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首钢滑雪大跳台:台前与幕后的故事

2020-02-08

世界建筑 2020年1期
关键词:首钢场馆滑雪

2022冬奥会北京赛区首钢滑雪大跳台于2019年11月落成,坐落于京西首钢工业遗址区群明湖与永定河畔。首钢滑雪大跳台是单板大跳台运动在全球的第一座永久跳台,也是冬奥历史上第一座与工业遗产再利用

胥延

首钢滑雪大跳台项目负责人

北京首奥置业有限公司跳台协调部部长

首钢建设投资有限公司工程建设部副部长

WA:项目最大的难点和亮点是什么?

胥延:首先,项目最大的难点在于,在工期不到一年的时间里,要严格按照国际标准,建成拥有较长跨度、巨大体量的世界首例永久保留滑雪大跳台,对我们来说,从设计到施工无疑都是巨大考验。

在设计之初,需要考虑场馆的赛后利用问题。在赛道剖面设计时,要充分考虑举办单板、自由式滑雪大跳台和空中技巧这两个项目的双重要求。赛道和结束区的设计既要考虑冬季正式比赛的要求,又要考虑赛后作为全季体育设施的利用及举办商业活动的可能性。同时也要充分考虑大跳台周边旧厂房工业遗存价值,最大限度地保留原有建筑风貌,对首钢原有老厂房和工业构件进行修缮与改造,满足冬奥会赛时观众、OBS转播等各项服务功能。原有工业厂房的功能是服务于生产的,是按工业建筑标准建设的。改造成为奥运服务的建筑,既要满足民用建筑的设计规范,又要同时满足奥运比赛的特殊要求,兼顾空间功能、结构安全等方案,需要不断创新满足奥运需求。

在建设过程中有3个方面的难点。

1 首钢大跳台实景

(1)跳台主体结构单根杆件重量大,吊装难度高。直接结合的竞赛场馆。12月14日,首钢滑雪大跳台已成功举办2019沸雪北京测试赛,场馆设施运作良好,并将在接下来积极筹备2020年世界锦标赛与2021年世界杯。单根最大重量为158.3t,最小重量为60t,现场需采用超大型起重设备和其他辅助设备进行吊装,对场地的需求、安装精度、施工安全等方面都提出了严峻的考验。

(2)作为比赛场馆,大跳台空间结构复杂,结构安全是重中之重。结构中大量使用了80mm厚Q345-D的板材,为了保证板材质量的稳定性,地上部分钢材全部由我们首钢京唐公司自行生产,而且还聘请王文华、刘宏等首钢焊接专家组成专家团队对项目焊接进行指导。在正式施工前,根据焊接工艺要求,分别有针对性地做了焊接工艺评定实验,对所有参与加工厂制作和现场焊接的工人进行了焊工考试,对焊后进行自检与第三方100%探伤,以措施保安全,做到万无一失。

(3)为满足大跳台比赛功能及“飞天”飘带形象需求,大跳台采用双曲变截面结构形式,赛道与造型飘带均为不规则曲面。为了解决不同单元板块的拼接问题,我们引入三维设计软件,先建出三维模型,再从三维模型中拆成平面,用于指导构件加工与安装。同时测量工作也是本项目的难点之一,为了达到赛道高精准度要求,控制偏差不超过3mm,均采用测量精度高的全站仪进行全过程测量跟踪。

项目最大的亮点在于工业遗产与奥运文化完美结合。首钢滑雪大跳台背靠由工业冷却塔改造而成的附属建筑,同时将大跳台周边原首钢制氧厂厂房、冷却泵站、空分塔进行修缮与改造,赛时分别作为观众服务中心和检票大厅使用,而空分塔则考虑为OBS转播提供高空机位使用,有浓厚的工业色彩,赛后作为奥运遗产可打造特色体育休闲设施。场馆依托冷却塔,结束区抵达群明湖畔,同时以石景山、永定河为自然背景,将成为北京城市老工业遗址文化与奥运文化完美融合的代表性景观。同时,还将带动周边区域的景观整合,无论是赛时

2 首钢大跳台人视

为了深入了解项目从概念到设计到施工的方方面面,揭秘大跳台“台前与幕后”的故事,《世界建筑》特别对项目主创团队的多位建筑师、工程师及设计师进行了采访。还是赛后,这里都将成为城市西部精彩的景观中心。这种做法得到了国际奥委会和国际雪联的一致肯定,也是北京冬奥会可持续理念的一次生动实践。

项目最大的创新突破在于赛道可变剖面。通过增加跳台出发区和着陆区宽度、纵向宽度曲线的平缓过渡,以及在厢梁结构上预留接点,只需要进行简单的过渡结构搭建和相应的覆雪,就能实现不同赛道功能快速换装。可变剖面的多功能设计完美实现了单板大跳台和自由式滑雪空中技巧项目的需求,以及造型美观的需要,实现了不同赛事个性与共性的统一,有利于吸引更多观众参与到大跳台举办的各种赛事中来,也为运动员提供了更加便利的训练场地,提高场馆的有效利用率。

WA:未来在赛时运营和赛后利用方面对大跳台有怎样的设想?

