经典建筑丨世界体育场馆中规模最大的屋面索网结构——国家速滑馆索网结构成功完成张拉

按照北京申办承诺，北京2022年冬奥会竞赛场馆陆续要在2020年达到举办国际奥委会各项测试赛的要求，国家速滑馆将于2019年年底实现基本完工。目前国家速滑馆建设情况如何？又有哪些亮点值得期待？

国家速滑馆作为北京2022年冬奥会的标志性建筑，智慧化场馆、集约化建设、共享化利用让国家速滑馆具有了新时代的新内涵，树立起新的体育场馆建设利用标杆。

索网结构成功完成张拉

外形上，如冰上竞速般飘逸流畅的自由曲面幕墙，与雄浑的钢结构“鸟巢”、灵动的膜结构“水立方”相得益彰。国家速滑馆平面为椭圆形，屋顶呈马鞍形曲面，外侧的天坛曲线幕墙勾勒出富有动感的“冰丝带”轮廓。为实现复杂的建筑体型，设计团队提出了由屋顶索网、环桁架和外侧幕墙斜拉索组成的钢结构主受力体系，巧妙搭建起支撑建筑绚丽“外衣”的“骨架”。

为了将这副“骨架”打造成无懈可击的钢筋铁骨，设计团队针对上万种不同工况进行了计算分析，覆盖这座功能复杂的奥运建筑从建造到使用面临的各种可能情况。同时，设计团队还委托浙江大学空间结构研究中心开展了结构模型试验研究，在实验室里搭建起一座几何相似比为1:12的“迷你骨架”，从施工可行性到受力性能对设计成果进行了全方位验证，确保整个工程设计万无一失。

国家速滑馆设计高度33米，主场馆建筑面积约8万平方米，规模不力求创造最高、最大，但室内冰面的使用面积却是亚洲最大的，使用功能既能达到国际一流，日常接待普通市民冰上运动健身的能力也是国际一流的。国家速滑馆屋面单层双向正交索网结构的钢索重量仅有约六百吨，充分体现出集约化建设的理念。

中国速度！填补技术空白

椭圆形的“冰丝带”之上，是一个双曲马鞍形的屋面。这个屋面是目前世界上的体育馆场馆中，规模最大的单层双向正交马鞍形索网屋面，长跨约198米，短跨约124米。工程师们模拟了上千种不同的工况，获得受力最优、形态最美的双曲面结构，用钢量仅为传统钢屋面的约四分之一。国家速滑馆屋面选用索网方案，主要是出于节能环保、节约材料的考量，符合绿色办奥的要求。这些钢索由工厂定制，现场进行装配式安装，更为简便。

国家速滑馆屋顶索网由正交的49对承重索和30对稳定索编织而成，平面投影为椭圆形，长轴和短轴尺寸分别为198m和124m，张拉后形成屋面造型所需的马鞍面。

国家速滑馆项目负责人表示，为了稳定受力，屋面东西向采用了49对承重索，南北向采用了30对稳定索，承重索和稳定索都采用双索。而稳定索张拉的成功与否直接关系到整体工程的成败。施工技术人员通过大量施工仿真计算分析和专家评审后，最终确定把稳定索张拉过程分为预张拉和正式张拉两个阶段。在预张拉完成后，分8步完成正式张拉，全程采用计算机控制液压同步技术，而每步张拉距离仅为30毫米。

拼成完美“冰丝带”

主场馆建筑面积约8万平方米的国家速滑馆，设计理念来自于一个冰和速度结合的创意，沿着外墙曲面由低到高盘旋而成的“冰丝带”，就像速度滑冰运动员高速滑动时所留下的一圈圈风驰电掣的轨迹。冰上画痕成丝带，22条“冰丝带”又象征着北京2022年冬奥会。“冰丝带”由晶莹剔透的超白玻璃彩釉印刷，营造出轻盈飘逸的丝带效果。

同时，丝带本身既是幕墙钢结构的重要部分，还能起到遮阳、节能的作用。3360块玻璃拼接出外观自由流畅的椭圆形曲面，而实际上，经过建筑师的几何逻辑优化，不论是向内的曲面还是向外的曲面，都采用了同一个曲率半径，曲面玻璃板块不超过50%。

亚洲最大冰面

为了在赛后实现速度滑冰、短道速滑、花样滑冰、冰球等所有冰上运动的全覆盖，更多地为民众提供更大的冰上活动空间，国家速滑馆特别采用了全冰面设计，1.2万平方米的冰面也创下了亚洲之最。

由于不同冰上运动要求的冰面温度不同，全冰面的设计也就意味着要能对每一块冰面实现单独控温，使整个场馆实现‘同时运行、不同使用’。为了减少观众散热对冰面的影响，国家速滑馆的设计对气流组织进行了精心排布，让观众席和冰面的温度、湿度分区，观众在舒适温度中享受比赛的同时，比赛场地的冰面温度却能根据冬奥会比赛的要求进行精确控制，为运动员创造最佳成绩提供场地保障。

绿色环保的智能场馆

梦幻的造型之下，国家速滑馆还是一座绿色环保的智慧场馆，在物联网和大数据的技术支持下，场馆中引入了全新的“BIM运维系统”和“定位导航系统”，就像是给速滑馆配备了一颗精于计算的“大脑”。

除此以外，国家速滑馆在设计上还融入了绿色环保的建设理念，充分利用场馆制冷产生的余热用于运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰。突出优点为年节省180万度电。同时利用无处不在的空气能，为3000平米场馆管理用房供暖，由此每年可实现160吨二氧化碳的减排。

未来，无论是运动员还是观众，进入场馆后，可以通过手机提供定位导航服务，匹配出到达目的地的最佳路径。国家速滑馆能容纳约12000名观众，有了三维化的可视地图后，第一次进入国家速滑馆的观众不仅能迅速熟悉场馆内的结构布局，还能少走冤枉路，快速到达自己的席位。同时，速滑馆可以提供针对观众座位信息的各项服务。