水與冰自由轉換如何實現(xiàn)

在北京冬奧會首場比賽——冰壺混合雙人循環(huán)賽上，變身為“冰立方”的國家游泳中心完成了冬奧首秀。除了精彩激烈的比賽，現(xiàn)場滿滿的科技感也贏得了觀眾連聲贊嘆。

作為“雙奧”場館，“冰立方”是冬奧會歷史上體量最大的冰壺場館，也是世界上唯一在泳池上架設冰壺賽道的“雙奧”場館。它在水冰自由轉換之間，體現(xiàn)了建筑與技術的高質量發(fā)展，凝結了設計者、建設者、運營者等多方智慧，最終實現(xiàn)場館華麗升級。

留住“水”

2月4日晚，北京冬奧會開幕之夜。“冰立方”絢麗的外表吸引著前往鳥巢觀看開幕式的觀眾駐足拍照。明月彎鉤，冰瑩流淌，“冰立方”在色彩變換中散發(fā)著現(xiàn)代感、未來感。

作為北京冬奧會第一個實現(xiàn)完工驗收的改造場館，國家游泳中心創(chuàng)造性地提出“水冰轉換”的“雙奧”場館改造方案。從一開始的異想天開到步步推進變?yōu)楝F(xiàn)實，沒有做不到，只有想不到。

傳統(tǒng)的冬奧會冰壺比賽場地都是在永久的混凝土地板上制冰形成。據(jù)國家游泳中心總經理楊奇勇介紹，在當時申辦冬奧會的方案中，也曾計劃在“水立方”里建造永久性混凝土冰場。“然而，舍棄泳池對大家來說是不能接受的。”楊奇勇回憶說。

“水立方”專為2008年北京奧運會水上項目建設，見證了跳水、游泳等多個項目刷新奧運會紀錄。10多年來，“水立方”帶來了持久的經濟效益和社會效益。泳池一旦廢棄，就意味著要放棄“水立方”的夏奧功能。

想要實現(xiàn)在短時間內變身“冰立方”，又不破壞原有狀態(tài)，就得在游泳池上架設冰壺賽道。改造思路是，首先把泳池里的水抽干，然后在泳池內搭設可轉換架體。

“建筑從一開始就要考慮以后多種功能的發(fā)展空間，商業(yè)建筑是這樣，奧運場館更是這樣。”從事建筑設計的劉頡女士告訴記者，國家游泳中心從“水立方”到“冰立方”的自由轉換高度契合了綠色共享的辦奧理念。

造出“冰”

冰壺比賽被譽為“冰上國際象棋”,對場館設施條件要求很高。表面上看，運動員在賽場上一靠吼、二靠“擦地”，就能做到讓冰壺“指哪打哪”。實則不然，冰壺運動精細至極，這種極致就體現(xiàn)在冰面上。用參與“水立方”改造的北京市建筑設計研究院副總建筑師鄭方的話來說，這冰非常“敏感”。

北京冬奧會的冰場，需要的是世界上標準最高、技術要求最嚴格的冰。“水立方”變身“冰立方”，關鍵環(huán)節(jié)就是制冰。為此，國家游泳中心專門安裝了室外制冷機組。為滿足水上運動和冰上運動對環(huán)境的不同要求，項目團隊還運用冰場環(huán)境智慧調控平臺，集成制冰系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和空調系統(tǒng)。這一“中樞”實現(xiàn)了場地環(huán)境溫濕度分區(qū)控制，從而保證了“比賽用冰不融化，觀賽群眾不寒冷”。最終，通過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，國家游泳中心實現(xiàn)了水冰自由轉換。

2019年底，“水立方”第一次完成游泳池與冰場的轉換，耗時近60天；2020年12月，第二次轉換的結構搭建用時20天；2021年10月為測試賽準備僅用13天就完成了冰面制作。

據(jù)了解，新加的制冰機組位于場館室外東側，室外機組如何與室內管線相銜接？項目團隊對設備安裝做了大量深化設計工作，還與廠家一道開展相關實驗，對制冰機組參數(shù)、配置進行優(yōu)化，為后續(xù)安裝施工提供了便利條件。

“水立方”作為游泳和跳水等水上運動項目的比賽場館，賽時環(huán)境是高溫高濕；變身為“冰立方”后，實現(xiàn)了冰壺比賽所要求的低溫低濕，靠的是改造后的除濕系統(tǒng)。中建一局“冰立方”項目經理劉軍如此形容：“場館的除濕系統(tǒng)就像我們人體的呼吸系統(tǒng)一樣，源源不斷地將干冷空氣送入比賽大廳，并將大廳內的濕熱空氣帶出去，從而滿足冰上項目對環(huán)境的要求。”

建“骨架”

建設大型“水冰轉換”場館并無先例可循。“水立方”通過在游泳池里架空結構實現(xiàn)轉換，這相當于在既有建筑內施工，過程中充滿了挑戰(zhàn)，不少環(huán)節(jié)是難啃的“硬骨頭”。

北京市重大項目辦城區(qū)場館建設處處長黃暉介紹，根據(jù)改造方案，國家游泳中心改造涉及建筑、結構、防水、膜維修等工程領域，約70個獨立施工區(qū)，改造面積約5萬平方米。

“這不像裝修毛坯房那樣簡單明確，而是要在保留原有空間基礎上進行建筑施工，光是設計方案就來來回回不斷優(yōu)化。剛開始的前三四個月，我們幾乎啥都沒干，就是精心摸排場館設施，避免施工時產生差錯。”聊起當初項目建設時的情況，劉軍記憶猶新。直到與來自清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京市建筑設計研究院等單位的專家們一起研究探索實驗，最終的設計方案才逐漸浮出水面。

時間緊、任務重、難度高、壓力大。改造項目團隊一門心思撲上去，高質量地實現(xiàn)設計效果。

如何保證冰面在穩(wěn)定牢固的同時，還能達到冬奧會比賽要求？秘密就藏在冰面之下的可轉換鋼結構中。這副“骨架”，由2600根薄壁H型鋼和1570塊輕質混凝土預制板組成。

“在泳池里‘搭架子’并不簡單。”劉軍說，為了保證“水冰轉換”過程安裝快、精度高，每個構件都有自己的二維碼，以便通過數(shù)據(jù)模型精準控制。

看似簡單的工序，對施工品質要求極高。以制冰基礎層施工來說，作為支撐冰面“骨架”的一部分，首先要在混凝土預制板面上鋪一層PE膜，然后再鋪兩層擠塑保溫板，保溫板之上再鋪一層PE膜和抗滑移層，最上一層便是制冰管架。

2020年11月，國家游泳中心完成了場館改造工程。“水立方”在建設者們手中舊貌換新顏，不僅與原有建筑嚴絲合縫，而且達到了奧林匹克賽事要求。

“冰立方”里一場接一場的精彩比賽正在進行。因奧運始，也因奧運興，國家游泳中心這座目前世界上唯一水上項目和冰上項目均可運行的“雙奧”場館，在奧運建筑史上留下光彩華章。

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