胥延:冬奥会后滑雪大跳台将“变身”为体育主题公园。大跳台在设计、建设之初就充分考虑到赛后利用,冬奥会后,滑雪大跳台可以实现迅速“变身”。未来,大跳台将承办国内外大跳台项目体育比赛,成为专业运动员和运动队训练场地、青少年后备人才选拔基地、赛事管理人员训练基地等,直接服务于中国冰雪运动推广。同时,还将作为向民众开放的冬奥会标志性景观旅游景点和休闲健身活动场地,成功“变身”成为服务大众的体育主题公园。

与此同时,赛道在建设时就预留了出水口,大跳台不仅可以滑雪,未来还可以根据需求改造成滑水、滑草等场地以适应更多项目。大跳台下方的体育广场和观众区,还特别设置了“氛围照明”系统,未来将给观众带来与传统赛事完全不同的观赛体验,同时也可以举办演唱会等大型活动。□

3 施工现场

王兆村

2022冬奥会北京赛区首钢滑雪大跳台项目主管经理

北京首钢国际工程技术有限公司副总工程师

4 修复加固有限元分析

5 修复加固完成

WA:您在工业建筑、特别是高炉建筑方面有着长期的研究,可以谈谈首钢大跳台项目中对首钢制氧厂、冷却泵、空分塔等的处理有怎样的特色吗?

王兆村:首钢滑雪大跳台项目作为北京2022冬奥会唯一位于市区内的雪上项目,同时也是世界首例永久性保留和使用的滑雪比赛场馆,对新首钢园区内的大量工业遗存,赋予了新的使命和活力。结合大跳台项目选址和上位规划,涉及到热电厂、冷却塔群、制氧厂、群明湖区域内的大量工业遗存,其中冷却塔群、群明湖,以及制氧厂的空分塔、氧气罐群等为强制保留工业资源,氮气罐为建议保留工业资源,电厂主厂房,制氧厂主厂房为重要工业资源。

对于4座冷却塔,每一座冷却塔均为高度70m、底盘直径55m、上口直径35m的双曲线外轮廓,工业尺度巨大,工业气息浓厚。一是比赛时塔身作为载体呈现精彩绝伦的光影秀,可为运动员和观众奉献一场震撼的视听盛宴,二是塔群是中国艺术元素“飞天”的组成部分,也是构成区域合理完美城市天际线的必要因素,三是塔群存在后续新功能业态的良好开发潜力,故最终确定采取完整保留原有的工业风貌特征的原则。

在对冷却塔群的基础、塔身、构件节点的修复或加固时,设计方案论证和建设过程保障措施中,对原结构最大限度的保留不变或很少改变,保证冷却塔结构安全的前提下,原汁原味地呈现出工业遗存特色,与作品活力和建筑创意高度契合一致。

对于首钢制氧厂,主要工业遗存有制氧(压缩机)主厂房、空分塔、球形氧气罐、圆柱形氮气罐、冷却塔泵站、配电室元素,以及区域内1.6万制氧主厂房与3350制氧主厂房为主组成。空分塔实际为冷箱设备,在工业时期把空气制冷,分离成氧气和氮气,再输送到氧气罐和氮气罐,作为重要工业能源和医疗等民用领域使用,同时为自身制冷提供氮气介质。

在大跳台项目中,巧妙利用空分塔的高度和原外形立面白色的特征,和跳台滑雪极限运动有机结合,作为赛事OBS转播平台使用。

对于1.6万制氧主厂房和3350制氧主厂房,充分考虑原有钢筋混凝土排架,依据原德国设计钢结构门式钢架的显著旧工业元素特征,依据上位规划要求,通过织补加建,缝合修复的手法,最大限度地保留原有建筑元素特色,为新业态增添明显的商业活力。

WA:首钢工业园作为一项工业遗址,为单板大跳台这项运动赛事的赛道设计,提供哪些有利条件?

王兆村:首钢北京园区作为单板滑雪大跳台的场馆选址地点,首钢集团党委高度重视,精心组织首建投公司及股权投资公司项下各单位积极备战,为该项运动赛事提供了多方面的便利条件。通过北京冬奥组委落户新首钢西十冬奥办公区,提供了与国际雪联技术对接的舒适场所;首钢老厂区冷却塔群、晾水池等强制保留工业资源,为场馆赋予了强劲的城市复兴的新动力,并为建筑方案创意提供了中国美学等多涵义元素;通过积极建设北京首条磁悬浮中低速线路——S1线,M11冬奥支线、长安街西延线、新首钢大桥建成通车,为赛事场馆提供了便利的交通交通流线,打造提升石景山景观公园和群明湖自然生态公园的绿色生态示范区,为场馆提供了良好的绿色山水景观空间;遵循上位规划,修复改造遗存的工业厂房、冷却泵站、高压线塔等重要工业建筑,为赛事场馆提供了优质的办公、安保、能源、通讯、餐饮住宿等配套服务设施。

WA:可否请您谈谈对首钢滑雪大跳台设计的看法?

