新京报|建筑师郑方:验算3万多种不同工况,打造“冰丝带”动感屋顶( 二 )


从2003年开始,一直到2009年,7年间他一直服务于奥运会。“2015年7月31日,听到北京申办冬奥成功的消息,我内心深处有一个特别强烈的愿望:尽我所学,服务冬奥。”郑方这样说。
“奥运场馆是我主持设计的最复杂项目”
【 新京报|建筑师郑方:验算3万多种不同工况,打造“冰丝带”动感屋顶】如果说建造体育场馆是一个“超级工程”,那么设计奥运会的体育场馆,用郑方的话说,就是在设计“最为复杂的超级结构”。
“奥运场馆是我职业生涯中主持设计的最复杂项目,没有之一。”郑方说,从建筑学的角度来讲,建筑效果、结构、幕墙、机电、声学、温度、光环境,样样都要考虑,其中包含很多复杂的技术挑战。此外,还需要考虑让建筑实现场馆运行的复杂功能。种种因素交织在奥运场馆这样动辄上百米跨度的超级结构中,极具挑战。
把一个奥运场馆“从无到有”地设计、建造出来,建筑师要串起场馆的体育功能、赛时运营、赛后利用等各方面需求。
“我会花大量的时间,和同事们用计算机模型做研究,找到最合适的设计状态。”郑方要找到自己眼中“合适的数字模型”,即使单单从体育功能的实现来考虑,也需要建筑师反复进行论证。
每一个奥运场馆设计,郑方首先就要确保实现最高标准的场地和环境,为运动员提供最好的舞台。“对奥运会来讲,最高标准是毫无疑问的,”拿国家速滑馆“冰丝带”来说,建筑师要严格控制比赛场地的建设,包括冰场和周围的环境,温度、湿度、风速等等,来尽力实现“最快的冰”。
奥运会的参与人群多种多样,决定了奥运场馆运营的复杂性——要为观众、运动员、媒体、官员,创造最佳的使用体验。“每个主办城市在举办奥运会时,都会不断地调整场馆运行需求。目前北京冬奥会场馆的运行方案也还在不断地调整、变化当中。”郑方说。
场馆赛后如何运营,对建筑师也是一种考验。“当初设计‘水立方’时,就完全没想到会用它来举行冬奥会比赛。‘水立方’还曾举办国事活动、大型演出等,这显示了通用建筑空间在运营实践中的巨大潜力。”郑方说,场馆的团队不可能在最初时就预见它的全部使用方式。这时候,用“通用”的方式去设计,塑造一个开放的框架,为未来留有空间,是最有预见性的选择。
国家速滑馆“冰丝带”也是如此。其冰场面积约1.2万平方米,是奥林匹克公园里最大的单一室内通用空间。“在这样大的空间里,有无限的使用可能。”郑方告诉采访人员,比赛大厅的屋顶上,每一个节点都预留了吊钩,可以用于演出、举办活动时悬挂设备。场馆中还有很多这样的小细节,都是为赛后使用预留的考虑。
“冰丝带”屋顶用钢量仅为传统钢结构屋面四分之一
“冰丝带”的设计中充满绿色、低碳的细节。“冬奥场馆的设计更加体现了在新的时代,我们面对环境问题的态度。”在郑方看来,这既是当下时代的要求,也是面向未来的设计方法。
“‘冰丝带’的比赛大厅就像是一个冰箱,里面有一块非常大的冰。要把容纳这块冰的冰箱的容积做得小一点,这样才能省电。”因此,建筑师要尽可能地把“冰箱”做小。
“冰丝带”的冰场面积约1.2万平方米,是世界上面积最大的人工冰场之一。为了减少比赛大厅的容积,降低空调、除湿等负荷,“冰丝带”的屋顶设计成为向下弯曲的抛物面方式,这样冰上面的空间就会更小。屋顶呈现两边高、中间向下弯的形状,像一片薯片。
在结构选材上,一个向下弯曲的屋顶,是钢索受力最有效的形状。“原理很简单,一根钢索由于自身重力,会自然下垂、弯曲,用来构成弯曲的屋顶效率最高。”郑方解释。