世界人居

編者按

即將開幕的北京冬奧會將使北京成為全球首座“雙奧之城”。北京冬奧會在北京、延慶、張家口3個賽區(qū)布局25個場館,其中競賽場館12個、非競賽場館13個。冬奧會期間,7個大項、15個分項和109個小項的比賽將在12個競賽場館中舉行。

一座座飽含創(chuàng)意與極致挑戰(zhàn)的場館的崛起,凝聚著無數(shù)建設(shè)者的智慧和汗水。近日,《中國建設(shè)報》記者走近北京冬奧場館,了解場館建設(shè)中的新創(chuàng)意、新技術(shù),追尋建設(shè)者的動人故事,以期展現(xiàn)托起冬奧盛會的“中國建造”力量。

作為2008年奧運會的游泳場館,“水立方”搖身變?yōu)椤氨⒎健?成為2022年冬奧會冰壺比賽場館,堪稱“雙奧之城”中最耀眼的“雙奧場館”。這一精彩的“水冰轉(zhuǎn)換”,凝聚著成千上萬中國建設(shè)者的智慧和汗水。中建一局國家游泳中心冬奧會冰壺場館改造項目經(jīng)理劉軍便是其一。

結(jié)構(gòu)布陣 實現(xiàn)“水冰轉(zhuǎn)換”

從“水立方”到嬉水樂園,到APEC會議歡迎晚宴,再到“冰立方”,劉軍和他的團隊參與了“水立方”的3次變身。對劉軍來說,這是他與“水立方”的“緣分”,也是他熟悉的“戰(zhàn)場”。2018年12月26日,“冰立方”冬奧會冰壺場館改造項目正式動工。從“水立方”變?yōu)椤氨⒎健?僅僅多了“兩點”,但其中的難點無處不在。

與前兩次的改造不同,“水立方”的“水冰轉(zhuǎn)換”工程需要先抽干泳池內(nèi)的水,然后在泳池內(nèi)搭設(shè)可轉(zhuǎn)換架。

如何在泳池上搭建冰場結(jié)構(gòu)?這是劉軍和他的團隊面臨的第一道難關(guān)。為此,他帶領(lǐng)項目團隊白天奔波于加工廠和試驗場地尋找最合適的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系,晚上便一頭扎到圖紙與方案設(shè)計中。終于,歷經(jīng)116天,編制了35個制作及施工方案,繪制了485張設(shè)計圖并進行了35次試驗后,終于選定了綜合指標(biāo)最優(yōu)的鋼結(jié)構(gòu)支撐加混凝土預(yù)制板組合方案。

這套冰場可轉(zhuǎn)換鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計考量和安裝精度堪稱精密,如何保證冰面在穩(wěn)定牢固的同時,還能達到冬奧會比賽要求?秘密就藏在支撐冰面的可轉(zhuǎn)換鋼結(jié)構(gòu)中。據(jù)劉軍介紹,它由2600根3米高、2米長的薄壁H型鋼搭建而成,每根梁柱裝有柱腳,每個連接點裝有可拆卸高強度螺栓,確保鋼架堅固結(jié)實。架體搭設(shè)完畢后,荷載試驗結(jié)果顯示,每平方米增加1噸的荷載,鋼結(jié)構(gòu)的最大變形僅有1.6毫米,符合3毫米以內(nèi)的設(shè)計要求。此外,為了使轉(zhuǎn)換架體可迅速拆卸與復(fù)原,滿足“冰”與“水”隨季節(jié)轉(zhuǎn)換的需求,項目團隊還為每根鋼梁和混凝土預(yù)制板編輯了“數(shù)字身份”,讓3.4萬米管、1萬多塊冰牌逐一對號入座,在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中可精準(zhǔn)有效地將每個構(gòu)件復(fù)原。

有備無患 確保制冰順利

“‘水立方’變身‘冰立方’,除了搭建支撐冰面‘骨架’外,還有一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié),就是制冰?！眲④姳硎?場館改造的一項重要任務(wù)是增加制冰設(shè)備。