王兆村:首钢国际工程公司作为首钢滑雪大跳台的设计团队之一,与清华大学建筑设计研究院有限公司、杭州中联筑境建筑设计有限公司、北京戈建建筑设计顾问有限公司共同努力,在该项目设计上,不但坚持了生态优先、资源节约、环境友好的上位要求,更是体现了共同参与、共同尽力、共同享有的良好社会效应。2019年12月14日,2019年沸雪北京国际雪联单板及自由式滑雪大跳台世界杯在首钢园区滑雪大跳台圆满收官,证明了首钢滑雪大跳台项目的场馆赛道、观众看台、赛事转播、能源交通等配套设施的精心设计圆满通过了测试、注定将会把首钢大跳台场馆打造为世界上唯一永久性保留、符合《绿色雪上运动场馆评价标准》的北京城著名地标性建筑,赛道设计的精准符合性,场馆和配套设施的和谐与共生,建筑创意中大跳台和中国“飞天”在外形和寓意上的完美契合,完全称得上一件美轮美奂的冬奥典范作品。□

6 群明湖生态公园轴测(绘制:清华大学建筑设计研究院有 限公司)

戈建

2022冬奥会北京赛区首钢滑雪大跳台结构工程师

北京戈建建筑设计顾问有限责任公司创始人、首席建筑师、工程师

WA:在整体设计过程中,对结构设计提出了怎样的要求?

戈建:为了实现飞天的造型,我们希望结构能呈现轻盈的姿态,使建筑造型与结构形式既能够相互衬托,又完整而统一。因此在我们讨论结构体系的时候发现,相较于混凝土结构,钢结构体系各方面的优势更加突出。这些优势来自于首钢集团作为场馆业主对钢构加工的专业优势;来自于钢的材料特性,可以用相对较小的截面实现较大的跨度;更来自于钢是一种便于循环再利用的建筑材料,且施工难度受季节影响较小。我们在工厂预制所有的钢构件,在设计阶段就行进预埋预留,然后采用现场拼装的方式,控制施工风险和工程质量。混凝土在寒冷天气下的施工难度很大,而钢结构在冬季亦可焊接,为了保证工期,最终我们选择了钢结构体系,并在此基础上对方案进行研究与优化。在结构体系概念形成的过程中,我们从桥梁吸取灵感,将整个赛道视为桥板,本体结构采用鱼腹的形状,相较于箱形截面,更显轻盈。而之所以选择桁架结构体系,不仅是因为它符合我们对跨度大、体量轻盈、用钢量省、标准化生产、焊接品质可控、建设速度快的追求,更重要的是在设计的过程中,我们尽可能地使用开放性的H型钢,减少封闭构件因现场焊接不当所带来的腐蚀风险,这意味着我们不仅需要考虑结构是如何完成的,更需要考虑如何去保证它的安全和寿命,从各方面降低使用年限提前透支的风险。

7 临时加高抗风立柱

8 横断面

9 主体桁架

WA:在设计中,您遇到了哪些课题和挑战?

戈建:在结构体系确定之后,我们需要实现各体育专项的要求,包括造雪系统、固雪系统、保雪系统、融雪系统、防护系统、修坡系统、竞赛照明、斜行电梯、赛道转换等各体育专项,均对结构设计提出了前所未有的挑战,每一个专项都是一个独立的课题。我们追求的不仅是实现这些功能,而是将这些需求与本体结构进行一体化设计,在保证场馆的完整性和细部节点的美学之间探索。同时,许多体育设施的安装节点,之前并没有任何先例,因为首钢滑雪大跳台是世界首例永久性大跳台场馆,并且关于雪的力学特性和计算模拟的科学研究目前还尚未成熟,因此在设计过程中,我们需要与各类体育设施的厂家和研究人员共同商讨,充分了解每项体育设施的工作原理,并在此基础上开拓创新,寻找到适用于这个场馆的解决方式。

WA:大跳台在剖面设计上独具特色,还为赛道变化留出了可能,这一点落实到施工层面上时,是如何实现的?与施工团队的配合如何?

