共赴冰雪之约 见证数字化时代的“冰雪场馆设计”

■ 内特

2022年2月4日，令国人翘首期待了6年半的这届“家门口”的盛会—北京冬奥会正式开幕，成为中国体育代表团史上参赛规模最大的一届冬奥会。7个大项，15个分项，109个小项的比赛将在冰雪世界里激烈角逐。随着2022年北京冬奥会筹办全面推进，冰雪项目已成为越来越多人开展健身活动的重要选择，冰雪运动“南展西扩东进”，并向四季拓展。

打造“冰雪场馆拳头产品”

近年来，中南建筑设计院大力推进转型升级，坚持专业化发展，成立体育建筑事业部等多个产品事业部，在冰雪场馆领域先后打造了武汉甘露山滑雪馆、广东肇庆万达滑雪馆、莆田冰雪小镇滑冰馆&滑雪馆、广西玉林大桐山滑雪馆、黄冈奥特莱斯滑雪馆、咸宁际华园滑雪馆&保加利亚探险馆等一批国内高端的冰雪场馆拳头产品，在专业化领域不断做精做优。

数字化时代的“冰雪场馆设计”

当前，科技革命和产业变革如火如荼，数字经济蓬勃发展，深刻改变着人类的生产生活方式。数字经济支持下的数字技术与建筑设计行业不断融合，持续产生着“化学反应”，也改变着建筑设计行业的生产方式。冰雪场馆由于其专业性强、功能明确、逻辑清晰的特点，成为数字化技术应用的良好切入口。

在设计过程中，中南建筑设计院设计团队发现冰雪场馆由于其体量大、经验数据多、流线复杂、设计因素互相制约等固有特点，经常会出现局部因素导致整体修改而消耗大量工时的情况，依靠传统设计手段往往在设计周期内较难完成尽善尽美的设计工作。面对这些困难，中南建筑设计院在数字技术支持下，引入了BIM技术、参数化、虚拟现实等数字技术，通过不断自主研发，最终开发出了一套数字技术支持下的设计工具集，为冰雪场馆设计提供了更大自由度，建筑师可以将方案修改中的大部分重复性劳动交给数字技术完成，在提高建模精度的同时，还能极大地缩短创作时间。在数字技术时代，中南建筑设计院从数字化生成、数字技术优化、数字模型可视化、智能化赋能“未来场馆”等方面进行了冰雪场馆设计的探索。

复杂异性曲面形成

声环境仿真模拟

数字化生成

在方案创作阶段，相比起根据经验数据完成的多方案比选，参数化建模技术则通过设定、调节参数，直接探索特定方案形式里所有的变化可能性，完成理性与艺术设计的同时，也节省了大量的推敲模型所用时间，提高设计完成度，也节省了大量模型制作、模拟实验时间，经济效益得以显著提升。

冰雪场馆通常采用大跨度空间结构形式，数字化技术可以通过智能算法在方案创作时，根据指定的约束条件，生产多种优化方案。并优化调整杆件的长度、幕墙曲率，形成经济美观的建筑方案。

借助参数化技术，将规范性、限制性的内容编制成逻辑程序，一键生成内场设计的常规内容，节约大量重复性的绘制设计时间，提供量化、直观的设计成果，由于在方案初期可获得满足规范的大致设计内容，可在初期核定设计指标、估算建筑造价方面大幅提升效率和准确性。

对于体育建筑，构件可以在预制工厂通过数控技术得以精确实现，但是其构件尺寸巨大且种类数量繁多都造成了现场施工建造的难度加大。怎样将宏伟的图纸变为现实，离不开先进数字技术的有力支持。

滑雪馆由于其功能要求，经常出现大跨、悬挑、连体等各类各种超限复杂结构。滑雪馆在方案阶段的结构计算和修改往往绕不开重复建模工作，导致设计修改过程中往往存在大量的妥协，难以达到最优经济性。通过自主开发的软件，搭建桥梁，直接连通了建筑模型和结构分析模型，在结构优化上提供了前所未有的便利性，为压缩设计周期与提升经济性创造了最有利的条件。

最佳结构有赖于其自身受力之形体，而非仅材料之潜在强度，弦支穹顶结构在大跨度体育结构日益盛行的今天，巧妙地结合了单层网壳结构和索穹顶结构的优点，形成造型优美、受力明确、刚柔并济的结构体系。弦支穹顶结构由网壳结构、撑杆、径向拉索、环向拉索组成。

在设计对冷气流动、温度敏感的滑雪馆时，可以利用CFD软件，结合参数化建模技术，用可视化的数字技术模拟场馆内冷气流动、冰雪温控来监控能耗，最大限度节能。

通过CFD技术，能够在设计阶段对室内热环境参数的分布进行全面的分析，进而能够探究不同工况条件的设定对于室内气流组织的影响，确定最为合理的设计方案。

数字模型可视化

为了更好地做好施工技术管理，基于BIM轻量化技术开发了一套一站式工程可视化管理平台，平台涵盖项目介绍、现场数据、主要BIM工作成果等信息，将原本离散的信息进行集成。加深了项目人员对BIM工作的参与程度，协助管理人员开展可视化管理和有效决策。

优秀的设计方案需要通过先进的建筑可视化技术才能更好地展示。可以利用数字虚拟图像技术，通过航拍、全景照片、虚拟现实等各种形式，把建筑工程中抽象的设计变成具体的视觉体验，创造出身临其境的感受。

长江主轴“城市阳台”系统以武汉长江边公共开放空间为主，结合武汉城市滨江地区最具特色和最具标识性的景观资源，形成城市阳台系统，从而成为武汉特色的滨江宜居景观。

智能化赋能“未来场馆”

未来场馆将是集“管理灵活、功能复合、社会融合、自助共享、个性定制”为一身。

管理灵活：通过精细化的设备控制降低场馆能耗，可以采用网上预订、自助取票、人脸通关的使用来解放工作人员。5G、室内定位、人工智能的使用，能为体育场馆的服务更加的智能，降低运行成本。

功能复合：未来体育场馆将是集大型活动、全民健身、应急场地的复合体。

自助共享：订场、购票、检查、通关、设备控制全程自助自动化服务。通过平台匹配，共享场地、分摊费用

个性定制：场地定制、时间定制、服务定制。

“一起向未来！”是2022北京冬奥会的口号。简单五个字力量无穷。这种力量号召全世界不同肤色、不同种族、不同信仰的人在奥林匹克旗帜下携手前行，一起向未来！同时，它也代表着对未来更高的全民健康期望，对数字技术、绿色科技的追求。在落实全民健身，助力健康中国建设的国家战略指导下，现代体育建筑将朝着高定位、高目标、大体量、多类型的方向发展，中南建筑设计院将牢记担当和使命，坚持自主创新，不断研究，持续拓展数字技术在体育建筑设计建造中的应用范围，为中华民族的体育强国梦提供设计智慧。