场馆建造
3360块曲面玻璃拼装幕墙
让群众“沉浸式”观赛
因为有22条晶莹美丽的“丝带”状曲面玻璃幕墙环绕 ， 国家速滑馆又被称为“冰丝带” 。 作为北京冬奥会唯一新建冰上竞赛场馆 ， 该馆将承担速度滑冰项目比赛 ， 见证14块金牌的诞生 。
在进入国家速滑馆观看比赛之前 ， 观众要首先经过休息厅 。 在那里 ， 冬日的阳光透过“冰丝带”照亮了每一个人 。 光影变幻中 ， 让观众在倍感温暖的同时 ， 又能走进冰的世界“沉浸式”观赛 。 国家速滑馆外立面由3360块曲面玻璃单元拼装而成 ， 通过机械配合工人操作 ， 严丝合缝地嵌入160根S形钢龙骨打造的框架中 。
要实现这样一个前所未有的自由曲面幕墙 ， 后面隐藏着“科技冬奥”的创新力量 。 北京市建筑设计研究院副总建筑师、国家速滑馆冰丝带设计总负责人郑方告诉北青报采访人员 ， 因为速滑馆是一个冰上项目 ， 将幕墙设计成像薄冰一样的透明表面与赛场“浑然天成” 。 “根据建筑内部使用空间的需要 ， 把这个表面自由弯曲 ， 形成一种 ‘刚柔并济’的感觉 。 然后在弯曲的玻璃上设计横向的很多线条 ， 像是速度滑冰运动员的轨迹 ， 内外交织 ， 就是冰丝带的建筑立面了 。 ”郑方说 。
要实现这样的设计并非易事 。 首先要精心选择玻璃的原片 。 “虽然玻璃看起来都是无色透明的 ， 但是它实际上有非常复杂和微妙的色彩变化 ， 甚至每一个批次的玻璃透明度和颜色都有微差 。 要接近冰的感觉 ， 需要超白、纯净的玻璃 ， 从侧面看的时候是浅蓝色而非常见的绿色 。 ”2017年初 ， 郑方团队比较了很多小样块 ， 弯曲成不同的半径 ， 加工之后再比较 ， 直到实际使用的大样片 ， 测量、再制作 ， 才获得了满意的透明度 。 曲面玻璃需要集成很多复杂的工艺：弯曲、钢化、用于保温的镀层、印刷中国传统的冰花图案 ， 这也是目前建筑中最前沿的工艺挑战 。
攻克了曲面玻璃的难点 ， 屋面的挑战随即而来 ， 这同样是一个全新研发的金属单元柔性屋面系统 。 因为钢索结构是柔性的 ， 在极端的荷载作用下 ， 比如大雪、强风 ， 屋顶的变形上下各有半米之多 。 郑方团队请国内金属屋面的行业专家、厂商研讨 ， 大家一致认为 ， 常规的金属屋顶难以适应这么大的变形 。 那该怎么办呢？“我们决心设计一个全新的系统 ， 一种在工厂生产的单元式屋顶 。 ”郑方说 。
钢索结构的网格是4米见方 ， 他们就设计同样大小 ， 4米见方、用铝板和保温结合的单元 。 “就像一个个小桌子 ， 桌子之间留缝隙 ， 用这些缝隙来适应钢索最大的变形 。 ”郑方说 ， 这还不够 ， 屋顶还覆盖了完整的防水层 ， 能够经受成千上万次的变化 ， 拉伸之后能够还原 。 有了金属单元做屋顶的基层 ， 再有弹性好的防水层 ， 把它们组合起来 ， 设计连接的各种细节 ， 再进行变形、保温、防水、抗风等性能测试 ， 屋顶的钢索已经成形 ， 团队再用激光扫描钢索 ， 精确地返回计算机模型 ， 再把这个模型的数据传输到生产线 ， 加工这些单元 ， 运输到工地安装 ， 最终完成了这个系统 。
智慧场馆
数字孪生操作系统
实现场馆“全要素”监测
北京2022年冬奥会的开幕式和闭幕式均在国家体育场鸟巢举办 。 要保证开幕式和闭幕式的顺利进行 ， 智慧服务同样很重要 。 在鸟巢 ， 一个“复刻”这座体育场的“数字孪生操作系统”让人眼前一亮 。 这个“数字化的鸟巢”正是智能场馆的一个探索 ， 通过把国家体育场数字模型化 ， 动态采集设备的运行情况、环境变化、人流聚集疏散情况 ， 从而形成基于人工智能的最优解决方案 。