戈建:大跳台与空中技巧的赛道剖面曲线十分相似,将两条曲线通过可变赛道的方式整合到一个场馆里,将为赛后的场馆运营实现经济效益最大化和社会效益最大化的双重可能。可变赛道的设计和固雪设施、融雪设施的安装节点是结合在一起设计的,我们希望通过一个构件来实现这些功能,尽可能避免对赛道面板的影响。其实,由于此前提到过的一些困难,比如对雪的受力特性的把控,以及对安装节点的研究,在最终的解决方案形成之前,大跳台的本体结构和赛道面板已经完成了施工。为了保证如期完工,我们与施工单位一起研究可行的施工方案,包括在赛道面板上进行穿孔的操作方式、新加的钢构件合理的材料选型,以及焊接两种不同钢材是如何规避风险等等。当施工单位在现场对赛道进行穿孔焊接时,确实非常不易,在施工难度较大、工期紧迫的情况下,施工单位克服了重重困难如期完工,完成了场馆交付,是令我们所有人感到骄傲的事情。

WA:您作为单板爱好者,会怎样评价首钢滑雪大跳台的设计?

戈建:大跳台这个体育项目非常年轻,自1995年发展至2019年尚不过24年,2018年在平昌冬奥会才加入奥林匹克大家庭,作为奥运会的正式比赛项目为世人所知,被大家认同。如今第一次拥有了属于自己的永久性场馆,不用每次租借别的场馆或临时用脚手架搭建赛道,赛后用完就拆,用一直从事该项目的运动员和相关人员的话说,他们第一次有了归属感。我也玩单板,所以感同身受。首钢滑雪大跳台对于他们来说,是一个梦想,对我们来说,又何尝不是。这个场馆最独特的地方,就是它在各个方面都凸显着自身的创新,工业遗产的创新、建筑造型的创新、结构体系的创新、节点设计的创新。每个环节我们都曾面对挑战,每个挑战我们都通过合作努力克服了,在完成了他人梦想的同时,也完成了自己的梦想,我想,它是一个真正意义上符合奥利匹克精神的场馆。□

朱育帆

2022冬奥会北京赛区首钢群明湖景观改造项目景观设计主设计师清华大学建筑学院教授

WA:您在群明湖周边的景观设计,其核心理念是怎样的?

朱育帆:作为首钢园区最大的水体,群明湖原占地达21hm2,是为原工业生产提供水源的大型基础设施,可储水94万m3;在周冠武厂长时代,石景山功碑阁下的群明湖长堤所映射出的北京皇家园林建筑与重工业建筑的风格并置是首钢花园工厂时代最为经典的影像。工厂停产后群明湖水体最终被纳入了全永定河流域的雨洪调控范畴,经水量计算并综合其他因素,最终将水体面积调整为15hm2,作为工业设施的群明湖的原有格局是没有设置多少绿地空间余地的,而水面的缩小为环湖公共空间的营造提供了契机。但群明湖的大景观注定不可能符合传统意义上的和谐的景观这种评判标准,而且这种复杂的冲突性正随着首钢园区的城市更新、城市级别的事件性设施的添加和水面空间的缩小而不断加剧。其中群明湖北是高线公园,背景是百余米的石景山和功碑阁,东侧是五泵站和高40m的冷却塔,背景是首钢工业遗址公园的焦化厂段,南侧是5座氧气球罐和高40m的制氧厂,西侧是4座高70m的冷却塔与香格里拉大酒店,外加西南角高70m的滑雪大跳台,背景是绵延的西山山系,而西南方向长安街跨永定河高达112m的新首钢大桥映入湖区,这些建筑设施均尺度巨大,风格迥异,湖区大景观的迪士尼化和水体盆化感倾向明显,因此我们认为群明湖景观设计的角色不是彰显自身,其最为显著的意义是形成有效的绿色界面并通过公共空间的方式拓展、柔化、整合和丰富游人的空间体验。

WA:在工业遗产区的景观改造,与通常的景观设计相比有何特殊之处?

朱育帆:对于我这类将设计场地视为历史对象的设计者而言,工业遗产区的景观改造与通常的景观设计在方法论上其实没有什么本质的区别,只是历史对象的特质不同。 所谓“工业遗产区”,意味着那些工业遗迹被赋予了价值的维度,而这些价值究竟是什么?如何保护?如何利用?相较于传统的文化遗产,都是相当模糊的,这也是工业遗产区更新所面临的核心困境。而面对原有的工业体系,景观设计在原有工业遗迹价值判断标准的确立上所面临的挑战其实更加严峻,这也是后工业景观设计呈现出如此迥异面貌的重要原因。

WA:您会如何评价首钢大跳台项目?

