冬奥北京赛区场馆改造与建设的科技创新

邵韦平，陈晓民

图3 首都体育馆

图4 2022北京冬奥会北京赛区场馆布局

0 前言

2022年3 月，北京冬奥会取得了圆满成功，国际奥委会主席巴赫先生说：“冬奥村独具匠心、场馆令人叹为观止，组织工作非凡卓越，这些都给世界留下深刻印象和美好的回忆。”2022北京冬奥会、冬残奥会受到参赛各方的普遍赞誉，这与出色的冰雪运动场馆高质量设计密不可分。

1 可持续发展背景下的冬奥北京赛区

1949年前，北京的体育设施寥寥无几，仅有一处位于先农坛的公共体育场。新中国成立之后，体育场馆建设不断发展，先后落成北京体育馆、北京工人体育场、北京工人体育馆和首都体育馆。为举办1990年亚运会，北京市开始新建20个体育场馆，改善或修缮原有场馆13座。

在亚运会工程设计中，北京市建筑设计研究院（简称北京建院）的马国馨院士带领团队倾注了大量心血，将世界体育建筑先进的建设经验应用到国家奥林匹克体育中心规划设计之中。以国家奥林匹克体育中心为代表的体育建筑，大幅提升了中国体育建筑的设计理念、技术标准，使中国的体育建筑第一次满足承办大型洲际性综合体育盛会，中国由此真正成为了国际竞技体育赛事的舞台，这为北京赛区的筹备与建设打下了坚实的基础。

北京赛区承担了全部冰上项目的比赛和训练，规划利用6个2008年的奥运设施：国家体育场、国家体育馆、国家游泳馆、五棵松体育馆、首都体育馆、国家会议中心；新建4个场馆设施：国家速滑馆、奥运村、媒体中心、颁奖广场。规划建设充分体现了“绿色、共享、开放、廉洁”办奥理念，同时也是奥运遗产再利用的首次实践（图1-8）。

图1 国家游泳中心鸟瞰

图5 国家速滑馆

图6 五棵松体育馆东北角

图7 北京冬奥村

图8 奥体中心鸟瞰

国际奥委会主席巴赫认为北京申办计划中，对2008奥运遗产的充分利用、向14亿中国人普及冬季运动愿景，与《奥林匹克2020议程》改革方案高度契合，令人印象深刻。

2 夏奥场馆可持续的改造再利用

北京作为世界上第一个既举办过夏季奥运会又举办冬季奥运会的“双奥之城”，充分利用2008奥运遗产，尤其是场馆和空间遗产，是一个关键的挑战。

根据联合国《改变我们的世界——2030年可持续发展议程》的行动计划，国际奥委会将可持续性列为《奥林匹克2020议程》3个基础主题之一，要求将可持续性融入到奥运会举办的所有方面。2020年，《北京2022年冬奥会和冬残奥会可持续性计划》发布，北京冬奥会是第一届全过程落实《奥林匹克2020议程》的奥运会。

《北京2022冬奥会和冬残奥会可持续性行动计划》提出“创造奥运会和地区可持续发展的新典范”的总体目标 。根据该计划，新建室内场馆达到绿色建筑三星级标准，利用现有场馆和设施，既有建筑节能改造达到绿色二星级标准，场馆常规电力消费需求综合实现100%可再生能源，实现环境正影响、区域新发展、生活更美好的目标。

奥林匹克公园是奥运会场馆再利用的核心区域。国家体育场（鸟巢）进行了智慧系统升级，再次举办冬奥会开闭幕式。国家会议中心新建二期项目作为主媒体中心运行。冬奥会颁奖广场选址于庆典广场，以水立方为背景临时搭建，利用了原有的城市公共空间。

北京赛区除了一座为速度滑冰比赛而新建的国家速滑馆外，其他比赛均利用现有场馆。冰壶比赛设在国家游泳中心，将冰壶比赛场地架设在标准的游泳池上，成为世界首创的“冰水转换”场馆；花样滑冰和短道速滑的比赛场地设在首都体育馆；女子冰球场地设在五棵松体育馆；男子冰球比赛设在国家体育馆。

3 新科技赋能冬奥北京赛区场馆建设

国家速滑馆、首都体育馆、首体短道速滑训练馆以及五棵松冰上运动中心4个冰上场馆在奥运史上首次使用CO2跨临界直冷制冰技术。该技术将制冷产生的余热用于运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰等，一年可节省约200万度电，节能约20%。碳排放趋近于零，冰面温差可控制在0.5℃以内。2021年底的初次填充过程，4个冰上场馆合计减少CO2排放900t。

