水與冰自由轉(zhuǎn)換如何實(shí)現(xiàn)

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

作為“雙奧”場(chǎng)館，“冰立方”是冬奧會(huì)歷史上體量最大的冰壺場(chǎng)館，也是世界上唯一在泳池上架設(shè)冰壺賽道的“雙奧”場(chǎng)館。它在水冰自由轉(zhuǎn)換之間，體現(xiàn)了建筑與技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展，凝結(jié)了設(shè)計(jì)者、建設(shè)者、運(yùn)營(yíng)者等多方智慧，最終實(shí)現(xiàn)場(chǎng)館華麗升級(jí)。

留住“水”

2月4日晚，北京冬奧會(huì)開(kāi)幕之夜。“冰立方”絢麗的外表吸引著前往鳥(niǎo)巢觀看開(kāi)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(lái)感。

作為北京冬奧會(huì)第一個(gè)實(shí)現(xiàn)完工驗(yàn)收的改造場(chǎng)館，國(guó)家游泳中心創(chuàng)造性地提出“水冰轉(zhuǎn)換”的“雙奧”場(chǎng)館改造方案。從一開(kāi)始的異想天開(kāi)到步步推進(jìn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，沒(méi)有做不到，只有想不到。

傳統(tǒng)的冬奧會(huì)冰壺比賽場(chǎng)地都是在永久的混凝土地板上制冰形成。據(jù)國(guó)家游泳中心總經(jīng)理?xiàng)钇嬗陆榻B，在當(dāng)時(shí)申辦冬奧會(huì)的方案中，也曾計(jì)劃在“水立方”里建造永久性混凝土冰場(chǎng)。“然而，舍棄泳池對(duì)大家來(lái)說(shuō)是不能接受的。”楊奇勇回憶說(shuō)。

“水立方”專為2008年北京奧運(yùn)會(huì)水上項(xiàng)目建設(shè)，見(jiàn)證了跳水、游泳等多個(gè)項(xiàng)目刷新奧運(yùn)會(huì)紀(jì)錄。10多年來(lái)，“水立方”帶來(lái)了持久的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)變身“冰立方”，又不破壞原有狀態(tài)，就得在游泳池上架設(shè)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(nèi)搭設(shè)可轉(zhuǎn)換架體。

“建筑從一開(kāi)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(yùn)場(chǎng)館更是這樣。”從事建筑設(shè)計(jì)的劉頡女士告訴記者，國(guó)家游泳中心從“水立方”到“冰立方”的自由轉(zhuǎn)換高度契合了綠色共享的辦奧理念。

造出“冰”

冰壺比賽被譽(yù)為“冰上國(guó)際象棋”,對(duì)場(chǎng)館設(shè)施條件要求很高。表面上看，運(yùn)動(dòng)員在賽場(chǎng)上一靠吼、二靠“擦地”，就能做到讓冰壺“指哪打哪”。實(shí)則不然，冰壺運(yùn)動(dòng)精細(xì)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(shè)計(jì)研究院副總建筑師鄭方的話來(lái)說(shuō)，這冰非常“敏感”。

北京冬奧會(huì)的冰場(chǎng)，需要的是世界上標(biāo)準(zhǔn)最高、技術(shù)要求最嚴(yán)格的冰。“水立方”變身“冰立方”，關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是制冰。為此，國(guó)家游泳中心專門(mén)安裝了室外制冷機(jī)組。為滿足水上運(yùn)動(dòng)和冰上運(yùn)動(dòng)對(duì)環(huán)境的不同要求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還運(yùn)用冰場(chǎng)環(huán)境智慧調(diào)控平臺(tái)，集成制冰系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)。這一“中樞”實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)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(guò)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，國(guó)家游泳中心實(shí)現(xiàn)了水冰自由轉(zhuǎn)換。

