从创新蓝图到奥运地标 奥运场馆节能环保面面观(图)

　　随着2008年北京奥运会的日益临近，一座座各具特色的奥运场馆正在北京拔地而起，它们以各自创新的设计理念、建筑技术、智能化配套设施等多方面高科技的应用，从不同的角度展示着中国自主创新的科技成果，展示着“科技奥运”理念的成功实施。

　　举办一届“有特色，高水平”的运动会，是北京向全世界做出的庄严承诺，也是北京给自己确立的2008年奥运会的奋斗目标。“高水平”集中体现在八个方面，其中“要有高水平的体育场馆设施和竞赛组织工作”被列入第一条。如果说对高水平竞赛组织工作的检阅将在奥运会期间得到体现的话，那么对于高水平体育场馆设施的“考核和检阅”，早已在奥运场馆新建、改扩建的过程中拉开了序幕。与此同时，北京正在交出一份又一份镌刻着自主创新和科技奥运成果的独特答卷———

　　让我们端详“鸟巢”。其设计理念具有领先于世界的超前性，而且很多施工难题也前所未有，例如它的钢结构工程就是世界上施工难度最大的工程之一；整个钢结构的建设，包含了设计、材料、加工、制作、安装、检测、管理等各个方面，迄今为止创新技术和创新点达到几十项，都是中国人依靠自己的科技创新能力独立实现的，令世界瞩目。

　　让我们回望“水立方”。它采用一种基于三维空间有效分割气泡理论的新型空间结构，如水分子结构般，焕发出澄澈的蓝，呈现出十分特别的视觉体验，闪耀着现代科技的光芒，堪称世界之最。

　　让我们走向“奥林匹克水上公园”。它充分运用水循环处理系统，使得每一滴水在这里都得到了妥善的利用，保护了珍贵的水资源，实现了污水零排放。依据直饮水、生活用水、再生水等用水依据“高质高用、低质低用”的原则，实行分质供水，实现了节约能源的目标。

　　让我们走进北京科技大学体育馆。这里将是2008年奥运会柔道和跆拳道的比赛场馆，通过馆顶上的采光“气球”，收集并储存室外光线，实现了日间采光照明的“零耗能”。

　　让我们一同来了解国家体育馆。它用废钢渣解决建筑物抗浮问题；建设并网太阳能光伏发电站，解决电网用电高峰问题；先进的保温玻璃幕墙，降低运营成本；采用多功能技术的复合屋面解决了目前大多数体育建筑普遍存在的屋面雨点噪声问题等，这些对于普通老百姓来说显得有些专业和生涩的技术术语后面，恰恰蕴含着先进科学技术所构建的新型运动场馆的始末。

　　在今天本报所奉献的“创新篇”、“环保篇”、“发展篇”和“人本篇”里，读者会清晰读到北京在实践科技奥运进程中的众多喜人成就。他们充分反映出北京奥运会紧密结合国内外科技最新进展，集成全国科技创新成果，举办一届高科技含量体育盛会的具体实践；感受到科技创新能力赋予北京科技奥运的巨大能量，了解到我国自主科学技术对于绿色奥运的强大支撑。———编者按

　　“鸟巢”、“水立方”领衔奥运新地标

　　作为北京奥运会的主体育场，国家体育场形似鸟巢，设计理念新颖，结构造型特殊，是目前世界上规模最大、用钢量最多、技术含量最高、结构最为复杂、施工难度空前的超大型钢结构体育设施工程。

　　经过5年的风雨历程，这一万众瞩目的“奇迹”工程终于从图纸变成了现实，已成为古老京城新的奥运地标。

　　设计招标

　　2002年，北京《国家体育场(2008年奥运会主体育场)建筑概念设计方案》举行国际竞标。2003年4月，经过严格的评审程序和群众投票，由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计事务所、奥雅纳工程顾问公司及中国建筑设计研究院设计联合体共同设计的“鸟巢”方案，以新颖的设计、独特的结构成为国家体育场的设计方案，“鸟巢”这一名称不胫而走。

