“编织天幕”，织就冬奥最美“冰丝带”

王剑英

2022 年北京冬奥会正在如火如荼地进行中。北京奥林匹克森林公园南园西北侧，承担滑冰项目比赛的国家速滑馆，和运动员们矫健而飘逸的身姿一起，吸引着观众的目光。

众所周知，国家速滑馆有一个亲切的昵称——“冰丝带”，因其建筑外立面盘旋着22 条晶莹美丽的“丝带”状曲面玻璃幕墙，取形于运动员高速滑进时冰刀留下的軌迹，22 这一数字又与2022 年相呼应。但你可能不知道，作为北京冬奥会唯一新建冰上竞赛场馆，曾被业内称为“世界级建造难题”的最美“冰丝带”是如何织成的。

在国家速滑馆建设团队口中，屋面索网结构的成功实施是至关重要的步骤。这张索网被称为“天幕”，这一阶段的建设施工被称为“编织天幕”，其中有何不为人知的故事？

挑战带来兴奋

2018 年2 月，国家速滑馆公司副总经理、总工程师李久林正式入驻国家速滑馆项目。他曾是2008 年“鸟巢”建设的总工程师。“鸟巢”成为北京奥运会的时代标志，亦成为北京的地标建筑，令他引以为豪。

与“鸟巢”相较，这次，国家速滑馆要用钢结构实现轻盈流畅的整体视觉效果，即用更少的钢材建造一个更高性能的结构体。这是可持续、绿色发展的要求，亦是对土木工程师们的挑战——团队兴奋地期待着这场实践。

“天幕”有个颇拗口的专业术语：单层双向正交马鞍形索网。可以简单理解为，有一个巨大的羽毛球拍“绷”在了场馆的上方，只不过这个球拍不是由树脂纤维制成，而是由粗大的钢索编织而成，不是平面而是马鞍形，更直白的类比是“薯片形”。

李久林接手国家速滑馆项目后，面临的第一个难题是：索网的材料怎么办？用进口索还是国产索？国际上的普遍做法是，大型体育场馆的索网结构采用高钒密闭索。它结构紧密、表面平滑、防腐性佳、承载力强。但国内此前没有生产过建筑用高钒密闭索，而建筑用索有其特定标准，如抗拉、抗震、抗疲劳、抗腐蚀等。

在国际市场上，建筑用的高钒密闭索并不难买，“但全世界能做出来的工厂主要集中在欧美几个发达国家，它属于被少数人掌握的卡脖子技术，像芯片一样。”李久林说，当时已经有代理商追着找上门来，希望用其代理的国外索。

如何选择？

“优先用国产索”

当时， 整个团队——包括业主单位、设计单位、总承包单位、监理单位等，普遍认为应“优先考虑用国产索”。

“这和十多年前‘鸟巢建设用钢的选择情景惊人地相似。”李久林说。那段激情岁月历历在目，后来的成功也给了团队巨大信心，团队最终决定国家速滑馆建设——用国产索！

时间不等人。进驻工程一个多月后，李久林便带队考察了国内最具备生产建筑用高钒密闭索能力的3 家工厂，摸清基本情况。3 家工厂均摩拳擦掌，表达了强烈的愿望，希望利用国家建设冬奥工程的平台，打开国产索的建筑应用市场。

2018 年5 月，河北巨力集团中标，他们以最大力量组织科研和生产，建设起国内第一条相关生产流水线；5 个月后，第一车成品索到达国家速滑馆施工现场。2019 年3 月，“天幕”编织工作顺利完工，屋面索网结构完美呈现。

过程中，有一个细节给李久林留下了深刻印象。巨力集团中标后，仍有国内生产索的企业负责人主动表态：“我们愿意当备胎，随时候补。如果他们不行，我们上！”

“本来他们属于竞争关系，为了突破难点，能有这样的情怀，令人感动！”李久林说。

国家速滑馆用上了国产索，这一消息迅速在行业内引发震荡：上海浦东足球场、三亚体育中心等在建大型场馆均纷纷选择国产索。北京市某工程的负责人曾特地来到国家速滑馆，在登上屋顶实地考察一番后，回去就决定：“速滑馆这么大工程都用了国产索，我们也一定要用国产的。”