各场馆使用高性能自然围护结构优化设计、建筑自然通风与采光优化、空腔降温技术、室外广场海绵化、高性能节水器具等最新绿色技术。

国家速滑馆以“绿色、节能、低碳、智慧”目标为核心，建立了集约的冰场空间以控制建筑体积，实现节能运行；配备“超级大脑”和“智慧集成和数字孪生平台”，打造智慧场馆。国家游泳中心创造性地研发应用了“冬夏场景转换”关键技术体系，在2008年游泳比赛场地上搭建了可逆的冰壶赛场，达到冬奥会冰场的严格标准，实现了冬奥会历史上第一次在可转换的场地举办冰壶比赛。国家体育馆依托主馆扩建练习冰场，承担冰球比赛，并为赛后持续运营增加了新的内涵。首体体育馆对原有的主体建筑文物进行了保护和更新，并扩建和改造冰上训练场馆，承担短道速滑和花样滑冰比赛和训练。五棵松体育馆实现冰球、篮球模式快速转换，并新增冰球训练场地。

这些场馆的改造，包括适应性的功能提升、高水平的绿色节能和精确实时的智慧管控等主要方面，针对冰场这一核心功能而具有显著的独特性。由此，不仅实现了最高标准的冬奥会冰上比赛场地，也探索了大型场馆和公共设施可持续运营的新场景，为未来冬奥会等大型活动研发了系统的关键技术。

北京冬奥村采用北京四合院的院落形式，通过空间围合、开放变化，形成社区归属感。运用“装配式钢结构、科技、绿色、健康、无障碍、超低能耗、可持续、智慧”等设计理念打造了一个兼有传统特色和时尚活力的生活环境。

4 冬奥遗产——可持续发展的新机遇

北京冬奥会成功举办，实现了北京双奥城市的梦想。并为中国冰上运动的发展和普及创造了前所未有的机遇，也丰富了城市公共文化生活内涵。北京赛区的场馆改造与建设是可持续城市发展的成功实践，改善了城市基础设施、住房与环境质量，为城市留下具有长久效益的奥运遗产，带来显著的综合效益，增强了城市长期发展的能力。

首都体育馆

Beijing Capital Indoor Stadium

唐佳

TANG Jia

首都体育馆改扩建工程设计总负责人

Chief Design Officer， Beijing Capital Indoor Stadium Reconstruction Project

图10 首都体育馆首层平面

客户：国家体育总局冬季运动管理中心

主创建筑师：唐佳

项目经理：焦力

设计总负责人：唐佳，魏长才

建筑专业：魏长才，潘君毅

装饰专业：张涛，孙霆，牛凯

结构专业：李伟政，王轶，白嘉

设备专业：王力刚，路东雁，丁传明

电气专业：杨晓太，张建辉，姚赤飙

建筑面积：45，200m2

设计时间：2017-2018

竣工时间：2021

首都体育馆建成于1968年，是由北京建院设计的国内第一个具备标准室内人工冰场的多功能大型体育场馆，运行至今已有54年历史。冬奥首体场馆改造，围绕可持续发展和夏奥遗产再利用的理念，通过多项智慧创新技术的运用，为历史最悠久的双奥场馆注入了新的活力。改造设计以“传承保护、确保赛时、兼顾赛后、绿色科技”4个方面为基本原则。

CO2跨临界直冷制冰技术

本次首体改造，冰面是关系到运动员赛场表现最为关键的环节，经过多轮深入研究，首体冰场首次采用CO2（R744）作为制冷剂，应用于比赛冰面。这种系统制冰快速均匀，通过冰面下布设温度传感器可以实时动态调节制冰机组的输出功率，非常适合冰面温度快速调整。并且CO2是环保制冷剂，其臭氧消耗潜能ODP值为0，全球变暖潜能GWP值为1。在冬奥期间，采用亚临界运行，后续夏季可采用跨临界运行。同时设置热回收系统，根据不同的热品质，可以用于冰面防冻胀、融冰池融冰、冰面浇冰用水预热等。

基于BIM技术的智慧建造和智慧场馆

通过多参与方全生命周期的BIM应用，为实现智慧建造到智慧场馆打下基础，BIM技术的应用在施工前通过BIM对管内管线进行优化综合排布，加快了施工速度，节省了施工周期。

（1）先进的能源监控系统：利用大数据、人工智能分析，降低场馆运维整体能耗。对场馆机电运行参数实行精细调节，系统反应迅速、灵敏、准确，是提高物业管理水平，降低资源消耗的主要手段。

（2）赛后场馆综合利用高效转换：建筑方案设计之初即充分考虑赛后的场馆综合利用，场地照明及建筑空间划分充分考虑赛后运营需要，场地照明布置充分考虑赛后其他比赛的需求或大众健身场地需求，方便未来不同使用功能的变化。

（3）赛时场地快速转换：花样滑冰场地切换为短道速滑场地，主要通过调节制冷机组制冷量，短时间内加大机组制冷量输出，降低出水温度，实现冰面温度2h内快速降低；短道速滑向花样滑冰场地的转换，反向降低制冷机组制冷量输出，再配合清冰车60℃热水浇冰，快速升高冰面温度，实现短道速滑转换为花样滑冰场地。

