“双奥”总工李久林:实现“冰丝带”全生命周期的绿色、可持续发展
时间:2022年1月4日 来源:中国网
中国网:作为2022北京冬奥会标志性建筑之一的国家速滑馆,被人们形象的称为“冰丝带”。它实现了多项技术突破和科技创新,打造出了全球跨度最大的索网体育馆屋面,制作出了1.2万平方米的亚洲最大的“环保冰面”,让中国建造在绿色可持续发展的道路上迈上了新的台阶。1个月后,这里将见证2022北京冬奥会的精彩开幕,14块奥运金牌会在这里诞生。“冰丝带”是怎样攻克多项“卡脖子”技术难题的?工程师如何践行绿色理念、赋予这座场馆旺盛的生命力?本期节目,我们就此专访北京城建集团总工程师、国家速滑馆公司副总经理兼总工程师李久林。
中国网:李总好,欢迎您做客《中国访谈》。
李久林:主持人好,中国网的网友们好。
中国网:北京冬奥会的办奥的理念是“绿色、共享、开放、廉洁”,其中绿色被放在了首位。您作为冬奥会主场馆之一的国家速滑馆工程的总工程师,您个人是怎么理解绿色这个概念的呢?
李久林:速滑馆作为冬奥会的标志性场馆,在场馆的规划、设计、建设和赛时以及未来的运营过程中,全过程都贯彻了绿色和可持续发展的理念。
我们这个建筑本身是按照绿建三星(中国绿色建筑三星标准)来设计的。工程的建造过程也是按照绿色建造的理念,大量的使用了绿色建造的技术来进行工程的建设的。未来在赛时,我们也将进行全面绿色和低碳的管理。奥运会以后,这个场馆也是按照可持续的要求,是一个多功能的场馆,进行满足长期的运营的需要。
中国网:如果具体来讲,我们在建造过程中是如何践行绿色的理念的,比如说我们的技术、材料,能不能跟我们详细的来谈一谈这方面的内容?
李久林:好,这方面的内容实际上是非常多的。首先我们速滑馆的选址,它就是原来08年夏季奥运会的曲棍球射箭的场地,这个原来是一个临时的场地,我们这次把临时场地腾退出来,建设新建的国家速滑馆,也就是咱们“冰丝带”,实现了我们原来的临时工程场地的充分的利用。
在新建的过程中,在规划上来讲,充分的保留了原有的一些比如说树木,比如说这个场地里还有一个兆惠墓,这个也是一个文化的遗产,我们都要把这些东西保留下来,尽可能的使得新建的建筑不对原有的场地做过大的改造和影响。
还有一块就是整个建筑的建设,是比较低调的。建筑的高度最高点是33.8米,东侧就是仰山公园,形成对中轴线的一个比较低调的建筑。我们大量的建筑面积实际上是放在了地下,充分的利用地下空间,只有不到3万平米的建筑是在地上。同时,通过压低建筑的高度,也实现了节能环保的效果,因为大家知道地下空间的利用,它会很好的实现节能环保的效果。
在整个的建筑,比如说我们在索网的选择上,它作为一个高性能的结构的体系,也会大量的节约材料。速滑馆,整体一个198米×124米的大跨度的索网,只用了几百吨的材料,这样就比采用传统的建造方式,用钢量只是(传统的)1/4,大大的节省了材料。
像二氧化碳的制冰,我们原来的方案是采用R507的制冷剂,乙二醇的载冷剂的这样一个制冰系统,本身从技术上来讲也是能够完全满足奥运需要的,但是我们从更加的绿色环保这方面的来考虑,下决心,改变了原有的制冰系统,采用二氧化碳跨临界直冷这样一个在我们冬奥历史上,在速度滑冰这个场馆首次采用的制冰技术。
采用这样一个制冰技术以后,不仅使冰面质量更好,而且能够大大地实现节能环保。我们的GWP值只是原有方案的将近1/4000,也就是温室气体效应,二氧化碳排放这一块。全冰面的工况下,测算下来一年能够节电200万度。
应该说在这方面还有很多的技术,包括未来的运营这方面,也是按照可持续运营的理念。我们的场馆是一个全冰面设计,1.2万平米的冰场,除了满足奥运会的速度滑冰的需要之外,像冰壶、冰球、花滑等等所有的冰上运动全部能够在场馆来完成。我们通过对冰分区的这种控制,可以满足所有冰上运动的需要,这也为场馆的可持续运营打下了很好的基础。
中国网:您刚才提到索网的结构,能给我们具体介绍一下索网结构在速滑馆成功的运用,会对中国建筑未来的绿色的发展产生怎样的影响?