朱育帆:在首钢层面,大跳台项目的落户赋予了其可以被视为奥运遗产的最为显著的体育属性,并将连同冬奥组委和冬训基地成为北京奥运遗产不可分割的一部分,战略意义巨大;作为城市复兴新地标的新首钢园区是“中国第一街”北京长安街上的一级节点,大跳台项目的建成无疑进一步加重了笔墨色彩;就项目选址而言,群明湖西南隅的选点是对北部厂区城市结构体系扰动最小的一个选择,而张利老师 “飞天”的设计提案出色地赋予了这个体育巨构以经典的中国文化属性,应该说是一个非常成功的地标。□

10 群明湖景观改造(摄影:孙姗)

11 大跳台夜景照明

12 大跳台夜景照明近景

张昕

2022冬奥会北京赛区首钢滑雪大跳台夜景照明设计师

清华大学建筑学院副教授

WA:在首钢大跳台的照明设计方面,整体设计阶段提出了哪些要求?有哪些值得一提的挑战?有遗憾吗?

张昕:在照明规划层面,大跳台是夜经济向京西发展的指引,是首钢园向城市空间全面开放的标志,也是群明湖、制氧厂、冷却塔区域的视觉焦点。这些特质决定了大跳台的景观照明应具有统治性,且易于传播。通过将“光”藏于飘带内部,大跳台更像是光的“发出者”;其周边的制氧厂与冷却塔则通过亮度向远处递减与光色的严格控制(中性白光),扮演光的“接收者”。周边各建筑尽管功能与权属各异,但照明得以统一设计,确保了规划思路的落地。

在照明设计层面,聚焦于光与“飞天飘带”的契合。3层飘带由下至上,逐层提高亮度,表现向上飞升的动势,隐喻如月亮般的自然光源在高空的存在。彩色飘带的颜色感受由两层颜色构成:腔体内的4500K白光,照亮穿孔板内部,反射光从孔隙透出,成为高光;外部环境光(赛时转播照明、路灯或月光)照亮穿孔板外表面,成为底色。随着眼部位置的移动,高光因所见物的位置变化而产生亮度变化,形成一种颜色质感略带闪烁的错觉。

在照明实施层面,由于“飘带”是距地高度、宽度、厚度、倾斜角度等连续变化的双曲面穿孔板腔体,要确保灯具出光口不干扰运动员比赛、赛事转播及地面上各方向观众欣赏比赛,预判最优的灯具安装位置,特别是投射方向,难度极大。为确保效果,工地上专为照明制作了两处位置的足尺样板,用以探讨灯具安装方式、投射角度、色温、功率、遮光筒深度等,建筑师也借此探讨穿孔板的穿孔率与纹样,通过反复实验确定最终参数。顶部飘带在地面完成了灯具安装与调试,整体一次性吊装成功。

关于遗憾,体现在对于光的动态效果未能深入探讨。“飞天”的自由无重力与大跳台项目的蓄能加速,是与动态密切相关且完全相反的题材,是探讨光的动态可能性的绝佳机会。但受工期与造价的限制,未能有所作为。

WA:您的设计团队与美国玛斯柯团队的配合是怎样的?

张昕:我方负责百姓日常所见的景观照明,玛斯科团队负责赛事转播照明。依据摄像机位设定与运动员轨迹计算,转播照明形成了高强度白色体积光,由终点地面逆行向上包裹了大部分体量。玛斯科有着丰富的奥运转播照明经验,做了复杂、详细的模拟计算,满足OBS各项转播照度标准。我方主要针对转播照明的灯具安装方式及灯杆位置提出一些建议,尽可能弱化其对建筑外观的影响,同时确保景观照明不干扰赛事转播。

WA:您怎样评价目前落成开放的首钢大跳台?

张昕:在近处仰视,可以感受到飘带缓缓移动,这种效果源自于试灯过程中的偶然发现,促使张利教授调整了穿孔的图案规律,放大了视错觉效应;从远处眺望,它与三高炉、石景山功碑阁支撑起了首钢北区的夜景架构;通过图像传播,它成为了京西新网红。由于是全球第一座永久跳台,它与生俱来一种陌生感,跟改造后的三高炉一样,我能想到的词只有“魔幻”。□

张利

2022冬奥会张家口赛区总设计师/北京赛区首钢滑雪大跳台总设计师清华大学建筑学院副院长、教授,清华大学建筑设计研究院副总建筑师,简盟工作室主持建筑师

WA:首钢滑雪大跳台和通常的滑雪跳台有怎样的区别?

张利:两个项目从属于不同的门类。跳台滑雪,英文叫Ski Jump或Ski Jumping,属于北欧Nodic类。而单板大跳台或滑雪大跳台,以及双板的Big Air,属于自由式滑雪。2021年“相约北京”系列北京冬奥会测试赛里,有一项由张家口赛区主办的自由式滑雪世界锦标赛,首钢的单板大跳台也纳入到此项赛事当中。

这项运动的发明者是欧洲人,但在北美更受重视。它与跳台滑雪的最大的区别是它的尺寸比较小,落差在40~50m之间,但是风险更大,因为运动员在加速完腾空后,要做技巧性的动作再翻身落地,运动员腾空飞行线路的高度,有的时候可以达到13~14m,达4层楼高。而我们通常熟知的跳台滑雪在欧洲,特别是在德、奥、斯洛文尼亚等地特别流行,其腾空高度在任何情况下只有3m左右,不到4m。

WA:此项运动为什么选址在首钢?