（4）LED节能照明：项目全部采用LED高效节能光源，照明功率密度值及智能控制满足国内相关规范要求及相关奥组委国际标准。

（5）海绵城市与节水：对首体园区进行了综合管廊的改造，并增设了雨水调蓄系统，绿化均采用下凹式绿地，地面透水铺装率达到92.8%，并设置雨水调蓄水池，在雨水排放高峰期，园区内雨水先排入调蓄池，减少外排雨水量，以减轻高峰期市政雨水管网排水压力。收集雨水用于日常绿化灌溉及道路冲洗等。

（6）设置观众活动看台，为赛后利用预留建筑空间：活动看台约1500座，赛时收起，扩大比赛场地空间；赛后，根据其他功能需要可推出，扩大观众席位。设置临时媒体看台，给赛后利用预留了建筑空间和灵活度。

（7）清洁能源利用：结合建筑造型，在屋面设置太阳能集热器。

本次首体改造通过最新技术的应用在场馆保护、节能环保、赛事体验、赛后运行的可持续方面得到了全面提升（图9、10）。

图9 首都体育馆冰场

国家体育馆

National Indoor Stadium

赵曾辉

ZHAOZenghui

北京市建筑设计研究院第二设计院建筑一所副所长

Deputy Director， Building No.1， Second Design Institute， BIAD

图12 国家体育馆冰场

客户：北京演艺集团

主创建筑师：查世旭，赵曾辉

设计团队：吴莹，李英，李晓菲，周笋，李培，王雪生，张雨薇，李丹，康健，申伟，赵宏

建筑面积：约100，000m2

设计时间：2017-2019

竣工时间：2020.12

国家体育馆位于北京奥林匹克公园中心区，在北京2008夏奥会期间承担体操、手球、排球等项目的比赛，场馆总建筑面积约100，000m2，是当时亚洲最大的室内体育馆。

国家体育馆改造策略

冬奥会赛时，原场馆需要由一般赛事竞赛场馆转换为冰上竞赛场馆（图11、12）。整体改造过程围绕赛时进行，兼顾赛后使用。比赛场地针对冰球比赛的要求进行建设，并遵循“绿色、低碳、节能、安全”的理念，选用环保性和耐久性好的室内装饰装修材料；合理利用自然冷源并设置余热回收装置，采用经济合理的改造方式；采用较高用水效率等级的卫生器具，合理利用非传统水源，提高节水效率增量；采用分区智能控制的照明系统；设置电动车充电桩等。场馆改造后达到既有建筑绿建二星标准。

图11 国家体育馆首层平面

可持续的建筑空间再利用

（1）多用途的比赛场地再利用：位于主馆的冰球场地，需要在现状场地的基础上进行建设。经过对冰场构造的反复研究，团队结合现有结构、地下层高条件、观众视线要求等因素，最终确定在目前场地楼板之上增设700mm的制冰层，并妥善处理了由此带来的场地高差问题。

新增的冰球场地，根据赛时及赛后的使用要求，需要在30m×60m和26m×60m两种尺寸间进行转换，满足冰球、短道速滑、花样滑冰等多种冰上运动项目的使用需求。经设计计算制冰管道之间的间距和板墙预埋件的埋设尺寸，最终布置两套板墙预埋件，国家体育馆也成为使用小场地进行冰球比赛的首个冬奥场馆。

（2）考虑赛后的空间无痕利用：国家体育馆的副馆作为赛时各国参赛队运动员的训练更衣区，需设置14套运动员固定更衣室。为了不破坏副馆原有演出设施，运动员的训练更衣区选择采用集装箱体临时拼装搭建的方式，箱体重量轻，不破坏原场馆地面，保留了演出设施不受影响；可快速搭建，现场无湿作业且无焊接工艺；自带装修，无需进行二次施工。可重复利用的集装箱体契合了可持续发展的办奥理念，可在赛事结束后对场馆迅速复原并将箱式房回收再利用。设计中将更衣室区域整体抬高1m，箱体下方布置水电管线。每套更衣室采用9个集装箱体拼接而成，包含更衣室、教练室、按摩室、磨刀室、储存室、卫生间和淋浴间。室内净高通过反复论证，考虑冰球运动员的身高和集装箱体的模数化，最终确定为2.6m，在满足办赛要求的同时降低了建设和运行的成本。

（3）空间微更新与无障碍改造：非核心区域的改造以空间微更新为主，避免大规模拆除，减少隔墙砌筑，以大空间和轻质隔断相结合的方式完善功能空间，便于赛后建筑空间的可持续利用。作为既有冬奥会比赛项目，也有冬残奥会比赛项目的体育馆，整体按照《北京2022年冬奥会和冬残奥会无障碍指南》的标准进行无障碍设施的建设和改造，改造并增设无障碍卫生间、无障碍厕位、无障碍淋浴、无障碍电梯、无障碍坡道、无障碍坐席等。

