目的是充分考慮賽后利用，為適應多種需求的群眾性健身提供硬件支撐。國家速滑館冰面采用分模塊控制單元，可以將冰面劃分為若干區(qū)域，根據不同項目分區(qū)域、分標準進行制冰。平時可接待超過2000位市民同時開展冰球、速度滑冰、花樣滑冰、冰壺等所有冰上運動，著眼于服務賽后可持續(xù)利用。

　　國家速滑館引入“室內外一體化定位導航系統(tǒng)”“數字孿生系統(tǒng)”等技術，為場館配備了一顆“智慧大腦”。為觀眾、賽事組織和參與者提供優(yōu)質的觀賽體驗、完備的服務保障，使速滑館成為一個智慧場館和集體育賽事、群眾健身、文化休閑、展覽展示、社會公益等于一體的多功能場館，向世界貢獻奧運場館“反復利用、綜合利用、持久利用”的“中國方案”。

　　“雪游龍”精確到毫米的“奇跡”

　　本報記者 李曉潔

　　依托位于北京延慶區(qū)小海陀山天然山形，中國首條雪車雪橇賽道猶如一條巨龍蜿蜒于巍峨的山脊之中。這條被稱作“雪游龍”的國家雪車雪橇中心賽道，是世界第17條、亞洲第3條、中國第1條雪車雪橇賽道。賽道全長1975米，垂直落差121米，由16個角度、傾斜度各異的彎道組成，包括非常少見的360度回旋彎。運動員滑行速度最高可達到每小時134.4公里，號稱“冰上F1”。北京冬奧會的雪車、鋼架雪車、雪橇三個項目都在這里舉行。

　　由于項目專業(yè)性強、場地要求嚴苛，國家雪車雪橇中心被認為是設計難度最高、施工難度最大、施工工藝最復雜的冬奧新建比賽場館之一。該項目參與2018年度國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項課題，形成了5項賽道技術標準及驗收標準，完全符合賽道國際認證要求，實現(xiàn)了國內零的突破。國家雪車雪橇中心項目還屬于科創(chuàng)研發(fā)型項目，截至目前已申請專利131件(含發(fā)明專利57件)，攬獲多項國家級和省部級獎項。

　　特殊的建設需求催生了新的技術和隊伍。在建設過程中，國家雪車雪橇中心開啟了多個國內“首創(chuàng)”，填補了多項國內技術經驗空白。異形扭曲賽道結構表面平整誤差要控制在1毫米以內，研發(fā)人員大膽創(chuàng)新，首次將噴射混凝土用于主體結構。

　　為建設這條全長1975米、三維扭曲、能夠承受凍融循環(huán)400余次的混凝土賽道，項目團隊自主研發(fā)了全新的混凝土材料，自主培養(yǎng)國內首支混凝土噴射手，以毫米級高精度確保賽道一次性澆筑成功。小海陀山環(huán)境復雜，賽道高低起伏，高落差、多彎道的情況給制冰溫度控制增加了諸多困難。制冰團隊歷經千余次的嘗試，最終成功總結出制冰溫度與外界溫度的關系。

　　與其他國際賽道相比，國家雪車雪橇中心的遮陽棚面積更大，而且在賽道的不同位置，長度都不一樣，避免了資源的浪費。為了能夠精確計算每個位置遮陽棚的覆蓋面積，設計團隊用到了數字化系統(tǒng)保護分析。因為遮陽棚整體的屋面的覆蓋面積大，所以無論是早上太陽升起還是晚上太陽落下都不會影響運動員比賽和訓練。遮陽簾在賽時可以完全拉開，不會影響觀眾觀看比賽。