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设计了7座奥运场馆,他把“水立方”变“冰立方”

2021-11-25 06:31 北京日报

来源标题:水冰之缘

“作为一个建筑师,有幸设计这些奥运场馆,为这个千千万万人生活和热爱的‘双奥之城’描绘辉煌的画面,创造美好的场景,是我一生的荣耀。”

——郑方

水,柔软而清凉;冰,坚硬又寒冷。水与冰差异如此大,但在郑方的手上,却将两者结合得无比奇妙。

“水立方是把柔软的水凝固成坚硬的方块,冰丝带则是把坚硬的冰设计成柔软的丝带,这蕴含了中国人思维中对自然的敬意和刚柔相济的智慧。”郑方承担了夏季奥运会和冬季奥运会7个竞赛场馆的设计重任,他既是“水立方”的执行设计总负责人,又负责“冰立方”的改造设计,还创意了“冰丝带”。

这是一份长达20年的“双奥情缘”。

把坚硬的冰变软——“冰丝带”

郑方对“冰丝带”的感情由来已久。国家速滑馆的选址是2008年奥运会曲棍球场和射箭场所在地,这两个临时场馆正是他负责设计的。2017年3月,完成使命的场馆优雅谢幕,4年后冬奥会北京赛区唯一新建的冰上场馆拔地而起。

在此倾注无数心血的建筑师,将继续为熟悉的地方设计新场馆。

从参加国际设计竞赛,到“冰丝带”方案获胜,再磨合设计图各个细节,到完成施工图,郑方和同事们经历了重重考验,尤其是挑战钢索的力学极限和玻璃的工艺极限。从2016年10月概念设计的第一版三维建模,到建筑信息模型交付施工现场,完整的速滑馆数字模型就有近20个。

“简洁、深邃”,一直是郑方致力的建筑美学,奥运场馆也同样如此。把复杂的工程技术整合融入建筑设计中,并最终形成一个好看又好用的建筑,这便是设计的匠心。

“冰丝带”位于北京城市中轴线北延长线终点——仰山附近。“仰山虽然只有49米高,但它代表了自然,象征意义无比重要。”郑方决心用设计向自然致敬:国家速滑馆肯定不能比仰山高,而要与森林公园贴近、融合。

最终呈现的是一个冰和速度结合的创意:从内到外,场馆中心是400米周长的冰场,围绕这块冰场的是1.2万个座椅,再往外是蓝色的碗形墙体,环绕“冰丝带”概念的曲面幕墙……好似建造一个“超级冰箱”,郑方琢磨着,如何节省空间,尽可能地把“冰箱”的平面轮廓和空间体积做得紧凑,从根本上实现节能环保。他把冰场下沉一层,屋顶也做成中间低、两边高的凹陷双曲面,总体建筑高度远低于仰山。

屋顶悬垂的双曲面是钢索受力效率最高的样式。但是曲面微小的变化,就会使索力产生极大的差异。郑方团队的结构工程师验算上万种不同的荷载组合,找到受力最优、曲线最动感的平衡点,世界上最大跨度的单层双向正交索网体育馆屋顶由此成形。

技术挑战接踵而至。索网结构是柔性的体系,在强风和大雪情况下,屋顶最大的上下变形接近1米。什么样的屋顶既能保温、防水、密闭,又能适应这么大的变形?专家论证会直接否决了体育馆常用的金属屋顶方案。郑方决定:自主研发金属单元柔性屋面系统。

他打了个比方,这个首创的屋顶就像是一千一百多张独立的方桌拼接起来。每张桌子是一个单元,对应一个钢索的网格,集成了保温隔热、雨水天沟、消防排烟等功能。然后用延展性非常强的高分子卷材覆盖所有的单元,在卷材表面增加保护涂层,形成一个完整的系统。

关键的挑战来自环绕整个建筑、自由动感的“冰丝带”:这样透明轻盈的复杂表面能不能实现,用什么样的结构才能支撑起来?