国家游泳中心冬奥会冰壶场馆

The Winter Olympic Curling Venue in the National Aquatics Center

孙卫华

SUN Weihua

北京市建筑设计研究院有限公司主任建筑师

Chief Resident Architect， BIAD

客户：北京市国有资产经营有限责任公司

项目负责人：郑方

项目经理：赵卫中

设计总负责人：郑方，孙卫华

建筑设计：孙卫华，董晓玉，宋汶凯，朱碧雪，龙雨馨，唐文宝，赵茹梦，成佩，宋刚，张旻娟，冯喆

结构设计：王雪生

设备专业：陈盛，王新，白明策，刘磊，汪波，魏时鸣，陈蕾

电气专业：任重，王潇潇，徐昕，孙妍

改造面积：50，307m2

设计时间：2018.06-2018.12

竣工时间：2021.11

国家游泳中心（水立方）在2008年奥运会期间屡破世界纪录，成为世界上“最快的游泳池”。赛后，水立方进行多次场馆改造，利用“通用空间”的概念，实现了多功能、多样化的运营，成为世界范围内奥运场馆运营的典范，并于2019年获得国际奥委会颁发的“体育和可持续建筑奖”。

冰立方改造可持续设计策略

冰立方冰壶场馆是奥运历史上首次利用夏奥会水上项目场馆举办冰上项目比赛。在保有场馆水上项目功能前提下，满足冬奥赛事冰壶场地高质量冰面要求，需要设计团队建立建筑空间、体育场地、室内环境、智慧运行等系统性的核心要素关联和转换策略。

首先是在泳池上选用装配式钢框架支撑系统和预制混凝土面板形成冰壶场地的转换基础。这套系统经计算和现场试验，能够提供足够的承载力和体系刚度，有效地控制了变形率和自振频率，并实现毫米级的安装精度，保证场地的平整度，将场地高差控制5mm以内。再在这套基础平台上，铺设移动式的蜂窝冰排制冰系统，接入室外配套的制冰设备系统，可以在20天左右实现一轮“水冰”的场景转换（图13）。

图13 “水冰”转换

冰壶运动精细至极，被誉为冰上的“国际象棋”，其场地是要求最为严苛的冰面。不仅体现在对冰面基层精度、稳定性的需求，还体现在对室内环境的湿度、温度、照明、采光等方面的精确控制。我们在比赛大厅增设一套可反复拆装的除湿系统，经过反复的计算、模拟、测试和调整，实现“一厅三温”：冰面是-4℃～-7℃、冰上1.5m位置是8～12℃、观众席是16～18℃，并实现3个温度分区的智能调控。

冰立方改造可持续设计方式

（1）轻建造模式：改造中采用了对原有建筑和环境影响最小的轻建造模式。国家游泳中心创新应用集装箱式运动员更衣间——对退役集装箱进行低碳环保的功能模块化改造，满足赛事运行时的运动员的更衣需求（图14）。赛后，集装箱模块可以无痕移除，还原场馆运营空间，撤出的集装箱模块还能作为场馆的客服咨询、休息餐饮、商品售卖等公众服务设施使用。

图14 集装箱更衣室

（2）智慧观赛：利用5G等网络系统，冰立方应用新兴的增强现实AR（Augmented Reality）技术和混合现实MR（Mixed Reality）技术，在比赛大厅研发虚拟现实、混合现实观赛模式，力求让冬奥赛事观众可以在观赛过程中透视冰壶比赛的技术细节、定制个性化的赛事信息、达成与比赛的现场互动。

（3）绿色低碳：“冰立方”的改造工程按照绿色建筑二星的标准设计实施并获得了相应的评价标识；通过照明系统改造，获得了三星级绿色照明标识证书，比改造前照明节电率达到60%，有效地节能减排；通过在设立可持续监管平台及能源管控中心，充分利用物联网、云计算等群智能技术手段，实现运行能耗和碳排放智能化管理。

国家游泳中心创造性地提出了可逆的冬夏场景“水冰转换”方案——通过支撑体系和移动式制冰系统，完成“水立方”到“冰立方”的功能转换——进而完成了奥运场馆“反复利用、综合利用、持久利用”的实践，也实现了场馆蓄势、蓄能、蓄力和“可持续，向未来”的升级（图15）。

