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“冰丝带”总设计师郑方:20年匠心,设计可持续的奥运场馆

中国房地产网

2021-12-27 20:58

本期嘉宾:郑方

北京市建筑设计研究院副总建筑师

北京2022年冬奥会国家速滑馆(“冰丝带”)设计总负责人

国家游泳中心冰壶赛场(“冰立方”)设计总负责人

郑方,国家速滑馆“冰丝带”设计总负责人、北京市建筑设计研究院副总建筑师,从2003年开始,到即将到来的2022年,20年间,郑方完成了7个奥运竞赛场馆设计任务,为北京这座“双奥之城”留下了永远的奥运印迹。
郑方说,经历这样一个波澜壮阔的时代,是他的幸运;能够为热爱的城市描绘壮丽的画面、辉煌的场景,也是他一生的荣誉。未来,他会继续把建设奥运场馆的工匠精神写在每一张图纸上,把科技创新的精神渗透到每一个项目中。

中房报记者 苗野 北京报道

望着眼前的“冰立方”“冰丝带”,郑方的自豪之感油然而生。

从夏奥会到冬奥会,从2008年“同一个世界同一个梦想”到2022年“一起向未来”,从“鸟巢”“水立方”到“冰立方”“冰丝带”,中国与奥林匹克正在续写新的篇章,北京也成为历史上第一个 “双奥之城”。

“双奥之城”的出现,也使一位建筑师与奥运会结下了一生的缘分,他就是郑方,国家速滑馆“冰丝带”、国家游泳中心冰壶赛场设计总负责人。“水立方”和“冰丝带”、国家网球中心这些北京中轴线上的地标性建筑均由他主持设计。2003年开始,近20年间,郑方已完成了7个奥运竞赛场馆设计任务。

20年,服务两届奥运会;20年,服务北京建设;20年,看着奥林匹克公园从一片平地变成“国家会客厅”,郑方感谢时代赋予他和同事们的使命,“一个建筑师能够参与两届奥运会场馆设计,是何等幸运。”

奥运会体育场馆是郑方经历过最复杂、最具挑战的设计。以“冰丝带”为例,它需要把可持续的技术和动感的建筑形式融为一体。在这一要求下,郑方和北京市建筑设计研究院的同事们精心设计,致力创新,终于完成了技术和艺术、建筑和工程完美统一的国家速滑馆(“冰丝带”):采用国产高钒封闭索,是全球体育馆中跨度最大的单层双向正交马鞍形索网结构;由3360块曲面玻璃单元拼装而成,象征速滑运动员高速滑动的冰丝带幕墙;采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术,制作出了1.2万平方米的全冰面。从设计理念、技术工艺、材料选取、施工技法等多个方面,实现了创新和突破,达到体育场馆设计和建设的国际领先水平。

“冰丝带”的设计理念来自冰与速度的结合。弯曲的冰做成丝带,蕴含了中国人对自然的深层思考和刚柔并济的智慧。冰上画痕成丝带,象征速度和激情,又代表北京冬奥会举办的2022年。

这就是2022年冬奥会北京赛区标志性场馆,也是唯一新建的冰上竞赛场馆。当五彩的光芒在冰一样的丝带上飞速流转,宛如速滑运动员在冰面上纵情疾驰。

2022年2月4日,这里将成为全世界顶尖选手汇聚的殿堂,诞生14块金牌。



“冰丝带”现场工作的郑方。受访者供图

“从筹办北京奥运会时忐忑的期待,反复尝试,到如今自信的憧憬,我们要把一个极具科技含量、可持续运营的‘冰丝带’交给冬奥会、交给北京。”郑方表示。

无论是2008年夏季奥运会的“水立方”,还是2022年冬季奥运会的“冰丝带”,不只是提供一个奥运比赛场馆,郑方更希望通过科技创新的力量,让场馆与时代连接在一起,“好的设计和好的建筑,可以让我们和身处的时代休戚与共,有一种同呼吸共命运的感觉。”

“感谢这个时代的机遇,所有的辛苦付出和坚持都将在奥运建筑投入使用那一刻释然。”郑方说。未来,我们会继续把建设奥运场馆的工匠精神写在每一张图纸上,把科技创新的精神渗透到每一个项目中。

2022年2月4日,北京冬奥会即将开启,此刻,他似乎听到了场馆里传来的呐喊,令人鼓舞,催人奋进。

7个奥运场馆礼献“双奥”



