解码“冰丝带”

发令枪响，两位运动员用力一蹬，从起点出发。冰刀划过冰面的咔咔声，宣告“相约北京”系列冬季体育赛事速度滑冰中国公开赛在国家速滑馆开赛。

10月8日，首场北京冬奥测试赛——“相约北京”速度滑冰中国公开赛在国家速滑馆“冰丝带”开赛。第一位登上赛场的荷兰选手克莱依维尔德表示，这个场馆非常美丽，冰面的体验也非常好。

北京城建集团总工程师、国家速滑馆总工程师李久林听到运动员成绩的那一刻，才略感轻松。他说，这是一场对工程技术前沿的大挑战，体现了中国建筑行业的最高水平。

为深化绿色、共享、开放、廉洁的办奥理念，在北京2022年冬奥会与冬残奥会筹办过程中，“科技冬奥”愿景贯穿始终，目标是为世界探寻更好的未来城市生活解决方案。有“冰丝带”美称的国家速滑馆，是这一探索的生动注解。替代传统钢结构的索网屋面、碳排放值趋近于零的制冰水平、数字化生产与装配技术等，都是自主创新的体现。

2021年11月6日，立冬前一天，北京迎来今冬第一场雪。一大早，李久林以技术专家身份出现在建筑工地，为不久后的关键节点施工出谋划策。他说，过去干工程最重要的是保证施工质量，现在干工程，许多时候还要做好技术创新。办公桌上，一本本项目图纸和实验报告，不少都和国家速滑馆有关。

2018年1月16日，北京市重大项目建设指挥部办公室对外公布北京2022年冬奥会标志性场馆——国家速滑馆政府与社会资本合作项目招标结果，首开集团、北京城建集团、北京住总集团、华体集团4家单位组成的联合体中标，并与政府出资方代表北京国资公司组建项目联合体，负责国家速滑馆的建设与运营。

这是2022年冬奥会北京赛区唯一的新建场馆，也是北京冬奥会首个采用政府与社会资本合作模式进行建设的场馆。李久林随后接到通知，去国家速滑馆当总工。面对工程复杂、工期短的局面，他要求自己又好又快地建成国家速滑馆。

建筑面积约8万平方米的国家速滑馆有着灵动造型：沿着外墙盘旋而成的曲面玻璃幕墙，犹如22条晶莹美丽的“冰丝带”，“丝带”飞舞向上，围合出顶部马鞍形屋面。支撑这一造型的，是全球规模最大的单层双向正交马鞍形索网结构——长跨198米，短跨124米，索体总长20450米。

李久林介绍，索网结构受力优、形态美，还节能环保。国家速滑馆索网屋面总重量达968吨，用钢量仅为传统钢屋面的约四分之一。

但索网也带来复杂的变形控制难题。索网具有一定柔性，向高空提升时，随着温度、风力等环境因素变化，索网最大变形值可达到470毫米。同时，国家速滑馆索网结构生根于8500吨超大跨度钢结构环桁架上，环桁架也会在索网提升张拉中跟随变形。固定在索网结构上的除湿风管、雨水排水管等管线，也要适应索网变形。

面对变形这一建设难点，李久林提出在国家速滑馆索网施工中舍弃采购成熟的进口索，改为100%应用国产高钒密闭索。他解释，这是基于摸底调研后的合理判断。进口索产品有保障，但价格居高不下，还会因加工、通关等导致供货时间不可控；国产高钒密闭索已在矿山、缆车等领域有应用案例，只差制作索体外层Z形钢丝的技术，短时间内有望实现国产化。

“迈出第一步很难，但总要有人迈。”李久林带着项目团队与生产厂家联合开展技术攻关，用3个月时间成功研制出第一根试制索，并经第三方机构平行检验，验证了国产索的安全性和可靠性。

2019年3月19日，形似羽毛球拍的索网如“天幕”一般在高空张拉成型，填补了国内大面积、超大跨度单层正交索网同步张拉的技术空白，也打破了进口索的垄断地位，填补了国产索在国内大型场馆的应用空白。

2021年10月，国家速滑馆的超大跨度索网高效高精度建造关键技术获得中国钢结构协会科学技术奖特等奖，这是中国钢结构协会的最高荣誉奖。如今，上海浦东足球场、三亚亚沙会体育场等国内工程陆续应用国产高钒密闭索，国内高端材料行业再一次实现“并跑”。

2021年10月28日晚，国家体育场、国家速滑馆、国家游泳中心集体亮灯，夏奥场馆与冬奥场馆遥遥相望，揭开北京这座“双奥之城”的魅力一角。

在国家速滑馆项目技术质量部副部长苏振华眼中，这份魅力来自拔地而起的效率、自我革命的勇气和精益求精的坚持。国家速滑馆的建设质量离不开突破与创新，建设速度更离不开科技助力。用李久林的话说，就是用技术赢空间，用空间换时间。

李久林介绍，国家速滑馆采用全新结构体系，可谓环环相扣。按正常施工工序，需要先进行土建施工，土建结构完工后再进行钢结构环桁架施工，环桁架拼装完、现场实测实量后，才能进行索网加工和施工，随后是屋面和玻璃幕墙施工。如果按部就班，工期不允许。为此，他在第一次项目碰头会上提出平行施工思路：在进行地上土建结构施工时，同步开展钢结构、索结构的材料加工和施工。