图15 冰立方比赛大厅

五棵松体育馆

Wukesong Sports Center

张新宇

ZHANG Xinyu

北京市建筑设计研究院有限公司第二设计院主任建筑师、项目经理

Chief Resident Architect， Project

Manager， Second Design Institute， BIAD

客户：北京五棵松文化体育中心有限公司

主创建筑师：张新宇，白惠文

设计团队：白惠文，薛沙舟，赵墨，张永利，付明轩

建筑面积：6493m2（改造）

设计时间：2020.06-2020.10

竣工时间：2020.12

图17 五棵松体育馆用于举办冬奥会

五棵松体育馆在设计之初就采用了与商业运营结合的设计理念，把体育运动作为商业运作的一部分，结合比赛场地设置了大量商业配套设施，能够在满足高水平及标准的国际比赛同时又能举办各种类型的大型活动。在这里体育比赛被全过程的商业化运作，体育比赛已经部分演变成一种娱乐表演，从其内场的布局、冰场的设置和专用转播室的设计都能够反映出其商业运营战略的特点。五棵松体育馆的设计之初就包含了大量新技术工艺的使用，先进的设计理念、精湛的施工工艺，使五棵松体育馆获得了建筑业的最高质量奖——鲁班奖、建筑业科研最高奖——詹天佑奖。

场馆特色

五棵松体育馆在具有篮球及冰球双功能场地6h转换的基础上，在此次冬奥比赛改造中按照国际冰球最新比赛标准设置了60m×26m的比赛规格场地，使五棵松同时具有60m×30(26)m两种规格比赛场地，可同时承接和举办冰球、花样滑冰、短道速滑3种类型比赛赛事和活动，并可快速实现“篮球—冰球—演唱会”模式的场地转化，极大节约了日常运营的成本，提高了场馆的利用率，为冬奥会赛后的可持续运营、实现商业价值最大化提供了优秀的范例（图16、17）。

图16 五棵松体育馆用于举办篮球赛

升级改造

在继承2008北京夏季奥运会的遗产基础上，此次五棵松体育馆的冬奥改造实现了分功能区改造和专项改造，融入了诸多高科技、新材料和新理念。通过对竞赛场地、竞赛层房间、伸缩看台系统的综合改造，以及制冷系统、温湿度系统、照明设施、音响扩声系统、显示屏等方面的专项改造，满足了举办高水平冬奥冰球比赛的需要。

建筑可持续

为了迎接北京冬奥会，五棵松体育馆改造工程于2020年4月启动，历时8个月，在2020年12月24日完工，实现了“当年开工并完工”的目标。同时，改造工程在大量利用北京2008年夏季奥运会场馆的基础上，创新性地实现了冬季项目与夏季项目的转换，不仅能够满足北京冬奥会赛时需求，而且通过“冰篮转换”兼顾场馆赛后利用，实现了精彩奥运与可持续发展双目标。

五棵松体育馆在冬奥场馆改造需求的基础上，依据过往所积累的大型国际冰上赛事举办经验，大胆采用一系列世界领先的技术和理念，打造双尺寸可转换冰场，并引入荷兰冰坝设备，实现了改造成本低、耗时短的基本目标。在改造过程中，五棵松体育馆未中断日常的运营，在改造设计方案中立足国际视野，遵循国际标准，以运动员为核心，以创新科技为辅助，旨在以前瞻性的设计，将五棵松体育馆打造成一个真正具有国际典范的综合性场馆。

此外，在五棵松体育馆改造工程过程中，在借鉴国外先进经验的基础上，不断加强自身技术积累和技术创新，本着“绿色、共享、节俭、科技”的改造提升原则，充分利用新科技、新理念、新材料，在场馆节能降耗、综合高效利用、竞赛观赛环境方面实现质的飞跃，使北京2008年奥运遗产在新时代焕发新的活力。

国家速滑馆

National Speed Skating Oval

孙卫华

SUN Weihua

北京市建筑设计研究院有限公司主任建筑师

Chief Resident Architect， BIAD

客户：北京国家速滑馆经营有限责任公司

项目负责人：郑方

项目经理：赵卫中

设计总负责人：胡越，郑方

建筑专业：孙卫华，黄越，董晓玉，何荻，崔伟，唐文宝，宋刚，郝斌，赵茹梦，朱碧雪，林志云，冯喆

结构专业：陈彬磊，王哲，杨育臣，白光波，奚琦，朱忠义，段世昌，王毅，许洋，杨晓宇，邢珏蕙，马云飞，黄飒，周颖，刘琦

设备专业：徐宏庆，林坤平，李丹，薛沙舟，赵墨，康健，尹航，张春苹，严一

电气专业：孙成群，申伟，刘洁，张林，杨帆，赵宏，李超，闫昊，张启瑞建筑面积：126，000m2

设计时间：2017.07-2018.07

竣工时间：2021.06

图19 曲面玻璃幕墙

国家速滑馆是2022冬奥会北京赛区唯一新建的冰上竞赛类场馆，位于北京奥林匹克森林公园西侧，与鸟巢、水立方遥相呼应，以其独特的曲面玻璃幕墙寓意“冰”和“速度”的设计主题，被称为“冰丝带”。冬奥会期间，国家速滑馆进行了14项速滑比赛，13次刷新奥运会纪录，其中1次打破世界纪录，场馆的建设和运行得到了各方的好评，被誉为“最美的馆”“最快的冰”。