　　停工瘦身

　　在经历了一年多的筹备之后，“鸟巢”于2003年12月24日9时15分破土动工。

　　2004年7月，为了进一步实现“节俭办奥运”，“鸟巢”暂时停工。

　　2004年11月下旬，“鸟巢”的设计优化调整方案出炉———维持“鸟巢”的设计概念，取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔———与原设计相比，钢结构用钢量减少了22.3%，膜结构减少了13%。

　　高速建设

　　2004年12月28日，经过专家的精心设计与重新评估，国家体育场工程正式复工，建设进程进入高速发展期。

　　2006年8月31日13时，经过60多名焊工最后12个小时的连续作业，“鸟巢”钢结构立面次结构的26个合龙焊口全部完成焊接作业，“鸟巢”钢结构工程合龙完成。

　　挺身矗立

　　2006年9月17日11时30分，“鸟巢”钢结构卸载中第七次35步的最后一次卸载完成。在整个钢结构与支撑点完全脱离的那一瞬间，真正的“鸟巢”诞生了！

　　“鸟巢”钢结构整体卸载完成，钢结构由被外力支撑的状态变成完全靠自己支撑，从这一刻起，“鸟巢”不局限于是图纸，而成了真正的国家体育场。

　　摄影/本报记者 罗先明

　　与2008年北京奥运会主场馆“鸟巢”的设计相比，“水立方”体现了更多的女性般的柔美。方形的游泳中心与圆形的国家体育场一起体现了“天圆地方”的理念。两个建筑一圆一方，一个阳刚，一个阴柔，在视觉上极具冲击力。

　　同时，“水立方”也是唯一一座由港澳台侨同胞捐资建设的奥运场馆。

　　2003年1月15日，国家游泳中心建筑设计方案面向全球招标。半年后，国家游泳中心设计方案正式确定，它的建筑造型是一个充满水的立方体，简称“水立方”。该方案由中国建筑工程总公司、澳大利亚PTW公司、澳大利亚ARUP公司组成的联合体设计。

　　2003年12月24日，“水立方”与“鸟巢”同时开工建设。在经历了钢结构施工和外层膜结构施工之后，2006年12月26日11时55分，随着最后一颗螺钉的固定完毕，国家游泳中心外层最后一个气枕正式安装完成。这标志着俗称“水立方”的外层膜结构顺利完工。这座水蓝色神奇建筑经过3年的施工建设终于盛装亮相。

　　“水立方”的独特之美还吸引了众多中外记者的镜头。2006年底，在北京市旅游局主办的“北京———镜头中的奥运之城”摄影大赛中，来自美国的Peter Danford以全新的视角把奥运会游泳比赛场馆“水立方”表现得如梦如幻，获得了大赛特等奖。

　　国家游泳中心整个工程预计将于2007年年底竣工。2008年2月1日至5日，“水立方”将迎来首场测试赛———中国游泳公开赛。随后，2008年2月19日至24日是第16届国际泳联世界杯跳水赛。花样游泳奥运会资格赛也将于2008年4月16日至20日在这里举行。

　　◎创新篇

　　奥运工程从设计到施工，向世界不断展示出亮点，为中国提供了广阔舞台。设计招标阶段设立保障机制，奠定奥运工程自主创新的体制基础；技术创新、材料创新层出不穷；技术标准填补国际国内空白，绽放自主创新之花……“科技奥运”理念贯穿奥运工程的各个领域。

　　“鸟巢”结构钢材全部自给

　　“鸟巢”结构设计奇特新颖，钢结构最大跨度达到343米。如果使用普通钢材，厚度至少要达到220毫米。这样一来，“鸟巢”钢材重量将超过8万吨。从工程的实际需求出发，低合金高强度的Q460是最好的选择。但是，以前这种钢只用在机械方面，国内也没有厂家生产，一般需要进口。

　　从2004年9月开始，武钢的科研人员就开始着手研制Q460，经过反复科研攻关，2005年7月，为“鸟巢”准备的110毫米厚的Q460开始批量生产。400吨Q460，成为了“鸟巢”钢筋铁骨中最坚硬的一部分。同时，首钢、鞍钢等企业也接下了GJ345D、345C、420C等高强度钢材的生产订单。在奥运工程中，所有钢材全部实现国产。