“冰立方”成为历史上唯一的水上项目和冰上项目均可运行的“双奥”场馆。受访者供图

郑方的思绪似乎回到了5年前。

2015年北京冬奥会申办成功之后,奥林匹克公园曲棍球场和射箭场即将拆除,为冬奥会国家速滑馆腾空场地。2016年开始,由北京市规划委员会组织建筑方案国际设计竞赛。

“记得是7月22日,参加设计竞赛的中外建筑师一起,在奥林匹克塔上远望国家速滑馆的场地。当时我和曾设计的曲棍球场、射箭场挥手告别,那时我就想,一定要在这里再做一次设计。”郑方说。

实际上,郑方与北京奥运会有长达20年的关联。从2003年开始,郑方就参与北京奥运会场馆设计,主持国家游泳中心(“水立方”)、国家网球中心、奥林匹克公园射箭场等5个夏季奥运会场馆设计。

2008年,北京“水立方”,郭晶晶和吴敏霞完成教科书般的一跳,夺得女子三米跳板金牌,全场的欢呼声、呐喊声,至今仿佛还在比赛大厅回荡。当年,游泳运动员们在“水立方”打破了21项世界纪录。

“奥运会期间,‘水立方’是一个见证传奇的地方。菲尔普斯一个人得了8块金牌,周继红领队带着中国跳水‘梦之队’在这里获得了7块金牌。”郑方激动地说。

参与奥运场馆设计是一段令人羡慕的经历。郑方却说,尽己所学,服务奥运,是他一生的荣幸,“很感恩,更感谢和我并肩作战的同事、同行”。

现在“水立方”变成了“冰立方”,已为2022年冬奥会冰壶比赛准备就绪,将再次见证令人激动的历史时刻。

“水和冰”的天然转换



“冰立方”,“水冰转换”技术下的场景转换。受访者供图

2008年奥运会的“水立方”,轻灵宁静,内蕴激情,是一个融汇中国传统智慧和现代科技的场馆。“每一个奥运场馆都是书写传奇的地方。”郑方说,它记录运动员们澎湃的激情,激动人心的美好时刻。这些场景都已经成为奥运场馆的一部分。

赛时短短16天,“水立方”设计使用年限却长达100年。“虽然‘水立方’最直接使命是在2008年奥运会进行游泳、跳水和花样游泳比赛,但其生命价值更主要体现在赛后。设计时,要同时考虑赛时和赛后两大场景,但却是按赛后框架考虑的。”郑方说。

2008年北京奥运会之后,郑方主持了“水立方”一系列改建设计,和国家游泳中心总经理杨奇勇领导的场馆团队一起,把“水立方”塑造成了集旅游参观、大型活动、游泳健身、嬉水乐园于一体的公共活动中心。2014年APEC欢迎晚宴也在此举行。国际奥委会主席巴赫曾评价:“中国完全有理由为自己的奥运遗产感到自豪。”

冬奥会申办成功后,“水立方”要举办冰壶和轮椅冰壶比赛。在冬奥会传统上,冰壶赛场都是在永久的混凝土地板上制冰形成,这意味着在泳池中浇筑混凝土地板,“水立方”将失去世界上“最快的游泳池”。

当郑方再次步入熟悉的“水立方”,他满脑子都是问号。“水立方”何去何从?最快的游泳池不要了吗?我们要失去“水立方”的传奇吗?他和杨奇勇不约而同地回答:不能。

郑方说:“水是这座建筑的灵魂,它所有的设计都跟水有关。失去水,这个建筑就没有了灵魂。‘水立方’是我的老朋友,20年我一直在服务它,所以一定要想尽一切办法保留‘水立方’的灵魂。”

科学家们一起找到了答案。通过科技创新手段,实现夏季和冬季场景自由转换的“水立方”和“冰立方”。

2016年4月,郑方和“水立方”的同事们组建科研团队,访问瑞士巴塞尔的世界冰壶锦标赛。这次世锦赛采用了一种由蜂窝格栅支撑的可移动的制冰管路。这次考察使整个团队有了信心:以我们国家现有的工业化建造、智慧建造经验,加上能够移动拆装的制冰管路,一定能够突破“水冰转换”的场地技术。