可持续设计策略

首先是建立紧凑集约的冰场空间以控制建筑体积。国家速滑馆选择马鞍形态的屋面和单层索网结构体系，压减了超过50%的非必要的室内空间，并将约75%的建筑面积设置于地下空间，在实现建筑体积的压减的同时，控制了建筑高度，大大节省了幕墙、屋面等外围护结构的面积和规模。其次是采用索网结构、金属屋面、幕墙体系等轻质结构与围护体系。国家速滑馆围绕冰面场地和看台设置外倾20°的斜向看台柱作为结构体系的主要基础性支撑，在其顶部设巨型环桁架，内侧张拉索网形成柔性屋面，外侧斜拉索结构支撑曲面玻璃幕墙，形成一个受力均衡合理、轻质高效节省的结构体系（图18、19）。第三是采用 CO2制冰、可再生能源、节能构造等绿建措施。CO2作为一种天然工质制冷剂，具备优异的环保性能，而作为载冷剂，又提高了冰场温度的均匀性和热回收效率。此外，国家速滑馆还设置了建筑一体化的屋面光伏系统、低发射率膜结构大厅顶棚系统，并充分利用了自然采光、自然排烟、自然通风和外遮阳等措施，实现了建筑全生命周期的绿色低碳运行（图20）。

图2 国家体育馆西北侧鸟瞰

图18 屋面索网

图20 国家速滑馆比赛大厅

技术研发创新体系

国家速滑馆是世界上跨度最大的单层双向正交索网结构体育馆，最大跨度198m，但其结构高度只有0.2m，是常规网架或桁架结构高度的2.5%；屋面结构用钢量仅为26kg/m2，是传统结构的1/4。国家速滑馆首创采用了金属单元柔性屋面体系，由1112个单元板块构成，采用组合式钢架单元板块构造、隐形变形缝构造、等高线天沟系统等创新技术，解决了索网结构围护系统适应变形的技术难题，填补了装配式模块化屋面系统的空白。国家速滑馆研发了单索支承异面网壳600m连续曲面幕墙体系，采用由多个平段、曲段组合的典型断面沿椭圆轨迹放样，形成平板玻璃比例超过50%的平曲耦合自由曲面，推动了曲面玻璃幕墙的技术进步，创造了建筑工艺美学的新高度。

国家速滑馆拥有世界上第一个采用CO2跨临界直冷系统的速滑赛道，相较于传统制冷剂，CO2的ODP（破坏臭氧层潜能值）为0，GWP（全球变暖潜能值）由几千骤减至1，同时能效提升20%以上，是可持续性最好的环保冷媒之一。

国家速滑馆通过集成智能网络系统和数据融汇共享，实现场馆能源智能管理；通过可视化运维、精准定位导航和VR/AR技术，在冬奥会期间为参赛人群提供了智慧化管理服务。国家速滑馆在可持续策略指导和科研创新支撑下，借助数字设计技术，取得了一大批世界领先的创新技术成果，形成了完整的工程技术体系，实现了“冰丝带”动感轻盈的建筑效果、轻质高效的结构体系、系统创新的围护体系和场馆节能低碳、智慧运维的和谐统一。

奥林匹克公园广场

Beijing Olympic Park Plaza

杜佩韦

DU Peiwei

北京市建筑设计研究院有限公司副总建筑师

Deputy Chief Architect， BIAD

客户：北京城市副中心投资建设集团有限公司

主创建筑师：杜佩韦，李洁

设计团队：米岚，倪思思，姜佳欢，董莉，陈欣

建筑面积：约35，000m2

占地面积：约110hm2

设计时间：2021-2022

竣工时间：2022.02

2008-2022奥运遗产的可持续设计

奥林匹克公园中央景观大道一侧采用临时设施无痕施工的搭建形式打造北京赛区的颁奖广场，而作为中心区场馆群的会客厅与护城河，北京奥林匹克公园也为赛事服务运行搭建起后勤保障服务的临时设施。

2022冬奥会后的赛后可持续利用

冬奥冰上竞赛场馆的改造应用了最新科技成果，赛后可实现“冰水转换”“两栖利用”，继续服务全民健身与体育文化活动。颁奖广场与北京奥林匹克公园内的其他赛事服务保障临时设施也在赛后转换期内快速拆移（图21）。随着冬奥场馆与奥林匹克公园中心区的对外开放，不仅能满足大众多层次、多样化的冰雪运动需求，还将是冬奥遗产助力全民健身的重要途经，在推动区域经济效益、发挥良好社会效益的同时，也为市民参与冰雪运动及体育文化活动提供硬件保障和技术支持。

