編者按:

奮進的中國再度點燃激情與夢想的聖火，世界翹首以待的北京冬奧會将于2022年2月4日開幕。

“水立方”變身“冰立方”、“百米級、分鐘級”精準氣象預報、國家速滑館世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面、5G信号覆蓋所有場館、8K比賽畫面實時傳輸……科技冬奧是北京2022年冬奧會和冬殘奧會的主要特色，是體現我國綜合國力的舞台，更是實現高水平科技自立自強的舞台。

中國科協網開設“科技冬奧的背後故事”專題，挖掘冬奧高科技的幕後故事、幕後英雄，展現中國科協所屬全國學會及廣大科技工作者在“科技冬奧”中的拼搏、奉獻、創新、超越，記錄科技工作者助力北京冬奧冰雪史詩的感人故事。

“北京正在用一個充滿智慧的方式舉辦奧運會。”2018年9月，國際奧委會副主席、北京冬奧會協調委員會主席小薩馬蘭奇來到國家遊泳中心“水立方”。國家遊泳中心以動畫形式現場演示了“水立方”變身“冰立方”的過程，小薩馬蘭奇看後很是驚歎。

2021年12月，“冰立方”冰上運動中心順利通過竣工驗收，正式交付北京冬奧組委使用。

從“水立方”到“冰立方”，看上去隻是字面上多了兩點，但事實上，絕不是把水凍成冰面那麼簡單。

對于參與“水立方”改造的中國建築學會資深會員、中國建築學會建築師分會理事、北京市建築設計研究院副總建築師鄭方，國家遊泳中心總經理、場館運行團隊後勤副主任楊奇勇等人來說，這是一場持久的“硬仗”。

早在2003年8月，鄭方就曾加入國家遊泳中心設計聯合體，負責“水立方”的設計工作。“這是時代賦予我們的機遇。”鄭方說。

2015年，北京冬奧會申辦成功。楊奇勇拉着鄭方一起商量如何為冬奧盡力，如何将“水立方”改造成冬奧場館。

遊泳池改成冰場這件事，以往隻在日本東京的一個小體育館做過。這個小場館夏天是遊泳池，冬天鋪上冰場進行社區活動。但是，北京冬奧會的冰場，需要的是世界上标準最高、技術要求最嚴格的冰。

水立方變成冰立方

2017年4月，楊奇勇和鄭方兩人一起到瑞士巴塞爾觀看男子冰壺世錦賽，研究可拆裝制冰系統，并向世界冰壺聯合會介紹了“水立方”改造成“冰立方”的方案。

然而，世界冰壺聯合會的技術官員們面對冰壺場地的複雜性，顯得憂心忡忡。好在世界冰壺聯合會主席凱特·凱斯尼斯支持“水立方”進行水冰轉換實驗和測試，條件是：如果實驗不成功，立即采取澆築砼的方案。

這次換楊奇勇憂心忡忡了：“到了冬奧會，‘水立方’的遊泳池要澆上砼、改成冰場？我覺得不成啊，這是全世界最快的遊泳池，真要澆上砼，我就當場辭職。”

“放心，咱們國家建築工業化體系發展這麼久了，還有那麼多優秀的科學家，預制裝配場地一定能達到與現澆砼場地一樣的性能。”鄭方的話給了楊奇勇信心。

楊奇勇了解到哈爾濱工業大學的張文元教授研究力學和結構性能，能夠解決怎麼讓冰場堅固穩定的問題；鄭方了解到清華大學建築學院的江億院士是著名空調制冷和環境專家。于是，兩人一起到清華大學拜訪，懇請江億加入，指導科研隊伍研究室内環境和氣流組織。

後來，“水立方”冬夏場景轉換的研究，先後獲得了北京市科委課題和科技部“科技冬奧”專項的支持。

水立方施工改造現場

經過來自清華大學、同濟大學、哈爾濱工業大學、北京交通大學等4所大學和中建一局、商湯科技等科研團隊齊心協力，攻堅克難，終于成功研發冬夏場景智能轉換體系，包括可轉換場地、可調節環境、智慧場景控制和增強觀賽體驗等關鍵技術。“水立方”通過“水冰轉化”，成功變身為“冰立方”。

根據改造方案，國家遊泳中心改造涉及建築、結構、防水、膜維修等工程領域，約70個獨立施工區，50000平方米的改造面積。其中，難度最大的是要在保有“水立方”水上功能的基礎上，新增冰上功能的“水冰轉換”。即在比賽大廳中部，通過搭建可轉換結構及安裝可拆裝制冰系統，形成具有多條标準賽道的冰壺場地。

“‘冰立方’冰上運動中心整體建築面積約8000平方米，由一塊1830平方米的标準冰場、一塊标準冰壺場地及配套服務設施組成。”楊奇勇介紹，寬敞的冰場上方設置一個直徑13米的大采光井，通過引入室外光實現自然采光。據測算，僅這種采光方式每年就可節省用電約2.6萬度。

2019年底，“水立方”第一次圓滿完成“水冰轉換”，耗時近60天。2020年12月，第二次“水冰轉換”的結構搭建順利完成，僅用十幾天，達到“科技冬奧”重點專項的既定目标。

而讓楊奇勇欣慰的是，冬奧會賽後，國家遊泳中心比賽大廳将可實現“水上功能”和“冰上功能”的自由切換，讓北京奧運場館遺産再次煥發活力，生動實踐體育場館“反複利用、持久利用、綜合利用”的“中國經驗”。

“要直接從一個夏季奧運會場館改造成冬季奧運會場館，這在建築曆史上鮮有先例，其難度可想而知。”國家遊泳中心“水冰轉換”設計總負責人孫衛華表示。

冰立方裡的測試驗證

“2003年夏天，我第一次來到‘水立方’的時候，這兒還是一片荒地。”而今，再次參與“水立方”改造的鄭方說，“作為一個建築師，有幸設計這些奧運場館，為這座千千萬萬人生活和熱愛的‘雙奧之城’描繪輝煌的畫面、創造美好的場景，是我一生的榮耀。”

回想“異想天開”的方案、攻堅克難的試驗，到第一次試驗成功時“策略基本得到認可”，再到達到冬奧标準“運動員沒有投訴”。楊奇勇說，“‘水冰轉換’從暢想到現實，彰顯了中國科技力量，更彰顯中國科技工作者自立自強的時代擔當。現在來看，我們不僅完成了曾經‘不可能完成’的任務，以後還會更精彩。”

來源：中國科協信息中心 供稿

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