据了解，现在，越来越多的国内厂家具备生产高钒密闭索的能力，这推动了整个国际市场上高钒密闭索价格水平和供货周期的回落。

“这个东西原来是高高在上的，因为中国制造的力量，只能靠国外进口的局面得以改变。”李久林欣慰地表示。国家速滑馆公司工程部的工程师赵炳陶则说：“一个行业相当于一张大网，很难实现齐头并进，必须有一个‘点去牵引着向前，高钒密闭索的突破就是这样一个点。很幸运能遇上这样一个点。”

从“买豆腐”到“研究种大豆”

推动高端材料国产化体现了国家速滑馆建设团队的情怀，但李久林说：“如此重大的国家工程，光有情怀可不行。”

国家速滑馆是北京2022 年冬奥会新建标志性竞赛场馆，且为永久性场馆，要成为我国冬奥质量的标杆之作。“一开始就是奔着建筑行业最高奖鲁班奖去的。”李久林说。

采用国产索，做第一个吃螃蟹的，压力巨大，实操阶段必须保证万无一失；此外，建设工期紧张，现场作业人员众多，任何环节都经不起“重来一次”。团队只有以严谨的科学步骤将各种风险一一清除。

建筑工人在“冰丝带”上焊接钢龙骨

在高钒密闭索的科研攻关阶段，设置了三道平行的监测关卡以严格把控，相当于“上了三重保险”。检测及监测覆盖了科研攻关的全过程，包括钢丝的拉丝、强化、镀层、编绳……甚至是原材钢丝的源头选择。李久林曾在团队内部打趣说：“本想在市场上买盒豆腐回来，没想到自己开始研究种大豆了。”

核心材料问题解决了，但“编织天幕”的过程没有现成经验，仍属于摸着石头过河。

在国家速滑馆停车场，一个已经被拆成几大块的钢模型静静躺在角落里。每次路过，赵炳陶都亲切地称它“小家伙”。

“小家伙”其实不算小，尺寸22.5 米×17.5 米， 是按照国家速滑馆的建筑骨架，以1∶12的比例做出来的实体模型，由浙江大学空间结构实验室设计制作，主要目的就是在“天幕编织”阶段，从施工可行性到受力性能等方面，对设计成果进行全方位反复验证。

在此之前，另一支小分队已经利用计算机空间建模，将速滑馆建造过程完整地演习了一遍，“编织天幕”阶段模拟了1000 多种可能出现的工况。由于运算量过于庞大，普通计算机无法满足需求，需利用超算中心才能完成。

计算机模拟分析，实体模型仿真，都是为了尽量将可能出现的问题“扼杀在摇篮里”。此外，实操推进的每一步都采取了协同办公和联合验收机制，任何一方发现问题先解决，待各方全部签字确认之后才能通过，再部署下一步。

为了节省时间、满足工期，实操阶段采用了平行施工：施工现场仿佛是一个巨大的汽车组装厂。李久林感慨，它必须有汽车一样的毫米级精度：钢索上面安装了1000 多个传感器，监测数据随时传到后台，采用智能机器人实现整个过程的高精度控制。

颜值巅峰

2018 年12 月28 日，一个令赵炳陶难忘的日子。

他清楚地记得那天北京出奇的冷，零下十几度还刮着风，但大家情绪高昂，因为连续数月的智慧加汗水的艰辛付出后，冲锋号吹响了。“天幕”正式进入提升张拉阶段——“羽毛球拍”在地面组装完毕，开始往屋顶“提升”了。

“这不是一张普通的网，很不容易！”赵炳陶感叹。

这是世界最大跨度的正交双向单层马鞍形索网，198 米×124 米的结构体量，钢索总长度20410 米，总重量968 吨；其中东西向为98 根承重索，单索直径64 毫米，南北向为60 根稳定索，单索直径74 毫米，双向纵横交错。