　　“水立方”膜材料做“外衣”

　　提起创新，就不得不说国家游泳中心(“水立方”)独特的“外衣”。“水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。

　　“水立方”的外形看上去就像一个蓝色的水盒子，而墙面就像一个个无规则的泡泡。这些泡泡所用的材料“ETFE”，这种材料的耐腐蚀性、保温性俱佳，自洁能力强。国外的抗老化试验证明，它可以使用15至20年。

　　“水立方”设计采用了泡沫理论，建筑外墙分布着3000个不规则的气枕，即使出现外膜破裂，8小时内就可以将破损的外膜修补或更换。ETFE膜立面装配系统在国家游泳中心的运用、尝试是迄今世界上规模最大、构造最复杂、技术综合最全面的一次。

　　射击馆不像比赛像“狩猎”

　　北京射击馆最大的创意亮点就是“林中狩猎”。站在馆外放眼望去，整个场馆外壁布满了棕色木条纹，看上去像长满了高大树木的森林。这些木条纹不仅营造出了“狩猎”的气氛，还有特殊的功效———木条实际上是木纹铝合金材质，能够遮挡强光，将适合的光线导入馆内。

　　走进资格赛馆大厅，看到的地砖都是接近土壤颜色的，交错的木地板刻画出林木的效果，深吸一口气，还能闻到青草的香味，让运动员和观众都有置身林中的狩猎感觉。

　　◎环保篇　

　　绿色奥运”体现着“科技奥运”的思想，“科技奥运”成为“绿色奥运”的依托。为了实现“绿色奥运”的承诺，奥运场馆在设计和建设中运用了各种新技术、新材料，真正做到了将环保理念和创新科技完美地结合在一起。

　　“鸟巢”废弃钢材变废为宝

　　“鸟巢”工程钢结构卸载之后，建设中的废弃钢材将被全部制成纪念品，向全社会公开发行。“鸟巢”钢材变废为宝，纪念品将包括多个类别，有小型徽章，也有体积较大的摆件，价格则从几十元到上千元不等。

　　国家体育馆　太阳能照亮两万平方米

　　国家体育馆安装有1124块太阳能电池组件，这些太阳能电池组每天额定输出功率达到100千瓦，并入电网后，可用于国家体育馆2万平方米地下场所的照明。初步计算，国家体育馆100千瓦光伏电站设计使用寿命为25年，累计发电232万度，按一度电能平均消耗390克标准煤计算，国家体育馆太阳能电池使用25年可以减排二氧化碳约2352.5吨、二氧化硫约21.7吨和氮氧化物约6.3吨。

　　水上公园　场馆污水“零排放”

　　水上公园水面面积约64万平方米，绿地面积约58万平方米，绿化率超过82%，是北京奥运会绿化率最高的比赛场馆。这里原来是一片荒河滩，现在已经成为了一个纯天然的“绿色氧吧”。

　　水上公园将环保理念贯彻到建设和使用的各个方面：为了节约水源，场馆在建设中特别选择了耐旱的树种；场馆还大量采用可再生能源和节能照明技术，场地的主要照明就来自150盏太阳能光伏发电路灯；更为重要的是，大型水循环处理系统基本上每一个月左右就能把赛区内全部的水循环净化一次，能有效控制和维持拥有健康平衡生态环境的水体，实现场馆污水的“零排放”。

　　柔道馆　场馆采光“零耗能”

　　北京奥运会柔道跆拳道比赛场馆特别装备有储存阳光的采光罩。每个气球似的采光罩里藏着将近150个口径达到53厘米的光导管。它能收集并储存室外的光线，通过有放大作用的漫射器将光线均匀地洒进场馆，从而实现采光“零耗能”。