从2017年5月开始,郑方和同事们开始进行计算机模型研究,从结构和视觉效果两个方向,验证了不下十个方案。最后决定由3360块曲面玻璃单元拼装形成外立面,再将它严丝合缝地安装在上百根S形钢龙骨组合的框架中。于是,“单索支承异面网壳”编织成为冰丝带的结构。

“冰丝带”这个名字,是2016年10月概念设计竞赛快要完成的时候才产生的。那时候,郑方把设计概念草图和鸟巢、水立方的立面组合在一起,看它们立面的视觉效果:三个建筑都有时尚、不规则的图案,全新的国家速滑馆,也应该有一个相称的名字。

最初的方案中建筑的内核是红色,看起来是冰皮红芯儿。“叫冰糖葫芦咋样?立面有速度感的动态,要不然叫冰陀螺呢?”不,都不好!突然,那些像轻纱一样的图像打动了他的心,就叫“冰丝带”吧,“这个名字刚柔并济,朗朗上口,通俗易懂,大家一定会喜欢。”

如今,冰丝带舞动神州,这个名字的确和鸟巢、水立方一样,打动了所有人的心。郑方说,速滑比赛又称为“大道速滑”,我们中国人讲大道至简,国家速滑馆作为冬奥会的代表建筑,一个真正的国家符号,应该简洁、有力,能够被记忆。

把柔软的水变硬——“冰立方”

“上善若水,水利万物而不争。”2008年夏奥会时,水立方的荣光让世人难以忘怀。2014年APEC欢迎晚宴在此举行,水的文化内涵被提升到一个新的高度。

赛时短短16天,水立方的设计使用年限却长达100年。如何为这个简洁的建筑赋予更多的美好场景,让它“包容”从水到冰的体育功能、赛时运营、赛后利用,成为摆在郑方和场馆业主面前的头等大事。

最初的冬奥申办提案上,遵循冬奥会冰壶比赛传统的场地做法,水立方要在游泳池浇筑砼来建造冰壶场地。而在可拆装的结构上制冰,已知的例子只有日本相模原市的银河体育馆,也仅适用于公众娱乐。郑方和国家游泳中心总经理杨奇勇想法一致,“失去世界上最快的游泳池,对水立方来说是不可接受的。我们一定可以使用预制可转换结构达到砼冰场的同等性能。”

科研先行。郑方和杨奇勇申请科技部、北京市科委专项支持,组建科研团队,开始冬夏场景转换的研究。2016年4月,他们组队到瑞士巴塞尔,拜访世界冰壶联合会的主席和技术官员,交流冰壶赛场的技术标准。

这次考察交流卓有成效。回到北京,郑方设计了一个实验:用5个不同的组合体系在游泳池里进行测试。测试结果获得世界冰壶联合会支持,推荐采用“钢框架结构+预制砼板”作为场地基层。2018年9月,国际奥委会副主席小萨马兰奇现场考察水立方,看到水冰转换的方案评价说:“北京正在筹办一届充满智慧的冬奥会。” 2019年12月,转换场地进行全冰面测试,举办了中国青少年冰壶公开赛,“水冰转换”的中国方案获得成功。

为了“智慧”二字,郑方和水立方团队也颇费苦心。比赛大厅各个点位安装了2000多个传感器,就像人体的眼、耳、皮肤等感觉器官一样,感知大厅的温湿度、声光等环境的变化,智能调节场馆的设备系统,保证最高水准的赛事。

“2003年夏天,我第一次来到水立方的时候,这儿还是一片荒地。”回想2008年,郑方和成千上万的观众一起,在自己负责设计的场馆里观看比赛的场景仿佛还在昨天。到2022年冬奥会时,他陪伴这座场馆将达到20个年头。他期待着,再次体验奥运圣火带来的激情燃烧的一刻。

郑方喜欢跑步,每次跑过水立方、冰丝带、莲花球场,看到这些由自己设计蓝图实现的宏伟建筑,内心总是波澜起伏。“作为一个建筑师,有幸设计这些奥运场馆,为这个千千万万人生活和热爱的‘双奥之城’描绘辉煌的画面,创造美好的场景,是我一生的荣耀。”

责任编辑:詹雨泉(QZ0018)作者:任珊

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