“冰立方”内场。受访者供图

他清晰地记得,当时世界冰壶联合会的技术官员对可移动的冰场充满了疑问,因为冬奥会从来没有在这样的场地上进行过比赛。但非常幸运的是,世界冰壶联合会的凯特主席表示同意“水立方”进行实验。她说,“我喜欢‘水立方’,它是一个地标场馆。”

当时“水立方”团队就下决心回北京做实验,并且“只能成功”。

实现从水到冰的转换,需要精确、坚固的场地结构来支撑冰场,能够和冬奥会传统冰场的性能进行比较;后经过5个系统方案的实验比较,采用钢框架结构和预制砼板作为场地基层,获得了世界冰壶联合会官员认可。在这样一个系统上,能够制出最高标准的冰,并且可以用真正的比赛去检验它。

来自不同专业、不同领域的科学家、工程师通力合作,通过测试、实验、计算、模拟去解决一个个技术难题。

2018年9月,北京冬奥会协调委员会主席小萨马兰奇现场考察“水立方”和冬奥会场馆之后评价说:“北京正在筹办一届充满智慧的冬奥会”。

2019年12月,经过设计组和科学家们共同努力,实现了从游泳池到冰场,从“水立方”到“冰立方”的华丽转身,“水冰转换”背后是可转换场地体系以及可拆装制冰系统等技术的创新应用。“冰立方”也成为历史上唯一的水上项目和冰上项目均可运行的“双奥”场馆。

在郑方看来,从2008年奥运会到2020年冬奥会,奥运场馆里所渗透的工匠精神,支撑着这些场馆无论是新建还是改造,一直处在国际领先水平,“工匠精神有非常深刻的内涵,它是支撑激励我们通过科技创新不断前行的强大力量,它从来没有消失,也不会消失”。

在这场设计改造中,也展现着中国智慧和中国力量,为世界范围内大型场馆做出了可持续运行的示范。

“冰丝带”名字由来



“冰丝带”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。受访者供图

“‘水立方’是把柔软的水凝固成坚硬的冰块,‘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。”郑方边说边向记者展示“冰丝带”模型。

冰丝带建筑面积约8万平方米,高度33米,能容纳约12000名观众。

2017年4月,经过角逐,“冰丝带”概念方案获得一致好评,建筑立面线条流畅、造型富有动感,体现了冰上运动的速度和激情。

“在所有参加竞赛方案里,‘冰丝带’是唯一一个完整的椭圆形。”郑方回忆,“最开始,凭着冬奥会速滑馆是国家符号的一个直觉,就觉得速滑馆应该是一个完整的椭圆形。我们中国人常讲大道至简。作为冬奥会代表建筑,国家速滑馆就应简洁有力。”



“冰丝带”的曲面幕墙。受访者供图

如何才能展现冰的主题?

郑方想到了在自然界中水蒸汽通过缝隙形成卷曲的薄膜。这些卷曲的薄膜就成为了“冰丝带”曲面幕墙的出发点,坚硬的冰弯曲成丝带,再把速滑运动员在冰上形成的轨迹和建筑立面结合,就有了轻盈飘逸的丝带的设计概念。

“冰丝带”这个名字是2016年10月概念设计竞赛快要完成时产生的。郑方笑着说,最初的设计方案中建筑内核是红色的,看起来是冰皮红芯儿,起初说叫“冰糖葫芦”?后来又看到立面有速度感的动态,要不然叫“冰陀螺”?直到看到建筑动画中那些像丝带一样轻盈的表面后,决定叫“冰丝带”,“这个名字刚柔并济、朗朗上口,它将打动所有人的心灵,传遍世界”。

曲面玻璃的故事



郑方向外界介绍着“冰丝带”设计之美。受访者供图

自由动感的“冰丝带”背后,还是537吨钢索和3360块曲面玻璃的故事。

“冰丝带”是一座富含创新技术和节能理念的场馆,它采用轻盈的索网结构、天然工质的二氧化碳制冷剂、节能运行的机电系统设计,以及自然通风采光、可持续能源等等,形成了一个完整的可持续技术体系。

早在2015年7月31日,北京联合张家口申办2022年冬奥会成功之时,北京冬奥会就向全世界庄严承诺,在未来筹办和承办过程中,将坚持“可持续发展”战略,并提出了“可持续·向未来”的北京冬奥会愿景。