李久林:在速滑馆我们采用这种大跨度的索网,这种高性能的体系,对比采用传统的,比如说用网架、用桁架这些结构体系,一方面它的用钢量要大大的降低,第二个就是建筑的高度本身也会降低,因为如果采用像桁架、像网架,结构高度大概要到8到10米,而我们用索网也就是几十公分,这样的话,维护的幕墙就会减少,大约是5000平米左右的幕墙。不仅节约了造价,实际上围绕将来这个空间,实际上空调的能耗各方面都是大大的节约了。
而且采用这样的一个结构体系,实际上建造起来非常方便,通过在地面上编索,进行整体的提升和张拉,就很方便的形成了这样一个索网的建筑,它不需要大量的辅助的材料和设施。
中国网:这对施工团队的要求会不会很高?
李久林:对,因为这也是我们一个创新的技术。如果我们采用其他的结构方式,可能要大量的支撑架,要用临时的设施,需要大量的吊装设备来进行吊装,这个都会需要大量的材料和能耗。同时,我们在这个过程中又实现了高钒密闭索主要材料的国产化。
通过这样一个工程,我们解决了长期依赖进口的这样一个关键材料。如果依赖于进口,不仅材料的价格比较高,供货期比较长,而且本身材料进口也需要大量的消耗运输等等各样的能耗,所以应该说我们这样一个索网,从它的设计,材料的国产化,以及我们发明的这种新型的建造技术,实际上也为后续的索网工程的应用起到了很好的示范引领作用。
目前来讲,一些大型场馆、大跨空间里越来越多的采用这种结构形式,国产化的高钒索也得到了大量的应用。
中国网:您作为总工程师,希望通过冬奥会的场馆建筑,传递给世界怎样的一个中国建筑的理念。您比较想通过国家速滑馆向世界的建筑业传递出怎样的中国特色的一部分?
李久林:作为一个冬奥的建筑,它本身也是我们这个时代建筑的结晶,它有很强的示范性、引领性和标志性。
第一,要反映一个负责任大国的形象。所以,绿色低碳,这还是我们首先要考虑的一个问题,也是这次办奥理念“绿色、共享、开放、廉洁”的第一个目标,要实现绿色的办奥。
第二,可持续发展的理念。除了我们能够建设一个大型的建筑,我们更加的考虑是在全生命周期,它都是能够充分的体现可持续发展的这样的一个理念。因为大家知道,像一个大型的体育场馆在国际上来讲,它实际上在满足赛时是一方面,它赛后的可持续的运营都是一个巨大的难题。像速滑馆,我们在整个的策划阶段就充分的考虑了这个问题,所以,我们把全生命周期的这种绿色和可持续(理念)是作为首要的方面来进行考虑的。
第三,我们要充分的考虑运动员、观众和媒体等等各方面相关方的需求。因为我们毕竟是一个奥运的建筑,希望让运动员在这能够创造他最好的成绩,能够有更多的奥运会纪录的产生。所以,我们在这方面,应该说不仅仅是要满足标准,而且实际上是按照最好的,好多方面都是远远超过了标准,我们希望打造一个最好的建筑来提供给大家,运动员能出成绩,媒体能够很好的满足他们的工作的需要。
中国网:可以说我们通过这种可持续化的设计和理念,赋予我们的建筑物更加旺盛的生命力。
李久林:对。
中国网:回顾一下,其实鸟巢的时候,我们当时是解决了数十项的世界级的难题,当时的感觉好像更像是背水一战。对比一下,现在我们在接到冬奥会场馆的任务,国家速滑馆的任务的时候,我们希望通过它完成哪些挑战,我们所面临这种压力也好,或者说我们的信心也好,发生怎样的变化?
李久林:冬奥会速滑馆工程,本身作为我们现代的一个建筑的代表,它有非常高的创新性,也充分的反映了当前的建造技术的发展。在工程开工之初,我们围绕着这个工程建造所面临的主要问题,大体归纳了五个方面的,我们要重点研究和解决的。
第一个就是大跨度的索网的建造技术。刚才我们也给大家介绍了,我们这是一个全世界最大的索网结构的体育馆,要在这方面解决它的材料的国产化的问题,要形成完整的建造技术,这是我们的第一个大的问题。
第二个问题就是我们叫“冰丝带”,鸟巢大家知道是通过钢结构,水立方是通过膜结构,“冰丝带”它是通过曲面玻璃来把它营造出来的。这3360块的玻璃,怎么能把它做出来“冰丝带”这样一个效果,一方面要实现很好的建筑的工艺,另外也要尽量的降低工程的难度和它的成本,我们要兼顾这方面的统一。
第三个就是我们讲的冰场。因为我们希望打造最“快”的冰,最节能环保的一块冰,又是一个多功能场馆,也是亚洲最大的1.2万平米的一个冰场。在这方面有一系列的技术,包括我们二氧化碳跨临界直冷的制冰系统,包括冰池的构造,包括室内环境的营造,这一系列的技术都需要我们去解决。
第四个就是这个场馆怎么来实现它又好又快的建造。因为在合同上原来不到两年的时间,要完成这样一个大型的体育场馆、复杂的场馆的建设,我们如何实现建造的高质量和快速建造的要求。我们创新提出了一个叫基于平行施工的高效、高精度的建造的方法,这种方法实际上通俗的讲,就是“像造汽车一样来造速滑馆”——我们把速滑馆的各种部品部件都是在工厂建造好,或者在场外建造好,然后在现场把它组装起来。
中国网:这样做的好处是什么呢?
