#北京科协#揭秘｜数次破解顶尖难题，国家速滑馆的科技探索之路科技|生活

▲ 国家速滑馆效果图

-国家速滑馆-

作为北京冬奥会新建的重大标志性场馆

国家速滑馆“冰丝带”

从设计方案公布开始

就吸引着公众注意

并且几年来一直热度不减

可以说是实打实的“网红”本红了

“冰丝带”的建设进度可用六个词来形容：精耕细作、拔地而起、编织天幕、丝带飞舞、最快的冰和智慧的馆，每一个阶段、每一个领域都处于当前体育建筑设计的最前沿！

#精耕细作

高科技混凝土的应用

2018年2月，农历正月

当京城依旧沉浸在浓浓的年味中时

国家速滑馆施工现场已是机械隆隆

桩头剔凿和土方开挖正热火朝天

2018年3月16日，浇筑第一块地板混凝土

2018年5月，工程全面进入基础底板施工阶段

2018年6月，国家速滑馆顺利实现出正负零

完成全部地下结构施工

全面“长出地面”

由于速滑馆呈椭圆形，这种椭圆的混凝土结构建设难度非常大，再加上“冰丝带”采用了世界首个全冰面设计，因此对整个场馆基石的混凝土结构也提出了更高的要求。

经过多方反复讨论，项目团队最终研发了钢纤维高性能混凝土、抗冻混凝土和补偿收缩混凝土：抗冻、微膨胀、高强度、易泵送；虽看似平淡无奇，但其中的科技含量和建筑难度不可小觑。

国家速滑馆工程地下结构混凝土总用量为9.1万立方米，其中90%以上都是特殊混凝土。这三种特殊混凝土的应用，将最大程度提高赛道和场地的抗冻及收缩补偿性能。

#拔地而起

国内首屈一指的钢铁“巨龙”

2018年9月

国家速滑馆8500吨环桁架

拼装施工正式开始

混凝土主体结构完成

国家速滑馆实现“拔地而起”

国家速滑馆工程结构分为土建主体结构、钢结构、索网结构、幕墙结构等，其中钢结构包含顶部环桁架，而环桁架作为国家速滑馆轻型屋盖系统的骨架支撑，长跨约200米，短跨约130米，成空间曲线马鞍形状，主弦杆共328根，腹杆共2220根，总用钢量约8500吨。杆件数量庞大，工程任务重，吊装与焊接难度十分复杂。

由于工程工期紧，任务重，需要钢结构环桁架施工、现浇混凝土结构施工、预制板看台结构施工和索结构施工准备同步进行，经参建各方研究、论证，最终确定了采用屋面环桁架“南北分区直接吊装和东西滑移安装”的施工方法，分两次将环桁架滑移到位。

2018年11月

国家速滑馆屋面环桁架采用液压千斤顶

如同32个“机器人”同时发力

将5500吨钢铁“巨龙”平移

与南北侧约3000吨环桁架合为一体

滑移施工全程采用计算机液压同步滑移系统控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。经过就位、嵌补段安装、合拢等工序后，实现钢结构工程的完工，为“编织天幕”创造条件。

#编织天幕

双曲马鞍形索网跨度破记录

2019年1月完成“天幕编织”

进行索网结构提升的国家速滑馆

就像是一片室内“钢筋森林”

万条垂下的丝绦

整个结构构成了壮观的“天幕”

马鞍形索网屋面的轮廓也完完整整地呈现出来

好像一个羽毛球拍

也是建筑的“骨架”

这是世界最大跨度正交双向单层马鞍形索网屋顶，生根于碗状看台顶部周圈环桁架上的钢索网结构，最大跨度是198米×124米，总重量则有968吨，填补了国内首个大吨位、大面积的超大跨度单层正交索网同步张拉技术空白。

由于造型不规则，钢索网的所有拼装工作都是在地面完成，然后再采用液压千斤顶，一点点、一点点地整体提升，在空中找形。经过复杂张力结构综合形态分析方法，才获得了受力最佳、经济最优、形态最美的双曲面结构造型，用钢量约为传统屋顶的四分之一。 “天幕”编织过程中使用的高钒密闭索，更是首次在国内大型体育场馆中得到应用，打破了国际市场垄断。

#丝带飞舞

3360块幕墙玻璃拼成“冰丝带”

2019年5月

国家速滑馆开启“丝带”施工

在玻璃安装之前，一道重要的施工程序

是将160根S形钢龙骨进行安装定位

这是整个曲面幕墙的“骨架”

#北京科协#揭秘｜数次破解顶尖难题，国家速滑馆的科技探索之路。与一般平面幕墙相比， S形钢龙骨形态复杂，模具制作难度大，安装精度高，施工难度大！

曲面幕墙则采用的是超白双银低辐射半钢化夹胶中空（low-e）玻璃，没有一块是相同尺寸，包括外凸和内凹的两种弯弧玻璃、平板玻璃、大平板立面玻璃和“冰丝带”半圆管玻璃，单元体半径为1.5米，玻璃夹胶层为先进的SGP胶片，中间中空层则充入惰性气体，可以起到保温的效果。

这些形态各异的玻璃，最终严丝合缝地安装在国家速滑馆的外幕墙，最终拼出的玻璃幕墙总长度达13.2公里，共计22条的“冰丝带” 。

如果说让冰丝带飘舞起来的是钢龙骨，那么让冰丝带晶莹剔透的则是上面的花纹，所有玻璃幕墙上的冰花纹都通过一种特殊的彩釉工艺涂刷烧制出来，牢牢贴在幕墙上，达到冰雪晶莹剔透的完美视觉感受。

更有特色的是， “冰丝带”的灯光照明将安装在两片玻璃胶合处一毫米的交缝上，每1米将密集安装90多个小灯泡，通过彩釉膜的导光效果，把光导进玻璃，使灯光呈现出特殊的柔和效果，整个“冰丝带”将成为一个发光的玻璃体。 22根“冰丝带”如同速滑运动员的运动轨迹缠绕在曲面玻璃幕墙表面，建成后夜景照明开启，将形成美轮美奂的“丝带飞舞”效果。

如今，场馆外幕墙基本安装完毕， “冰丝带”初具雏形。沿着场馆逆时针走，可以看到3360块外幕玻璃组成的环形丝带极具动感，秋日阳光会顺着丝带缓缓流动。

#最快的冰

1.2万平方米亚洲最大冰面

国家速滑馆还有一大亮点

被称为“最快的冰”

“冰丝带”采用全冰面设计，面积约1.2万平方米，同时研发的多功能全冰面制冰系统、室内环境控制和综合节能等关键技术，精确控制冰面温度、厚度和稳定性等，使整个400米冰道冰面温度误差不超过1℃ ，成为“最快的冰”（冰面－11℃到－6℃；冰面1.5米高度13－15℃）；场馆观众坐席区温度是16度，为速滑运动员取得优异成绩提供技术保障。

关于冰的可持续设计

是国家速滑馆的灵魂

“冰丝带”还将采用二氧化碳做制冷剂

这在世界体育场馆中还是第一次

届时，国家速滑馆会像一个大冰箱一样，在制冰过程中会产生热量，高效回收系统将把这些余热转化为运动员淋浴、融冰池融冰、场地冰面维护等环节所需的热能。同时“冰丝带”将利用无处不在的空气能，为3000平方米场馆管理用房供暖。

#智慧的馆

智能场馆配备定位导航系统