图21 北京赛区颁奖广场

图21 颁奖广场上的T-BOX

科技应用：微空间卫生间的赛时赛后利用

为了满足后疫情时代的防控工作及现场的特殊环境使用条件，广场内所有室外卫生间均选用微空间防疫智慧节水型移动卫生间T-BOX。这种卫生间很大程度上降低交叉感染风险，且通过布局组合设计，配合精准实时监控的运维系统，减少了维保人员配置及清废作业次数，同时利用装配式及节能减排技术，达到绿色环保可持续发展的高效利用模式。

在颁奖广场的无痕化退出施工模式下，T-BOX为全装配模式，可随置随用，现场无需湿作业，有效减少施工污染。同时因采用整体材料的回收率可达80%以上，降低建筑垃圾对环境的二次污染。自2022年1月9日-2月20日，微空间公司共投放防疫型移动公厕119台，使用人次达56，583次，很好地完成了赛前演练与赛时运行的保障工作。对于赛后利用上，所有服务过的T-BOX针对未来不同环境及使用需求进行升级改造，延伸出一系列防疫移动空间，如核酸采样亭、淋浴房、售卖亭等，循环再利用可达到100%（图22）。

公共区国学公园的利用与恢复

本次冬奥会及冬残奥会期间，奥林匹克公园公共区内设置了两处临时设施的员工餐厅，其中如意餐厅选址位于公共区西北角的国学公园内，高峰时段可供应2000人用餐。为保障重点区域内餐厅的消防安全及食品卫生安全，如意餐厅周边场地需提供消防兼货运车行道路，经现场实地踏勘、多方协调后，国学公园内整体铺设脚手架平台对现场地面的景观石板进行原址保护，同时满足车行道路荷载，实现消防兼货运流线畅通。此外，在餐厅平面布置与定位方面，结合篷房产品的标准化模数，对于现状树木位置作出预留调整，在满足餐厅使用的同时，现场的景观树木也能营造氛围，成为如意餐厅最天然的立面装饰（图23）。

图23 如意餐厅外的保留树木

北京冬奥村

Beijing Winter Olympic Village

吴晶晶，郝亚兰

WU Jingjing， HAO Yalan

吴晶晶

北京市建筑设计研究院有限公司副主任建筑师

WU Jingjing

Deputy Chief Resident Architect， BIAD

郝亚兰

北京市建筑设计研究院有限公司主任建筑师

HAO Yalan

Chief Resident Architect， BIAD

客户：北京城市副中心投资建设集团有限公司

主创建筑师：邵韦平，刘宇光，郝亚兰

设计团队：吴晶晶，王健，李晓旭，吕娟，杨明，周万俊，杜丰收，崔婧，徐楠，高阳，李家琪，王风涛

建筑面积：330，000m2

设计时间：2017.11

竣工时间：2021.12

北京冬奥村以人的需求为出发点，运用“装配式钢结构、科技、绿色、健康、无障碍、超低能耗、可持续、智慧”等设计理念打造出了新时代的院落空间（图24）。

图24 北京冬奥村夜景

打造装配式钢结构示范住宅

建筑主体结构采用钢结构装配式建造方式，户型单元平面规则，核心筒标准化，并采用通用柱网，减少建筑内部柱设置，以实现户内无柱或少柱的灵活大开间，提高户型效率（图25）。

图25 标准层结构单元

钢框架—防屈曲钢板剪力墙结构体系首次在居住建筑中大规模采用，并在设计中考虑了防屈曲钢板剪力墙在罕遇地震下的消能减震作用，提高了工程的结构抗震性能。防屈曲钢板剪力墙作为整体构件可工厂加工，通过上下连接板与主体结构现场安装，提高了建造效率。项目实施全装修成品交房，提高装配化装修水平，实现装配式建筑装饰装修与主体结构、机电设备的协同施工（图26）。

图26 装配式钢结构体系

营造绿色、健康、可持续的居住体验

设计上引入了“绿色三星”及WELL金级认证标准，通过对人们可以切实体会到的十大要素设计，为居住者提供一个健康、舒适、安全的居住体验。

选取综合诊所作为超低能耗示范项目，选用保温隔热性能和气密性更高的围护结构，采用高效新风热回收技术，最大程度地降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，实现人、建筑与环境的友好共生。地面设导光桶将光线引入地下空间，场地做雨水收集池进行滴灌利用，在屋顶加装了太阳能热水系统（图27）。

图27 屋顶太阳能热水系统

创造智慧与无障碍相结合的居住产品

开发建设无障碍智慧服务平台，运动员可通过手机APP进行村内无障碍路线导航，查看无障碍设施使用状况并进行预约。客房内，还可通过手机APP或智能控制面板实现对灯具、空调、窗帘的控制。同时研制4 类无障碍生活智能终端设备，配合管理平台进行使用并在冬残奥村开展示范，用于园区无障碍管理及无障碍需求人士服务。