张利:单板滑雪大跳台运动非常强调年轻人的参与。大部分的雪上项目在山区,单板滑雪大跳台运动却不一样,选址在高密度的城区,这样才能集结足够多的年轻人群。这项运动的比赛和观赛方式非常接近一场摇滚音乐会,大家站着、跳着、喝着啤酒,有DJ在比赛期间进行气氛烘托。所以单板滑雪大跳台比赛在历史上一直是以在城市中心广场搭建临时的竞赛设施来举办。

全球原来只有一个永久的跳台,不用于竞赛,仅用于测试,研究跳台设施的剖面曲线。首钢单板大跳台是该项目的第一座永久设施,选址时考虑在北京市内选择一个最能够集结年轻人群、也最有成为“网红”潜力的空间——现在大家都对视觉和社交媒体上的传播需求很重视。在看到首钢这样带有工业遗产背景的独特环境以后,国际奥委会、国际雪联都倾向于选择这样一个场地。这也是在冬奥会历史上第一次,赛事设施直接与工业遗产中具有标识性的冷却塔群结合在一起,形成新的天际线。大家光是想象就很憧憬,所以才有了现在首钢滑雪大跳台的设计。

至于大跳台具体的角度问题,不能完全从影像的角度来考虑,还要考虑光照、防风等问题。比如,白天比赛时,它需要避免雪面过多地朝向阳光直射的方向,因为辐射会使造雪量和维护成本增加。最终的选择是正东偏南约9.8°。

WA:请介绍一下大跳台设计意向的来源?

张利:北京在我国具有特殊的文化地位,这也产生了一个需求,希望在具有一定形象辨识度的竞赛设施中融入中国文化元素。飞行类、技巧类的项目由加速到起跳点和落地区组成至少有两段弧线连在一起的曲线,在我们中国的传统文化元素里,不难找到与之契合的曲线:我们在跳台滑雪中心找到了“如意”,在大跳台找到了“飞天”的形象。

需要再解释的一点是,首钢大跳台的两条飘带兼顾跳台两侧的防护作用,即防风及支持防护网,其中,特别要求在飞行曲线路径上运动员腾空最大点处两侧的防护高度须高于腾空高度。为了保证长期存在的形象不至于太突兀,现在完成的跳台,腾空高度最高点处到落地点前的反弯区一段有蓝色防护网的部分附加了防护网,是“飘带”形象上很短的一段。“飞天飘带”形象的其他部分都可以很好地完成功能需求。

WA:大跳台的色彩、照明等细节是如何与整体设计结合进行设计的?

张利:北京冬奥组委和首钢希望冬奥会有一个整体的色彩设计,这在会徽设计上已经体现出来了。所以首钢大跳台基本上把七彩谱系都占全了。在具体研究色彩时,我们将蓝到青的部分加长,与可见度最高的助滑区相应,红到黄的部分适当缩短,集中在落地区,令整个色彩体系更偏向我们希望吸引的年轻人的喜好。

照明方面,冬奥比赛有来自奥林匹克转播服务(OBS, Olympic Broadcasting Service,奥运电视图像官方供应商)的极高的转播照明要求。雪面上的水平照度要求经常高得惊人,有1400~1600lux,世界上能够提供这样标准的照明及显色度的照明供应商不多,并且都为多届冬奥会提供服务。从方案设计开始,我们与竞标成功的美国玛斯柯(MUSCO)团队一起配合,定下的原则是助滑道部分不再单独设立灯杆,而是直接与助滑道结合在一起。

现在看到的在整个“飞天飘带”上出现的、比“飘带”高出3m左右、间隔3~4m的灯具,灯杆被设计为可拆卸的形式,在不比赛时可以拆卸下来,比赛时再安装回去,总的来说,没有影响“飞天飘带”的完整性。如果设立传统体育场的大灯杆,跳台形象会有比较大的损失,也会对永定河边的天际线有较大的影响。

WA:如何看待大跳台与首钢整体改造的关系?