李久林:这样做的好处,一个就是由于材料、构件都是在工厂做的,它的质量就要比我们大家看到的传统的在现场,比如说我们的混凝土去浇筑。
中国网:它的标准化程度更高一些。
李久林:对,它的质量,肯定工厂的条件会更好,精度会更高。再一个实际上我们也可以利用,因为这些就像我们汽车一样,单纯组装这个汽车的时间是并不长的,可是你要是把所有的发动机、所有的时间算到一起,这个时间就很长。我们就可以把所有的工作,看台、索网、幕墙,这些都是在工厂去做,它不占独立的时间,而现场只有一个组装的时间,这就使我们的工期大大的压缩,最终实现了我们叫“又好又快”的一个建设的效果。
最后一个就是智慧场馆。因为做一个新时代代表的建筑,我们希望是一个智能建造的过程,采用工业化的方法,采用智能化的方法,比如说钢结构、索网的环桁架的滑移,我们采用机器人来进行,索网的提升和张拉也采用这种机器人来进行实现。通过这种智能化的方法,我们同时在上面有1000多个传感器来监测着各种数据的变化,实现动态的高精度的调控,使得整个的建造是按照既定的方案精准的来实现。而且我们不仅建造了一个实体的速滑馆,同时,我们还建造了一个数字的速滑馆,所有这些交付到运营,我们希望把未来的场馆就像一个手机一样,所有的设备设施都通过网络把它联系起来,通过数据共享平台,把所有的数据管理起来。
在这个基础上建立数字孪生系统,对于场馆的运行进行智能化的调控,为大家提供更精细的、更贴心的、更智慧的服务。这是我们在整个的速滑馆在开工之初,就确定了五个重要的研究目标和重要解决的关键技术问题。
中国网:您之前接受采访的时候曾说过,中国传统的建筑风格大多数是方方正正、见棱见角的造型,以及万变不离其宗的施工模式,而奥运场馆的出现可以说是让中国的建筑业为之一变,也对施工技术的发展影响至今。您怎么看待我们中国的建筑在与国际接轨的过程中这种变化?我们传统的和我们国际化的一面怎样相互传承相互影响的?
李久林:我觉得一个是我们建筑本身的建设的理念,还有一个是建造技术本身的发展。一个创新的技术,一个创新的建筑,为建造技术的发展提供了很大的推动力。
比如说像鸟巢,像水立方,这些建筑本身就创新性非常强,和传统的建筑形式有很大的不同,当然它在建造技术上提出了很多新的需求。比如说水立方的膜结构,比如鸟巢的钢结构等等,都需要我们去研究和解决它相应的这些建造技术。解决了以后,实际上也就为后续这些新型建筑的发展起到了推动作用,所以,我们讲建造技术的发展,也为建筑师梦想的实现插上了翅膀,我觉得这是一个相互作用的过程。
中国网:相互成就的过程。
李久林:应该说我们中国有非常悠久的历史,特别是我们的传统建筑,实际上有非常高深的建造技术,值得我们学习和传承。当然到了新的时代,无论在建造材料、建造技术方面有新的发展,同时,我们也和全球的国际上的同行的这样的技术同步在发展,很多方面也是同步在融合,我们很多的技术也达到了国际的先进的水平。
像绿色可持续的理念,不仅仅是我们自己的一个理念,而且是整个的奥运工程、奥运建设过程中的一个理念,甚至也应该是一个全世界的理念。
中国网:可以说通过您的介绍,我们也是看到了从鸟巢到现在的十几年间,您和您的团队也是奔着打造世界一流水平建筑的一个目标,带给我们越来越多的这种原创的突破和技术的攻关。
李久林:其实,我想整个的建筑,因为它是一个团队,我们在这个过程中,不仅仅是我们整个的工程建设团队,实际上也得到了社会,也得到了方方面面的专家,也得到了国外同行的一些交流和支持。我觉得这个也是我们一个大的团队的共同的成果。
我们也要借这个机会特别的感谢,在整个建设过程中给予我们帮助的各方面的相关方,实际上这种大力的支持,我们有今天的成果是跟大家的帮助是离不开的。
中国网:好,谢谢李总,谢谢您接受我们的采访
李久林:好,谢谢您,谢谢主持人。
(本期人员:编导/主持:佟静;摄影:伦晓璇;主编:郑海滨)