建立全生命周期BIM系统

项目全过程使用智慧化建造，以设计方中心BIM模型为基础，模型最大重用化为原则建立全系统BIM模型，通过冬奥村智慧建造平台实现项目设计管理、商务管理、工厂管理、现场管控等4个大环节信息互通、相互协同，整体提升项目智慧管控，创造智慧与科技相结合的全生命周期建筑。

塑造面向未来的智慧人居环境

项目以“社区健康化”为设计理念，以人的全周期需求为导向，依托大数据，打造可进化、有感知的、交互式开放智慧社区。每个房间内建立空气质量监测系统，安装PM2.5、CO2、甲醛等监测传感器，新风系统可以根据监测数据自动调整新风量。利用能耗监控平台，对建筑运行过程中的碳排放进行统计，实现碳排放数据的采集、处理、查询和公示等管理功能，对园区内的碳排放信息进行整体管理。构建5G信息通道，通过4D-BIM运维平台，建立可转换的智慧社区平台，赛时为运动员提供全方位的赛时赛务服务，赛后为住户提供集家居、安防、智能为一体的理想生活。

国家会议中心二期（主媒体中心）

China National Convention Center Ⅱ(MMC)

刘海平

LIU Haiping

北京市建筑设计研究院有限公司副总建筑师

Deputy Chief Architect， BIAD

客户：北京北辰会展投资有限公司

设计单位：2PORTZAMPARC与北京市建筑设计研究院有限公司联合体

项目经理：徐全胜，谢欣

设计总负责人：刘淼，于波，刘海平

建筑面积：418，000m2

设计时间：2019.01-2021.12

竣工时间：2023.12

图29.30 国家会议中心

国家会议中心二期位于奥林匹克公园中心区，主体建筑长460m、宽150m、高45m，地上3层，地下2层。它与国家会议中心一期、国家体育馆、水立方纵向相接，整齐坐落在北京中轴线上（图28-30）。冬奥期间将承担北京赛区主媒体中心（MMC）功能，为注册媒体和转播商提供24小时支持和服务保障。项目设计遵循可持续发展理念，利用BIM技术，统筹赛时服务功能和赛后会展功能，最大程度实现了节俭、绿色办赛。设计团队结合赛时功能需求，充分利用场馆现有空间，大空间展厅作为国际广播中心，转播商工作区可灵活布置。地下二层展厅和二层以上南侧区域作为主新闻中心，临时搭建起媒体办公区，尽量减少赛后拆除改建。

图28 国家会议中心立面

国家会议中心二期项目主体按照绿色建筑三星级标准及美国绿色建筑LEED铂金级标准建造。三层屋顶花园采取可开启屋面设计，约3000m2的玻璃采光顶实现电动开合，天气晴好时引入自然通风及采光，屋顶还具备排烟功能。场馆充分利用可再生能源，安装了600m2太阳能光热系统集热器，可满足每日17.5t生活热水需求；空调系统在过渡季节可调新风比达70%，年节省约31%电耗。据测算，年节电量可供一辆新能源电动汽车行驶54，500，000km，相当于绕地球1363圈。结构采用新型组合墙实现可靠抗震体系，并支承大跨转换桁架；采用双向大跨重载转换桁架实现底部巨大无柱空间的多层建筑；通过充分考虑了有利与不利条件的精准分析，实现了地上456m超长整体结构；采用创新型索拱体系呈现了轻巧大跨网壳屋面。

在赛时设计中，充分考虑了赛后、赛时相结合，避免浪费；对于赛后需要拆除的采用了方便的装配式钢结构，并设计成模块化结构单元，便于加工、运输、安装与拆除。

建筑信息模型BIM正向技术，为设计师超前谋划赛时和赛后功能提供高效直观的设计平台，并对冬奥主媒体中心进行数字建模，整合场馆全量多源数据，打造数字孪生场馆，具有场景真实、定位准确、表现直观、无缝切换、可进行多种地图展示、服务发布与数据管理等特点。电气专业利用BIM技术，对赛时、赛后统筹建模设计，实现了室内所有高低压设备一次建设到位，电缆赛后利用。整个电力设施不但满足了冬奥会对用电安全可靠性、国际多样化的需求，而且还兼顾了赛后的综合利用。

北京冬奥会和冬残奥会后，国家会议中心二期项目将继续施工，预计2023年底竣工。建成后，项目主体建筑及其配套酒店、写字楼和商业，将与其紧邻的国家会议中心一期形成总规模超过1，300，000m2的会展综合体，满足高端政务活动、大型国际交往活动、商务会展服务需求。