國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心又被稱為“雪如意”，是當(dāng)今世界上體量最大的跳臺(tái)滑雪場(chǎng)館。
本報(bào)記者 鹿 麟攝

國(guó)家速滑館作為本屆冬奧會(huì)北京賽區(qū)標(biāo)志性場(chǎng)館，被形象地稱呼為“冰絲帶”。
本報(bào)記者 倪敏哲攝

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

　　雪山上的“如意”

　　融合中國(guó)美和

　　科技美的杰作

　　本報(bào)記者 彭曉烯

　　我國(guó)首座符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的跳臺(tái)滑雪場(chǎng)館，國(guó)家跳臺(tái)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(tái)，與中國(guó)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(tái)滑雪場(chǎng)館，也是北京冬奧會(huì)標(biāo)志性場(chǎng)館之一。它是中國(guó)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(shè)計(jì)有大量的懸挑架空元素，對(duì)施工的質(zhì)量和精度都提出了很高的要求。加之不同于國(guó)外的跳臺(tái)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(zhǎng)的賽道“架”在了空中，是全球首個(gè)采用全鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)支撐起來，賽道距地面平均有20米高。為了降低結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，采用了大量先進(jìn)的施工工藝和技術(shù)，其中所使用的“人工剖面賽道類場(chǎng)館新型建造、維護(hù)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)”是“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)。這也是我國(guó)首次掌握符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)跳臺(tái)的設(shè)計(jì)方法與建造技術(shù)。

　　據(jù)悉，為提高建造精度，應(yīng)對(duì)山地施工難題，數(shù)字技術(shù)貫穿“雪如意”設(shè)計(jì)建造運(yùn)維的全生命周期。國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心運(yùn)用建筑信息模型技術(shù)，建立運(yùn)維云平臺(tái)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)施工，實(shí)現(xiàn)自下而上的信息化集成和智能分析，同時(shí)研發(fā)了助滑道冰面準(zhǔn)分布式智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和鋪面平整性智能檢測(cè)車，使得助滑道冰面精度與著陸坡表面達(dá)到厘米級(jí)精度，助滑道冰面溫度監(jiān)測(cè)誤差小于0.5攝氏度，填補(bǔ)了國(guó)際空白。

　　科技還體現(xiàn)在前所未想。國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心安裝了北斗定位系統(tǒng)，讓這里成為了國(guó)際上首個(gè)可大規(guī)模實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外亞米級(jí)連續(xù)定位的大型體育場(chǎng)館，“北京冬奧會(huì)北斗微基站室內(nèi)混合定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”，以讓“雪如意”的工作人員和移動(dòng)車輛等設(shè)備實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無縫連續(xù)的高精度實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航服務(wù)，可以將場(chǎng)館內(nèi)所有人員、車輛、設(shè)備的位置信息進(jìn)行信息化管理，可以讓管理者就近按照工作任務(wù)進(jìn)行人員調(diào)配，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)同配合效率。

　　在疫情防控工作中，一旦需要進(jìn)行場(chǎng)館內(nèi)人員的流調(diào)，可以通過專用軟件，根據(jù)位置服務(wù)云平臺(tái)存儲(chǔ)的人員位置數(shù)據(jù)，對(duì)一定區(qū)域和時(shí)間內(nèi)的所有關(guān)聯(lián)人員迅速展開流調(diào)，并快速給出流調(diào)報(bào)告。經(jīng)估算，傳統(tǒng)人工流調(diào)需要3個(gè)小時(shí)完成的工作量，它大約只需要幾分鐘。

　　科技點(diǎn)“水”成“冰”