“可持续性己成为当今世界发展的主题,这对奥运场馆的设计、建造都提出了更高要求。”郑方说。

郑方打开“冰丝带”模型,一层一层向记者解析其间的绿色低碳细节。

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。“冰丝带”的比赛大厅就像是一个大冰箱,里面有一块非常大面积的冰。“要把容纳这个冰箱的容积做得小一点,才能降低空调、除湿等负荷,省电。”郑方说。



“冰丝带”大跨度曲面玻璃屋顶。受访者供图

于是,他把“冰丝带”的屋顶设计成向下弯曲的抛物面形状,屋顶两边高、中间向下弯,像一片“薯片”,这样一来冰上的空间就小了。一个向下弯曲的屋顶,也是钢索受力最有效的形状。支撑建筑的钢结构就像是一个超级大的网球拍,外边的边缘称为环桁架,把网球拍的线绷紧,它就变成了一个极具张力的形状,形成了现在的屋顶。

建成后的“冰丝带”钢索总长度达到19公里,是世界上最大规模的单层双向正交索网结构体育馆。要安全地跨过这么大的空间,需要高效的使用钢索,让它发挥最高效率。计算结果是,每平方米索网屋顶使用大概27公斤钢材,总共使用537吨钢索,用钢量差不多只有传统钢结构屋面的1/4。

“用更少的材料来跨过更大的空间,这是我们面对未来设计和建造的方向。”郑方说。

在这背后,是郑方和北京建院的建筑师、结构工程师团队经过复杂的建模、数值模拟、实验和计算才确定的。

另外一个艰巨挑战来自环绕整个建筑、自由动感的“冰丝带”幕墙。从材料上考虑,冰是质地坚硬的,但经过设计处理,冰变成了弯曲轻盈的丝带。那么,用什么样的结构才能更轻盈?

从2017年5月开始,郑方和同事们开始用计算机进行模型研究,从结构和视觉效果两个方向,验证了不下10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。就这样,“单索支承异面网壳”编织成为“冰丝带”的结构系统。

为了实现“冰丝带”带有速度感立面,设计使用了小半径弯曲的玻璃管,直径只有35厘米,这在工艺上是一个非常大的挑战。科研团队成功制作了两层夹胶弯曲的玻璃,表面印刷了兼具传统和时尚的冰花图案。这组完成的立面代表了当下建筑幕墙中所使用的最具挑战的玻璃工艺。



“冰丝带”建设期间,郑方在现场。受访者供图

玻璃幕墙安装完毕时,郑方去了现场,明亮的阳光透过弯曲的玻璃照亮了观众休息厅,蓝色的内核和充满韵律感的光影,令人迷恋,也令郑方欣慰。

“冰丝带”创造了多个第一:制冰面积达到1.2万平方米,是世界上面积最大的人工冰场之一;也是世界上第一个使用二氧化碳制冷系统的大道速滑馆。

郑方介绍,在制冰方面,常用的氟利昂类制冰剂具有很高的破坏臭氧层潜能值,“冰丝带”采用的是二氧化碳跨临界直冷制冰技术,是天然工质的环保制冷系统。二氧化碳系统的余热回收用于场馆除湿和供热,较传统冰场系统能效提升超过20%。

这一制冰方式为未来更多冰场提供了一个崭新的技术路线。

郑方曾经到伦敦奥运会、平昌冬奥会现场观看比赛,访问悉尼、雅典和东京奥运场馆,每个城市的设计各有特点。但在他看来,北京的奥运场馆从设计、建造、运营角度,都能代表当今时代奥运场馆的最高水准。



在“冰丝带”进行冰壶赛试验。受访者供图

“设计是一个从无到有的过程,也是每一个建筑独特魅力的起点。”郑方表示,奥运场馆设计所承载的使命远远超出建筑师个人的理念、手法和设计风格,它融合了当下时代的技术进步,也承载着时代的观念和烙印。

20年来,郑方的“奥运匠心”未曾改变,正是秉承这种科技创新的匠心精神,为北京这座“双奥之城”留下了永远的奥运印迹。

郑方喜欢跑步,是一位马拉松爱好者,已经获得过10块全程完赛奖牌。他无数次在奥林匹克森林公园跑步,每当跑过“水立方”、“冰丝带”、莲花球场这些建筑,内心都充满了自豪。


编辑:温红妹

未经授权不得转载   

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