冬奥场馆建设中的科技含量

文／本刊记者 陈 杰

前不久召开北京2022年冬奥会和冬残奥会场馆建设新闻发布会：截至目前，三大赛区12个竞赛场馆永久性设施基本完工，承担开闭幕式的国家体育场“鸟巢”，将于今年10月改造完成。今年10月起，北京冬奥组委将陆续组织进行15项测试活动。

蓝图变为现实背后，是工匠们2000多个日夜的拼搏奋战，是无数项攻坚克难的专利设计。

1.9公里赛道混凝土一次喷射浇筑成型

有着“冰丝带”之称的国家速滑馆与鸟巢、水立方遥相呼应。2020年5月，它以最高分荣获“2019年度中国钢结构金奖年度杰出工程”大奖，这是国内钢结构行业的最高奖项，而“天幕”的成功“编织”，是其主要加分项。

长200米、宽130米的大跨度屋顶，是“冰丝带”建设中面临的首要难点。不同于一般建筑，其屋顶为不规则马鞍形，是目前世界体育场馆中规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面，碗状看台顶部周圈环桁架上的钢索网结构，最大跨度达到198米×124米，但用钢量仅为传统屋面的四分之一。

北京城建集团国家速滑馆工程总承包部项目经理李少华介绍，由于索网屋面的空间形态非常复杂，张拉以后每一个“方格”空间形态都不一样，因此填充的每一块单元体尺寸也不同，需要通过实测得到数据后再进行加工定制。

而这背后，离不开建筑数字信息BIM系统。“冰丝带”上至8500吨的钢结构，下到每一块形状各异的幕墙玻璃、弧度各异的看台，都实现了数字化，在工厂进行精密生产和预制，在现场精准拼装。

河北张家口，国家跳台滑雪中心是北京2022年冬奥会张家口赛区工程量最大、技术难度最高的竞赛场馆。

据该项目有关负责人介绍，国家跳台滑雪中心建立运维云平台统筹设计施工，实现自下而上的信息化集成和智能分析，同时研发了助滑道冰面准分布式智能监测系统和铺面平整性智能检测车，使得助滑道冰面精度与着陆坡表面达到厘米级精度，助滑道冰面温度监测误差小于0.5℃，填补了国际空白。

延庆赛区，雪车雪橇赛道是半U形混凝土浇筑结构，混凝土里预埋误差不超过5毫米的冷凝管，通过在表面制冰最终形成赛道。看似并不复杂，但1.9公里长的赛道浇筑要一气呵成，一次成型很难，各种弯度、各种落差交织在一起，更是难上加难。建设团队走自主创新之路，1.9公里赛道混凝土一次性喷射浇筑成型。

所有场馆实现100%绿电供应

除了“冰丝带”之外，首都体育馆、首体短道速滑训练馆以及五棵松冰球训练馆也选用了二氧化碳跨临界直接制冷系统。这是目前世界上最先进、最环保、也是最节能的制冷技术，在冬奥会历史上尚属首次。

二氧化碳制冰技术是国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项2019年批复启动的“国家速滑馆智慧场馆建设和应用关键技术研究与示范应用”项目重点研发成果之一。在国家速滑馆，场馆的多功能超大冰面亚临界、跨临界多工况并行二氧化碳直接蒸发制冰集中式制冷系统，亚临界、跨临界多工况并行二氧化碳集中式制冷中压回油系统等应用均属国际首次。

据国家速滑馆制冰系统有关设计负责人介绍，二氧化碳制冷剂破坏臭氧层潜能值为0，全球变暖潜能值为1，并且无异味、不可燃、不助燃，是可持续性最好的冷媒之一，与传统制冷系统比，能效可提升20%以上，通过场馆的智能能源管理系统，还能够把制冰过程产生的废热用于除湿、冰面维护、场馆生活热水等。全冰面模式下每年仅制冷部分就能节省200多万度电，相当于约120万棵树实现的碳减排量，整个制冷系统的碳排放趋近于零。

延庆，雪车雪橇赛道宛如一条巨龙盘卧小海陀山南麓。雪车雪橇是冬奥会中速度最快的项目，专业性强、危险性高，因此对场地要求非常苛刻。

场地位置向阳，阳光直射会影响冰面质量，怎么办？项目团队研发出一套独特的地形气候保护系统，赛道遮阳棚结合赛道形状、地形等，实现了传统木结构与现代钢结构的完美结合，有效保护了赛道冰面，也最大限度降低了能源消耗。

北京冬奥会所有场馆实现100%绿电供应，即电力均来自风力发电或光伏发电，北京冬奥会将成为百年奥运历史上第一次全部使用绿色清洁电力的奥运会。