　　本報(bào)記者 彭曉烯

　　“水冰轉(zhuǎn)換”是國(guó)家游泳中心的最大亮點(diǎn)和創(chuàng)新基座，也是體育場(chǎng)館可持續(xù)利用的“中國(guó)方案”。“冰立方”是冬奧會(huì)歷史上體量最大的冰壺場(chǎng)館，世界唯一水上項(xiàng)目和冰上項(xiàng)目均可運(yùn)行的雙奧場(chǎng)館，也是世界上首個(gè)在泳池上架設(shè)冰壺賽道的奧運(yùn)場(chǎng)館。這份獨(dú)一無二依靠的是可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系以及可拆裝制冰系統(tǒng)等技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，轉(zhuǎn)換過程大致分為5道工序，即放空池水、搭設(shè)鋼架和支撐結(jié)構(gòu)、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(zhuǎn)換實(shí)戰(zhàn)，“水冰轉(zhuǎn)換”的冰場(chǎng)結(jié)構(gòu)施工時(shí)長(zhǎng)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(guó)家游泳中心不僅功能增加，更實(shí)現(xiàn)建筑的智能化升級(jí)。增加膜結(jié)構(gòu)空腔自然通風(fēng)，夏季開啟自然通風(fēng)降溫，冬季蓄能降低場(chǎng)館熱耗。擁有4000多個(gè)傳感器的樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)將有效控制和監(jiān)測(cè)場(chǎng)館室內(nèi)的溫度、濕度等變化，確保冰壺賽道冰面溫度達(dá)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(diào)氣流干擾，在任何一種濕負(fù)荷條件下露點(diǎn)溫度保持在-4攝氏度。在滿足冬奧會(huì)冰壺比賽提供完美環(huán)境的同時(shí)，為觀眾區(qū)提供舒適的環(huán)境，將看臺(tái)觀眾區(qū)溫度控制在16至18攝氏度。

　　由于賽場(chǎng)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(chǎng)館改造項(xiàng)目經(jīng)理劉軍揭開謎底：“通俗地說，通過‘正負(fù)壓’技術(shù)在冰場(chǎng)上部和觀眾席之間形成‘空氣弧’，將冰場(chǎng)‘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(jī)、制冰管中的冷媒調(diào)節(jié)，冰面上方1.5米處溫濕度由外圍制冷機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)機(jī)組相互配合調(diào)整，再通過布袋風(fēng)管送風(fēng)到場(chǎng)館內(nèi)，觀眾席溫度通過座椅下送風(fēng)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(guó)家游泳中心還積極推進(jìn)科技創(chuàng)新，創(chuàng)造性應(yīng)用“冰壺曲線軌跡捕捉”技術(shù)，大大提升了觀賽體驗(yàn)，并能夠輔助運(yùn)動(dòng)員觀察和判斷。賽場(chǎng)東側(cè)看臺(tái)170平方米的大屏可以以真實(shí)尺寸展現(xiàn)4個(gè)大本營(yíng)的實(shí)時(shí)畫面，運(yùn)動(dòng)員擲出冰壺的同時(shí)，大屏上會(huì)實(shí)時(shí)繪出一條曲線，這就是場(chǎng)館運(yùn)行團(tuán)隊(duì)正在測(cè)試和完善的“冰壺運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉”技術(shù)。“場(chǎng)地是平面的，通過樹立起來的大屏，我們?cè)趫?chǎng)館內(nèi)創(chuàng)造出一個(gè)‘折疊空間’，能夠讓觀眾更容易理解場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)員的戰(zhàn)術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)也將幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行賽后分析。”國(guó)家游泳中心總經(jīng)理?xiàng)钇嬗陆榻B說。

　　“冰絲帶”旨在打造“最快的冰”

　　本報(bào)記者 李曉潔

　　作為北京冬奧會(huì)唯一新建冰上競(jìng)賽項(xiàng)目場(chǎng)館，國(guó)家速滑館自2017年開始施工建設(shè)以來，無論是從建造技術(shù)、還是建設(shè)速度，均體現(xiàn)了我國(guó)當(dāng)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(wǎng)結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計(jì)，是目前世界上規(guī)模最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)屋面體育館。采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠極大的節(jié)約材料，用鋼量?jī)H為傳統(tǒng)屋面的四分之一，且建筑用鋼索材料全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。夜晚亮燈后的國(guó)家速滑館就像速度滑冰項(xiàng)目一樣流暢，而為了營(yíng)造出“冰絲帶”輕盈飄逸的絲帶效果，國(guó)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(guó)家速滑館場(chǎng)館運(yùn)行團(tuán)隊(duì)主任武曉南介紹，“冰絲帶”建設(shè)之初，便將打造最快、最環(huán)保的冰面作為目標(biāo)。這里采用了全冰面設(shè)計(jì)，冰面面積1.2萬平方米，是目前亞洲最大的冰面。國(guó)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(gè)采用二氧化碳跨臨界制冷的冬奧場(chǎng)館。這項(xiàng)技術(shù)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(guó)家速滑館制冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人馬進(jìn)介紹說，采用新的環(huán)保制冰技術(shù)減少的碳排放量相當(dāng)于植樹超過120萬棵所帶來的碳排放減少量。與此同時(shí)，采用二氧化碳制冷，可將冰面溫差控制在0.5攝氏度內(nèi)，更有利于運(yùn)動(dòng)員滑出好成績(jī)。