新加的制冰機組位于場館室外東側(cè),為了使室外機組與室內(nèi)管線相銜接,項目團隊?wèi)?yīng)用BIM(建筑信息模型)技術(shù)對設(shè)備安裝進行了大量深化設(shè)計工作,還與廠家一道進行了相關(guān)實驗,對制冰機組參數(shù)、配置進行了優(yōu)化,為后續(xù)安裝施工提供了便利條件。

為保證賽時萬無一失,項目團隊對3臺制冰機組采取兩用一備方式,進行了兩用一備如何控制、如何與群控系統(tǒng)無縫對接等相關(guān)課題的研究。

“現(xiàn)在的賽場旁邊有兩組管道,一進一回形成回路,就像人體的動脈和靜脈一樣?！眲④娬f。制冰基礎(chǔ)層上密密麻麻有序鋪裝的制冰排管相當(dāng)于毛細血管一樣與動脈靜脈相連。室外制冷機組就是“心臟”,打開制冰機組使其運行,將載冷劑通過管道循環(huán)輸送至制冰場,保證賽場制冰順利進行。

運籌帷幄 “智”控賽場溫度

從高溫高濕的泳池環(huán)境,到低溫低濕的冰場環(huán)境,可謂“冰水兩重天”,改造技術(shù)難度和工程復(fù)雜度遠超設(shè)想。如何保證比賽用冰不融化,觀賽群眾不寒冷?這涉及到場館改造的另一大難點——賽場溫度分區(qū)控制。

為了保證賽場的濕熱環(huán)境,首先要對比賽大廳進行氣密性改造。因為冰壺比賽對現(xiàn)場環(huán)境要求極高,如果比賽場館未能得到有效密封,那么濕熱空氣就會進入賽場內(nèi),造成冰面起霧,進而直接造成比賽無法進行。為此,項目團隊對比賽大廳一層及池岸層的出入口進行了物理改造,增加室內(nèi)外空氣隔離設(shè)施,同時還對屋頂膜結(jié)構(gòu)及墻面板之間的縫隙進行了封堵。改造后的場館不僅增加了功能,更實現(xiàn)了智能升級。全新的群智能系統(tǒng)能有效監(jiān)控比賽大廳的熱濕環(huán)境和光環(huán)境的變化。

如何監(jiān)控?劉軍用了一個形象的比喻:群智能系統(tǒng)就好比人的“大腦神經(jīng)中樞”,它能根據(jù)場館內(nèi)環(huán)境的變化適時調(diào)節(jié)場館內(nèi)相關(guān)設(shè)備的運行情況以滿足賽場需要。同時,項目團隊根據(jù)需要在不同的點位設(shè)置了傳感設(shè)備,這些傳感設(shè)備就像人體的眼、耳、皮膚等感覺器官,感知著比賽大廳的溫濕度、聲光等環(huán)境變化,并將這些數(shù)據(jù)及時反饋至“神經(jīng)中樞”,場館的群智能系統(tǒng)就會根據(jù)實際情況自動調(diào)節(jié)。

通過這一系列舉措,最終實現(xiàn)冰壺場館比賽大廳在確保任何熱負荷條件下,冰壺賽道冰面溫度達到-8.5℃,冰面以上1.5米處溫度保持在10℃,相對濕度不超過30%,看臺溫度16℃至18℃。實現(xiàn)室內(nèi)高大空間溫度的分區(qū)調(diào)控,既滿足了冰壺比賽環(huán)境的需要,又為觀眾營造了舒適的觀賽環(huán)境。

2020年11月27日,冰立方冬奧會冰壺場館改造項目順利通過完工驗收,成為北京2022年冬奧會第一個實現(xiàn)完工的改造場館。

原標(biāo)題：“水立方”華麗變身“冰立方”——走近北京冬奧場館(一)