2019年底，“水立方”第一次完成游泳池與冰場(chǎng)的轉(zhuǎn)換，耗時(shí)近60天；2020年12月，第二次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)搭建用時(shí)20天；2021年10月為測(cè)試賽準(zhǔn)備僅用13天就完成了冰面制作。

據(jù)了解，新加的制冰機(jī)組位于場(chǎng)館室外東側(cè)，室外機(jī)組如何與室內(nèi)管線相銜接？項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)設(shè)備安裝做了大量深化設(shè)計(jì)工作，還與廠家一道開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，對(duì)制冰機(jī)組參數(shù)、配置進(jìn)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(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的比賽場(chǎng)館，賽時(shí)環(huán)境是高溫高濕；變身為“冰立方”后，實(shí)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(xiàng)目經(jīng)理劉軍如此形容：“場(chǎng)館的除濕系統(tǒng)就像我們?nèi)梭w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(nèi)的濕熱空氣帶出去，從而滿足冰上項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的要求。”

建“骨架”

建設(shè)大型“水冰轉(zhuǎn)換”場(chǎng)館并無(wú)先例可循。“水立方”通過(guò)在游泳池里架空結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，這相當(dāng)于在既有建筑內(nèi)施工，過(guò)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(xiàng)目辦城區(qū)場(chǎng)館建設(shè)處處長(zhǎng)黃暉介紹，根據(jù)改造方案，國(guó)家游泳中心改造涉及建筑、結(jié)構(gòu)、防水、膜維修等工程領(lǐng)域，約70個(gè)獨(dú)立施工區(qū)，改造面積約5萬(wàn)平方米。

“這不像裝修毛坯房那樣簡(jiǎn)單明確，而是要在保留原有空間基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑施工，光是設(shè)計(jì)方案就來(lái)來(lái)回回不斷優(yōu)化。剛開(kāi)始的前三四個(gè)月，我們幾乎啥都沒(méi)干，就是精心摸排場(chǎng)館設(shè)施，避免施工時(shí)產(chǎn)生差錯(cuò)。”聊起當(dāng)初項(xiàng)目建設(shè)時(shí)的情況，劉軍記憶猶新。直到與來(lái)自清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京市建筑設(shè)計(jì)研究院等單位的專家們一起研究探索實(shí)驗(yàn)，最終的設(shè)計(jì)方案才逐漸浮出水面。

時(shí)間緊、任務(wù)重、難度高、壓力大。改造項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一門(mén)心思撲上去，高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果。

如何保證冰面在穩(wěn)定牢固的同時(shí)，還能達(dá)到冬奧會(huì)比賽要求？秘密就藏在冰面之下的可轉(zhuǎn)換鋼結(jié)構(gòu)中。這副“骨架”，由2600根薄壁H型鋼和1570塊輕質(zhì)混凝土預(yù)制板組成。

“在泳池里‘搭架子’并不簡(jiǎn)單。”劉軍說(shuō)，為了保證“水冰轉(zhuǎn)換”過(guò)程安裝快、精度高，每個(gè)構(gòu)件都有自己的二維碼，以便通過(guò)數(shù)據(jù)模型精準(zhǔn)控制。

看似簡(jiǎn)單的工序，對(duì)施工品質(zhì)要求極高。以制冰基礎(chǔ)層施工來(lái)說(shuō)，作為支撐冰面“骨架”的一部分，首先要在混凝土預(yù)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(guó)家游泳中心完成了場(chǎng)館改造工程。“水立方”在建設(shè)者們手中舊貌換新顏，不僅與原有建筑嚴(yán)絲合縫，而且達(dá)到了奧林匹克賽事要求。

“冰立方”里一場(chǎng)接一場(chǎng)的精彩比賽正在進(jìn)行。因奧運(yùn)始，也因奧運(yùn)興，國(guó)家游泳中心這座目前世界上唯一水上項(xiàng)目和冰上項(xiàng)目均可運(yùn)行的“雙奧”場(chǎng)館，在奧運(yùn)建筑史上留下光彩華章。

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