张利:大跳台本身只是一个带有比较高显现度的构筑物——严格来讲,它不是一个建筑物,没有任何建筑面积,我们更愿意把它看作对群明湖——原首钢的冷却池周边区域更新的一个重要的推动因素、一个催化剂。如果没有冬奥会的契机,群明湖周边区域的更新,远远不会像现在这样推进得这么快、这么顺利。

由清华大学建筑学院朱育帆老师团队负责的群明湖周边的景观设计很快完成了,强调把工业还给自然,这是自然对工业的一种“recognition”,而对制氧厂北区的改造强调以肌理保留的方式延续工业遗产的记忆,在增加一定容量的基础上不破坏原来留下来的肌理。同时,让赛事期间和平时使用的转换变得更加无缝衔接。

最典型的处理方式是,跳台南侧沿着制氧厂北区的大厂房逐渐下行,先是一个广场,后进入观众区,这里比群明湖的湖面要低了4~5m。这样设计的目的是避免在群明湖湖边上除了跳台以外再出现任何巨大的人工构筑物的痕迹。跳台本身提供一定的形象,而下沉的观众区与厂房区、群明湖的结合是最主要的,整个区域是一个以文化和体育为主题的人性化的开放的公共活动空间。

在制氧厂北区内部,我们采取了水平和垂直对比的方法。垂直是指现场留下来的构筑物:3个原来制氧厂罐和一个最重要的空气分析塔。空分塔在去毒以后进行修整,作为现在形象性的构筑物,在空分塔外面附着了一个新的楼梯,特别用于将来OBS转播使用,其他的地方则保持原来制氧厂的肌理,增加的部分总是用垂直于原来积累的方式来明确地表示这是后增加的部分。

群明湖的沿岸基本上都是以小尺度、细腻肌理、人性化的空间为主,相对的,大跳台和像体育场一样的观众席,这些大尺度的空间通过下沉、非正交方向的衔接等方式逐渐过渡到小尺度的环境里。还有两点值得一提,一个是大厂房在南侧围合了下沉的观众区,它本身也是制氧厂北区未来的公共边界,从大尺度转向小尺度的边界;另一个是南边的晾水塔,将来会成为整个竞赛场馆观众区的入口,很具标志性。对于原来5个换气的冷却塔,我们把原来工业遗产放置冷却塔设备的孔都保留下来,换成现在真正的动力中心和能源中心的换气塔,把它装回去,这是对工业遗产的原有逻辑的延续,但是因为现在的设备比原来小了很多,一个换气塔里放4个设备,总共容纳了20个,已经能够满足功能使用了,剩下观众入口上方最接近西侧的一个换气塔,其中是空的,供人们来观看、认识原有的工业逻辑。

WA:大跳台在未来长期的使用上又怎样的设想?

13 首钢大跳台夜景(摄影:布雷)

14 “飞天”意向

15 设计模型

16 立面色彩研究

17 剖面曲线分析

张利:短时间内,这项运动不会马上风靡起来,它风险比较高,在西方国家也属于极限运动,从事的人比较少。大跳台有两种可能的使用方式,一种是由观众挂索体验或做充气的滑降体验,还有一种是红牛400比赛,在跳台滑雪中心和大跳台场馆都可以做,反向去爬跳台。这是除了体育训练以外给大众运动使用的方式。而最主要的是,将来这一区域作为奥运遗产,能够吸引更多的年轻人来在这里发生更多的活动,能够借助冷却塔这种具标志性的构筑物举办更多公众活动。总的来说,因为北京西部接近永定河的地区,公共体育文化设施的集中程度还不是最高的。五棵松体育场是2008年北京奥运会以后运用得很成功的案例,也跟区域的背景有很大的关系。对这个区域大家目前有信心、很看好,这需要时间来验证。

WA:您在这个项目中与哪些建筑师和设计师合作?

张利:戈建(Nicolas Godelet),他曾在鲁汶大学接受欧洲传统全体论式的教育,对结构设计有极大的好奇心和创造性,他本人也是单板爱好者,是激情四射的结构设计师兼工程设计师,像奈维尔(Pier Luigi Nervi)或者莫兰迪(Riccardo Morandi)那样。

第二位是薄宏涛,他是很好的建筑师。他们的团队不仅直接参与了大跳台项目的施工图设计,还在群明湖西侧和北侧做了酒店。他们在首钢工作了很多年,对工业改造充满情怀,从一开始总体规划定下来后,他们沿着水平性的酒店的走向,设计执行得很充分,合作起来很愉快。

再有是首钢国际工程技术有限公司,原来以工业建筑设计为主,他们与首钢内部密切配合,严谨、勤恳,又有很强的落地技术能力。项目所有重钢结构的加工图由首钢设计院进行计算。他们是整个项目推进的巨大保障。

特别是朱育帆老师和张昕老师,他们是清华建筑学科的骄傲,一位在照明方面,一位在景观方面,长期为首钢园区工作,我们经常在各种项目里配合,大家有相同的价值观,合作起来没有隔阂,顺畅愉快。

应该特别提到的一个团队是首钢自己的建设团队。首钢是一个全产业链的大型企业,囊括了从施工图设计到施工全部内容。它的施工团队非常强大。因为12月要办沸雪测试赛,单板大跳台本体的施工周期比预期的短了2~3个月。这么紧张的情况下,他们居然能够把这个项目实现到现在这个程度,绝对出人意料。应该给这个团队最大的致敬。□

窦光璐

2022冬奥会北京赛区首钢滑雪大跳台建筑设计师

清华大学建筑设计研究院有限公司简盟工作室副所长

WA:在材料、色彩和结构设计方面,首钢滑雪大跳台分别有哪些独特的探索与挑战?