　　射击馆　日常训练无需开灯

　　由于房屋高度、结构设计合理，尽可能采用自然光照明，使射击馆在白天不开灯也能比较亮堂，平时运动员训练可以不用开灯。建筑外部装饰的百叶是由热转印木纹铝合金制成。它既起到了建筑装饰作用，还能遮挡23%左右的阳光，可以有效遮挡强烈日照进入室内，降低室内能源消耗。

　　◎发展篇

　　奥运会绝不仅仅是十几天的赛事，后奥运时代的体育设施如何做到可持续一直是各方关注的焦点。北京奥运会场馆在设计伊始就考虑到了各个场馆在赛后的使用和发展，真正做到了在奥运会前筹划“后奥运时代”。

　　水上公园将成度假区

　　顺义奥林匹克水上公园奥运会后将成为北京东北部最大的旅游休闲度假区。

　　顺义区专门成立北京顺义水上公园投资发展中心。按计划，以水上公园为核心的周边15平方公里区域内，包括高尔夫球、马术、拓展等其他体育项目，采摘、观光等旅游项目的综合开发工作今年将完成区域概念性规划的编制工作，明年将启动招商工作。在不远的将来，一个以水上公园为核心、集文化、娱乐、体育休闲于一体的北京东北部最大的旅游休闲度假区将展现在世人面前。

　　“水立方”营造游乐中心

　　“水立方”的设计方案显示，通过奥运赛后改建，游泳中心的竞赛功能面积届时将只占到总面积的21.4%左右，赛后它将是一个戏水乐园，运营的主体是人造冲浪海滩，围绕它还有种类繁多的水上娱乐、健身、培训等设施，建成后将是北京最大、最全面的市民水上游乐中心，为将来的市场化运营管理提供了广阔的发展空间。

　　射击馆变身射击博物馆

　　北京射击馆不但将成为奥运会等大型赛事的比赛场地，还将成为射击运动员训练、切磋交流、留存纪念的家园。部分临时设施改造后可以对外开放，成为健身、购物、休闲、娱乐场所，还能成为国防教育基地、推广公众射击体育运动基地及宣传奥林匹克精神的射击运动博物馆。

　　◎人本篇

　　在奥运场馆建设中，设计者从一开始就把“以人为本”的理念摆在了首位，为满足运动员和观众需求的各种细节设计随处可见。

　　“鸟巢”9.1万名观众人人平等

　　长340米、宽300米的“鸟巢”内没有立柱，9.1万个坐席环抱着赛场的收拢结构，上下层之间错落有致，无论观众坐在哪个位置，和赛场中心点之间的视线距离都在140米左右，确保每个观众都可以得到最佳的观赛效果。

　　“鸟巢”的下层膜采用的吸声膜材料、钢结构构件上设置的吸声材料以及场内使用的电声扩音系统，这三层“特殊装置”使“巢”内的语音清晰度指标指数达到0.6———这个数字保证了坐在任何位置的观众都能清晰地收听到广播。

　　“鸟巢”的观众席里，还为残障人士设置了200多个轮椅坐席。这些轮椅坐席比普通坐席稍高，保证残障人士和普通观众有一样的视野。赛时，场内还将提供助听器并设置无线广播系统，为有听力和视力障碍的人提供个性化的服务。

　　2008年北京奥运会在京的31个比赛场馆中，新建场馆有12个，改建场馆有11个，临时场馆为8个。除北京之外，在上海、青岛、沈阳、天津、香港、秦皇岛六个地方也都有比赛场馆。

　　其中北京顺义奥林匹克水上公园于7月28日上午正式通过验收并交付使用，成为北京最早交付使用的新建奥运场馆之一。

　　7月28日，北京2008年奥运会射击馆正式通过验收，交付使用。与射击名将许海峰当年打出的“第一块奥运金牌”类似，2008年的北京射击馆也是最有可能产生北京2008年奥运会第一块金牌的地方。

　　沙滩排球比赛历来都是奥运比赛中最具观赏性的项目之一。不过，这个赏心悦目的比赛项目也对比赛的环境有着苛刻的要求，如今，一座完全符合国际要求的比赛场地正在首都传统工业遗址———朝阳公园内的原北京煤气用具厂旧址上屹立起来。