当吊车、罐车在围挡环绕的现场内进行地上混凝土结构施工时，场外东、西车库顶板上钢结构环桁架已开始拼装；当建设工人昼夜抢工、地上混凝土结构全部完工时，场外东、西两侧环桁架拼装完成即将开始滑移；随后，场外环桁架在高空向场内滑移，地面之上，建设工人正编织钢索。这一平行施工场景让不少人感觉震撼。像造汽车一样造场馆，仅用4个月就完成了原本按顺序施工需10个月的工程量，这就是智慧建造。

苏振华说，实现智慧建造，精准分析是基础。作为施工团队的“大脑”，技术团队要解读图纸，把建造的昨天、今天与明天用数据展现出来。以8500吨钢结构环桁架为例，他们需要基于BIM（建筑信息模型）技术建立模型，并对不同焊接温度、自重、滑移、卸载等因素下的变形量进行仿真分析，计算出变形值，在加工和施工时弥补变形，再通过精准测控技术和装配化安装，确保施工达到设计精度。

对一座8万平方米的冬奥场馆来说，读图的计算量浩大。苏振华回忆，28岁的他曾用14天计算了140个基坑的数据，白天黑夜地算，只有数据准确，施工才能精准。

实验验证也贯穿场馆建设全程。比例模型实验，在实验室或工厂先做出模型，确保技术稳定后再到项目现场实施；材料稳定性实验，从一个个样板中选出最优材料。从2018年1月开始桩基施工，到2020年除夕夜亮起灯光，仅24个月，国家速滑馆就完成了从精耕细作、拔地而起，到天幕编织、丝带飞舞的结构施工。

这种速度，是坚持高标准下的智慧效率。国家速滑馆项目安全总监田宝新对此最有发言权。2018年11月，钢结构环桁架第一次试滑移前，只因缺少几道焊缝的数据，田宝新拒绝在审批方案上签字，并叫停了试滑移准备工作。这位在工地工作30多年的建设“老兵”深知，安全无小事。建设全程，国家速滑馆实现了零事故。

2020年5月17日，经12位评审专家现场考评，国家速滑馆工程以148.5分的年度最高分获得2019年度中国钢结构金奖年度杰出工程大奖。评审专家一致认为，国家速滑馆工程施工难度大、质量要求高，建设质量、标准达到国际领先水平。

其实，最令建设团队忐忑的，是国家速滑馆的冰面。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全覆盖，更多地为大众提供冰上活动空间，自设计之初，国家速滑馆就确定采用全冰面设计，1.2万平方米的冰面创下亚洲之最。

全冰面设计带来的挑战是：不同冰上运动要求的冰面温度不同，全冰面意味着要能对每一块冰面单独控温，使整个场馆实现同时运行、不同使用。

如何制冰？国际单项体育组织专家曾建议采用国际惯用的环保制冰技术。中国团队经过1年半摸索，决定选择技术更先进、能耗更低的二氧化碳制冰技术，即二氧化碳跨临界直冷制冰技术。这是目前世界上最环保的制冰技术，碳排放趋近于零，有助于打造最快、最环保的冰面。这也是冬奥场馆历史上第一次使用的新技术。

经模拟分析，采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术，冰面温差可控制在0.5℃以内。相较于传统方式，效能可提升20%以上，制冷也更加均匀，不会出现各个部位温度不一样、冰面硬度不均匀的情况。在以0.001秒计时的高水平竞技中，这些因素尤为关键。

参与国家速滑馆冰板层施工的李燕敏说，要打造最快的冰，对制冰排管安装精度和冰面混凝土平整度有超高要求。冰面之下，是厚度达17厘米的混凝土地面，包括加热层、防潮隔汽层、保温层、防水层、混凝土冰板层等9层结构，一层层叠加而成。总长度约120千米的不锈钢制冷管道盘踞在混凝土冰板层中，单根不锈钢管长度在40米到50米，焊接口有8574道。施工中，自动焊机取代人工焊接，一次焊接成型。最终，混凝土冰板层水平高差在4毫米左右，外国专家称赞说做出了像镜面一样的效果。

为确保速滑赛道冰面质量满足冬奥会比赛要求，北京2022年冬奥组委体育部特聘来自加拿大的制冰师马克·麦瑟为制冰专家，由国内外制冰师联合制冰。

通过智慧化管理，国家速滑馆还实现了馆内气温分层：冰面一个温度，确保冰面标准稳定；运动员比赛空间一个温度，保证运动员体温体感，有利于创造最佳运动成绩；观众席一个温度，营造舒适观赛环境。

被寄予厚望的“最快的冰”，在国际测试赛中没有令人失望。在10月举行的北京冬奥会首场国际测试赛“相约北京”速度滑冰中国公开赛中，3天比赛共有4名运动员5次滑出个人最好成绩。

国际滑冰联盟副主席创·埃斯普利将这块冰面形容为“无与伦比”。女子3000米冠军、荷兰选手克莱依维尔德表示，这里的现代化设施让她感到很震撼，非常幸运能够有机会来到北京参加这次测试赛。中国速滑运动员杨滨瑜评价道，这是一个华丽、漂亮的冰场，体验感很好，冰面质量也很好，各方面设施非常完善，非常荣幸能够在国家速滑馆参加比赛。

参与了国家速滑馆建设全程的团队对这块冰期盼更多。李久林说，他期待北京2022年冬奥会正式开赛后，全世界的运动员都能在这里体验到最棒的滑冰感觉。从“鸟巢”到“冰丝带”，既是重大赛事的场馆，也是技术进步的标志。

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科技创新、智慧建造、绿色环保、可持续利用，独具“中国范”的冬奥场馆，将向世界贡献奥运场馆建设的中国方案。