窦光璐:首钢滑雪大跳台外表皮的材质和颜色方案经历了很长时间的研究和考量。在材料的应用上考虑轻透,尽量化解巨大体量的跳台给人带来的压迫感,同时能够满足竞赛对于防风的要求。另外因为项目的工期一再缩短,对于材料的选择就必须考虑施工工艺和时间成本,最终采用了安装方便又能实现高完成度的穿孔铝板,穿孔率经过风洞实验也能够满足防风要求。在设计过程中建设单位尝试做了1:1单元节点大样,让设计师能够在现场实验并研究材料的分割比例、颜色、灯具安装灯光调试,以及格栅板踏步和扶手等细节的效果呈现。

在色彩方面的尝试就更为艰难,因为对于颜色,大众会有自己的理解和感悟,如何在工业遗址中找到符合首钢气质又有奥运标志的色彩成了困扰团队很久的问题,经历了无色、单色、多色、暖色、冷色、拼色、双面色、渐变色等多种方向的尝试,最终选用了以冬奥会徽色彩为基调的渐变方式,整体颜色偏冷,从顶部开始的蓝紫色、绿色蔓延了整个助滑区,适于冬季冰雪运动特色,起跳区黄色和红色的渐变节奏加快,使较暖的颜色在接近地面时结束,渐变色配合穿孔铝板和造型本身的扭转,将“飞天”飘带概念体现得淋漓尽致。大跳台在首钢园整体偏灰的工业背景下跳脱又并不突兀,在群明湖倒影的映衬下显得尤为灵动飘逸。

跳台主体结构为钢结构,总高度60.5m,长约164m,主体结构用钢量4100t,采用了高强钢和耐候钢。跳台结构的剖面曲线在满足Big Air竞赛要求同时,为空中技巧比赛预留了剖面变化的可能性。在造型上3条飘带简洁表达出“飞天”飘带的概念,顶部飘带标识出发区,中部飘带为主体包裹兼有抗风柱、竞赛照明灯杆和安全防护网支撑结构柱,并兼有防风作用,下部飘带与中部飘带和主体结构相互掩映,同时为将来跳台底部的空间改造提供可能。□

江曦瑞

2022冬奥会北京赛区首钢滑雪大跳台设计师

清华大学建筑设计研究院简盟工作室建筑师

WA:项目在三维曲线设计方面存在哪些难点?

江曦瑞:首钢单板滑雪大跳台的设计过程中,三维曲线的设计具有一定的挑战性,存在难点较多。其中,如何用具体的三维曲线表达抽象的“飞天”概念是此次设计的最大挑战和难点。敦煌莫高窟的“飞天”原型的自然流畅的曲线天然就带有一种仙气与灵性。而要在复杂的建筑设计中,实现纯粹、自然的三维曲线,形成“飞天”般的动人气质,需要在既定的限制条件下反复锤炼、不断推敲。

一方面,整体的三维曲线形态由一条基础的三维曲线进行控制,这是最关键的一条线。在建模中,这条三维曲线要以尽可能少的控制点来保证曲线的自然、顺滑和流畅,同时,还需要满足复杂的场地条件,因而,这为数不多的9个控制点,需要经过反复的调整、微调,来构筑一条具有完美形态、能够承载实际建筑功能的基本三维曲线。

另一方面,建筑形态是由多种构件复合形成的,实际建筑形态呈现出来的是多条三维曲线,例如,跳台主体结构两侧的挡风板就会形成上下两条三维曲线。如何处理这些多条三维曲线的形态是至关重要的。相比于前面所讲的那一条基本三维曲线,这些三维曲线更多地呈现在最后的设计结果中,更加直接地影响形态感受和功能使用。同时,跳台的功能要求十分严格,这些三维曲线的调整过程,就是在形态优美和功能实用间小心翼翼地寻求一种平衡。

第三,设计过程中,连续变化的三维曲线形态需要适应各个位置不同的功能需求,这也成为另一个难点。例如,跳台赛道两侧的挡风要求与赛道宽度相关(挡风板垂直高度为赛道宽度的1/4),由于赛道不等宽,挡风所需的垂直高度在每个节点上也各不相同,每个节点的垂直高度需要分别、精确地计算;此外,所得的计算结果还需要综合形成连续顺滑的三维曲线,需要平衡各个节点的挡板高度、同时形成相对最佳的三维曲线。这是一个反复调试的设计过程。□

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