揭秘冬奥会场景背后的科技力量(2)

　　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记者，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。

　　据北京智能建筑科技有限公司项目中心负责人李然介绍，鸟巢智慧场馆建设以“数字孪生操作系统”开发为基石，在空间维度上，操作系统覆盖鸟巢25.8万平方米建筑空间、周边55平方公里城市空间。在信息维度上，重点关注建筑本体的健康环境、能源优化、设备监测预警、公共安防的运行状态，接入周边道路交通及停车数据，助力城市的微循环。同时，面向公众，操作系统也提供了公众服务、数字消费能力。