　　國(guó)家速滑館的全冰面設(shè)計(jì)，其目的是充分考慮賽后利用，為適應(yīng)多種需求的群眾性健身提供硬件支撐。國(guó)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(jù)不同項(xiàng)目分區(qū)域、分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制冰。平時(shí)可接待超過2000位市民同時(shí)開展冰球、速度滑冰、花樣滑冰、冰壺等所有冰上運(yùn)動(dòng)，著眼于服務(wù)賽后可持續(xù)利用。

　　國(guó)家速滑館引入“室內(nèi)外一體化定位導(dǎo)航系統(tǒng)”“數(shù)字孿生系統(tǒng)”等技術(shù)，為場(chǎng)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(zhì)的觀賽體驗(yàn)、完備的服務(wù)保障，使速滑館成為一個(gè)智慧場(chǎng)館和集體育賽事、群眾健身、文化休閑、展覽展示、社會(huì)公益等于一體的多功能場(chǎng)館，向世界貢獻(xiàn)奧運(yùn)場(chǎng)館“反復(fù)利用、綜合利用、持久利用”的“中國(guó)方案”。

　　“雪游龍”精確到毫米的“奇跡”

　　本報(bào)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(guó)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(guó)家雪車雪橇中心賽道，是世界第17條、亞洲第3條、中國(guó)第1條雪車雪橇賽道。賽道全長(zhǎng)1975米，垂直落差121米，由16個(gè)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(yùn)動(dòng)員滑行速度最高可達(dá)到每小時(shí)134.4公里，號(hào)稱“冰上F1”。北京冬奧會(huì)的雪車、鋼架雪車、雪橇三個(gè)項(xiàng)目都在這里舉行。

　　由于項(xiàng)目專業(yè)性強(qiáng)、場(chǎng)地要求嚴(yán)苛，國(guó)家雪車雪橇中心被認(rèn)為是設(shè)計(jì)難度最高、施工難度最大、施工工藝最復(fù)雜的冬奧新建比賽場(chǎng)館之一。該項(xiàng)目參與2018年度國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)課題，形成了5項(xiàng)賽道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，完全符合賽道國(guó)際認(rèn)證要求，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)零的突破。國(guó)家雪車雪橇中心項(xiàng)目還屬于科創(chuàng)研發(fā)型項(xiàng)目，截至目前已申請(qǐng)專利131件(含發(fā)明專利57件)，攬獲多項(xiàng)國(guó)家級(jí)和省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。

　　特殊的建設(shè)需求催生了新的技術(shù)和隊(duì)伍。在建設(shè)過程中，國(guó)家雪車雪橇中心開啟了多個(gè)國(guó)內(nèi)“首創(chuàng)”，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)空白。異形扭曲賽道結(jié)構(gòu)表面平整誤差要控制在1毫米以內(nèi)，研發(fā)人員大膽創(chuàng)新，首次將噴射混凝土用于主體結(jié)構(gòu)。

　　為建設(shè)這條全長(zhǎng)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(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了全新的混凝土材料，自主培養(yǎng)國(guó)內(nèi)首支混凝土噴射手，以毫米級(jí)高精度確保賽道一次性澆筑成功。小海陀山環(huán)境復(fù)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(tuán)隊(duì)歷經(jīng)千余次的嘗試，最終成功總結(jié)出制冰溫度與外界溫度的關(guān)系。

　　與其他國(guó)際賽道相比，國(guó)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(zhǎng)度都不一樣，避免了資源的浪費(fèi)。為了能夠精確計(jì)算每個(gè)位置遮陽棚的覆蓋面積，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)用到了數(shù)字化系統(tǒng)保護(hù)分析。因?yàn)檎陉柵镎w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(huì)影響運(yùn)動(dòng)員比賽和訓(xùn)練。遮陽簾在賽時(shí)可以完全拉開，不會(huì)影響觀眾觀看比賽。