李世“冰丝带”竖起新地标冰面|的国家|结构|北京|速滑馆

华灯初上，坐落于北京奥林匹克森林公园西侧的国家速滑馆流光溢彩。 22条绚丽夺目的光影环绕着椭圆形的玻璃幕墙飞速流转，宛如速滑运动员在冰面纵情疾驰留下的道道轨迹。国家速滑馆不仅颜值高而且有内涵，在设计理念、技术工艺、赛事保障、场馆运营等诸多方面，都彰显出科技、绿色、节俭、可持续等特点，为奥运场馆建设树立了新标杆。
创新带来“结构美”
相较于国家速滑馆的“大名” ， “冰丝带”的昵称似乎更能凸显场馆背后刚柔并济的设计理念。总长13640米的彩釉玻璃发光管、3360块曲面和平板玻璃，共同构成了“冰丝带”轻盈飘逸的双曲面马鞍造型。支撑起这一造型的是一套由屋面索网、环桁架和外侧幕墙斜拉索共同构成的钢结构“骨架” 。
为何采用这一造型？国家速滑馆场馆设计团队钢结构设计师、北京市建筑设计研究院有限公司复杂结构研究所副所长王哲告诉采访人员：“场馆内部需常年保持制冰环境，相当于一台巨大的‘冰箱’ ，空间越紧凑，能耗就越低。因此，将两侧屋顶向下弯曲，在确保比赛、观赛的前提下，尽可能最小化室内空间，满足节能需求。 ”
然而，要实现外观既流畅又节能降耗的设计方案，处处充满挑战。首先，从结构角度看，来回弯曲的外立面不是常规稳定的受力形态。其次，国家速滑馆横向跨度大，传统做法要求建筑整体“增高” ，这不仅与绿色节能的出发点相悖，而且拉高的建筑物也很难与周边环境相协调。
经过空间建模、反复模拟上千种不同的工况，设计团队找到了受力最优、结构最牢的建造方式，探索出“带斜拉圈梁索网结构体系”和“多重弹性边界索网找形方法” ，分别利用158根屋面索和120根外立面斜拉索，为国家速滑馆编织起一个坚如磐石的“钢筋铁骨” ，也创建了世界跨度最大的单层双向正交马鞍形索网屋顶体育馆。
“这一设计使屋面结构高度大大降低，节省钢结构用量综合造价约20% ，减少玻璃幕墙面积4800平方米，约合2880万元，使空调耗电量减少5%的负荷，缩短工期约3个月。 ”王哲说。
绿色铺就“最快冰”
作为北京2022年冬奥会将产生金牌数量最多的单个场馆，国家速滑馆的冰面建设备受关注。如何为运动员提供最好的舞台成为设计团队面临的首要问题。国家速滑馆场馆设计团队总负责人、北京建院副总建筑师郑方曾先后负责北京2008年奥运会5个竞赛场馆的设计。此次参与“冰丝带”的设计，郑方深感责任重大：“整个冰场表面的误差不能超过5毫米，冰面越平整，硬度越均匀，越利于滑行，从而提高运动员的竞技速度。 ”
国家速滑馆的冰面面积达1.2万平方米，是目前亚洲最大的冰面。在如此大规模的场地打造“最快冰” ，国家速滑馆放弃了传统制冷方法，创新性地采用了二氧化碳跨临界直冷制冰技术，成为全球首个采用该技术的冬奥速滑场馆。
“效能更高是二氧化碳制冰技术的一大亮点。 ”国家速滑馆场馆运行团队主任武晓南介绍，冰面下方铺设有近130公里的不锈钢冰盘管，在其中流动的液态二氧化碳可以将冰面温差控制在0.5℃以内，温差越小，冰面越平整，这为运动员创造好成绩奠定了基础。
武晓南告诉采访人员，制冷产生的余热还将用于运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰等，一年可节省约200万千瓦时电。 “这项技术将为场馆的可持续发展、带动更多人上冰雪作出贡献。 ”武晓南说。
智慧打造“聪明馆”

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