这张如此大面积且有韧性的钢索网，采用地面编索、整体提升、同步张拉的措施。屋頂不是平面，最高处33.8 米，最低处15.8 米，落差18 米。提升过程中要实现平面到马鞍形的完美变形；每一条钢索的受力变化，都牵一发动全身。为保证索网整体安全、准确到达预定位置，必须确保每根索的索力同步、均匀增长，确保整体受力均衡。

这样的施工在国内没有先例，难度首屈一指。

为了这次提升张拉，184 台不同型号的千斤顶、98 台油泵、14 台泵站、158 套工装、11 台25 吨汽车吊、6 台直臂车和1 套同步控制系统一齐上阵——在同一个项目中使用如此多设备，在国内亦属首次。

“天幕”的提升张拉共进行了3 个月。2019 年1 月29 日，完成提升；3 月19 日，完成张拉；4月26 日，完成锁定。经检测，各项指标参数均在设计范围内，钢筋铁骨“天幕”工程完美收官。

收官那天傍晚，金色的落日余晖洒在巨大的银色“天幕”上，反射出柔美的光晕。赵炳陶从场馆下方凝视这壮观的景象，感受自然之美与人工之美的相互辉映，脑海中出现了一个名字：“结构的颜值巅峰。”

2020 年5 月，喜讯传来，国家速滑馆以最高分148.5 分荣获 “2019 年度中国钢结构金奖年度杰出工程”大奖，这是国内钢结构行业的最高奖项，每年不超过3 个。此前获得年度杰出工程大奖的还有北京大兴机场综合航站楼、中国尊大厦等项目。

（摘自《瞭望东方周刊》，本刊有删节，视觉中国图）

冬奥运动员脚下的冰，有很多奥秘。

一块合格的短道速滑冰场，要求运动员过弯道时，冰刀在冰面刮出的雪花落下来不是冰碴子，而是雪沫状的。一条专业的冰壶赛道，制作表层“冰点”的时间是45 秒才算标准。花样滑冰赛场的冰要冻到5.5 ～ 6 厘米厚，才不至于被冰刀的力量扎透。

在冬奥场馆里，制冰师是最了解冰的奥秘的人。全世界范围内，顶级的制冰师不超过20 人。刘博强是一位中国制冰师，他的工作是在首钢园国家冬季运动训练中心，制作、维护用于国家队训练的4 块专业运动冰场。他常常觉得，自己仿佛在玩一场特殊的解码游戏。冻冰、修冰、化冰，就像一次次通关升级。

解开密码的钥匙，就藏在冰场里。

冰场的“密码”

首钢园国家冬季运动训练中心冰壶馆是刘博强最熟悉的地方，在这里，每两周他就要进行一轮封闭制冰。制冰期间，他要随时检查制冰系统的数值，观察室内外湿度和温度，记录冰场的厚度、平整度和滑度，对冰场进行维护。

“一名合格的制冰师，需要掌握冻冰、修冰、融冰的全部技能，这里面的讲究与门道实在是太多了。就拿冻冰来说，冰场的底部是混凝土的硬质地面，在冻冰之前，需要用洗地机把上面的杂物、尘土等全部清除，围绕冰场的板墙缝隙需要全部堵死，防止浇冰时渗漏出去。之后，制冰机组开机，给地面慢慢降温，除湿机和空调机开机，降低室内的温度与湿度。”当地面温度测得0℃以下时，制冰师就可以开始浇冰了。根据他的经验，一块冰场冻冰正常需要8 ～ 10 天。“这个时长冻出来的冰是最结实的，不容易裂开。”

冻冰是最考验制冰师技术的环节。在冻出8 ～ 10 毫米厚的底冰后，制冰师需要驾驶冰车把冰面的杂质刮干净，再把一种环保白漆混合纯净水，装进特制机器形成雾状水，用喷枪一点一点地均匀喷到冰面上。接着喷射雾状水冻出1.5 ～ 2毫米厚的冰，将白漆冰封住。

在这个过程中，制冰师还要把冰球、冰壶、短道速滑等不同赛事项目所需的标识点线画出来，把各类场地的Logo 冻在冰层里。完成这些工作后再加大浇冰力度，冻出符合不同项目要求的厚度。