举办奥运会需要哪些配套设施(冰立方丨最浪漫的“泡泡”最稳固的结构)

来源：中国三峡集团

2月11日，中国男子冰壶队以5比4战胜实力相近的丹麦队，迎来北京冬奥会首胜。

北京冬奥会开幕后，从“水立方”变身为“冰立方”的国家游泳中心，成为全球冰壶运动员巅峰对决的绝佳舞台。昔日“水立方”中波光粼粼的蓝色泳道“变身”为4条晶莹剔透的冰壶赛道，“水立方”变为“冰立方”，融入了大量高科技元素，也蕴含了当年参建人员的奇思妙想和辛苦付出，见证着三峡与奥运的缘分。

时间回到本世纪初。冰立方所在的奥林匹克公园区域还只是一片面积不到20平方公里的平房聚集区。紧接着，这里成为工地，成为赛场，成为景区，最终成为这座城市的新地标。

当年全过程参加“水立方”建设管理的工程师王武斌见证了这里的改变。

01 用现代科技造“泡泡”

有人说，水立方是世界上最令人叹为观止的“泡泡”，看起来又像组装玩具一样轻盈脆弱。

它并不脆弱——“泡沫结构”，这种由空间多面体构成的多次超静定结构是自然界最为稳固的结构。一个多世纪来，众多科学家一再向这大自然中最为寻常又神秘的“完美空间”逼近，却至今没有找到终极答案。

在水立方建成之前，泡沫结构也未有在工程中被使用的先例。全国工程勘察设计大师傅学怡称其为“第34种结构”，因为它完全违背了传统的直线设计，在工程界已有的33种结构型式中难觅其影。

2003年6月，这个晶莹剔透的“泡泡集”一经亮相，便吸引多方关注。加之水立方和鸟巢共同体现出的“天圆地方”理念，也更符合东方哲学观。

走出图纸的方寸之间，挑战接踵而至。工程师要考虑钢构件的排布，考虑机电、水暖、消防，考虑风霜雨雪和地震等极端工况。一通考虑下来，王武斌发现，“为了让水立方蓝图变为奥运精品工程，每个毛孔都要创新。”

水立方采用的威尔―弗兰气泡（Weaire-Phelan bubbles）模型，由12面体单元和14面体单元两种多面体单元组成，虽然可以减少钢材数量，但复杂的结构却带来装配的困难。设计阶段，为产出一张3D蓝图，计算团队就烧坏了好几台电脑。

王武斌在工程与科研之间“穿针引线”。南至浙江大学，北到哈尔滨工业大学，从项目现场结构系统电脑屏幕的监测数据，到清华大学1:3的局部结构模型加载试验，国内最顶尖的院士专家带队组织研究一个个分解的课题，限时拿到一个个科研数据，去复核设计建模计算结果。

当“泡泡集”从实验室转向工地后，问题又出现了：没有设计规范、没有施工标准，钢结构专业队伍拿到图纸，没有人告诉他们该怎么安装。

滞后的工程进度，拖得大家吃不香、睡不着，也迫使王武斌对施工组织进行了反思，“钢结构容许几十厘米的卸载变形，安装时是否有必要按照毫米级误差控制？”

通过谨慎调研与大量计算，科研、设计与施工团队一致为水立方量身定制出“严格控制外墙节点，在内部按照泡沫结构让构件自然对接，预留焊接变形量，逐个排布钢结构”的安装思路。

安装方案一经调整，老师傅的经验便起了关键作用，工程推进速度成倍增长。多少个深夜，王武斌看着几十米高的架子上焊花四溅，“照亮北京夜空满天星辰”。

直到现在，20670根杆件、9830个节点等数据，王武斌还能脱口而出。

2006年4月10日，这座近似埃菲尔铁塔金属框架重量的巨型场馆封顶成功。看着最后一根钢梁缓缓升起，王武斌不由掉下了眼泪，“太多人都不计回报投入水立方建设当中。每一根杆件、每一个框架是怎么搭建的、怎么焊接的，历历在目，一辈子都忘不了”。

02 水立方的锤炼

水立方是一个庞大而复杂的系统工程，它所凝聚起的不仅仅是众多的学科和行业，还有一群来自四面八方的人。

时间回到2001年。

北京申奥成功后，北京市确定了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念，并确定要有两个可以体现这一理念的精品工程，国家游泳中心自然成为其中之一。

彼时，建筑蓝图尚为一张“白纸”。国家游泳中心项目业主——北京市国有资产经营有限公司（以下简称“北京市国资公司”）亟待找到一支具备工程建设管理经验，又能经得起市场考验、具有国内一流管理水平的队伍，统筹各方将“白纸”变为现实。

与此同时，三峡工程“蓄水、通航、发电”目标即将实现。在另一个舞台上证明自己，也是三峡人的使命与夙愿。

2003年1月15日，国家游泳中心建筑设计方案面向全球招标。大约10天之后，作为项目管理团队成员之一，王武斌从三峡工地来到北京，以极高的热情承担起新的角色，了解政府和业主需求、摸排市政规划接口，超常规开展各项工作。

2003年早春，北京。

“非典”肆虐。街道车辆稀少，人们口罩遮面，平日里繁忙的一栋栋写字楼群几乎成为空楼。从办公室到会议室，从上午到后半夜，王武斌和水立方项目管理团队的同事们从进入工地的那一天起，就几乎没有出去过。一晃半年，北京和初到一样遥远而陌生，病毒的威胁也泯然不觉。

日后，王武斌将水立方建设形容成“蹚路”——这是三峡修大坝的工程师们参与的第一个公共建筑，又要以最快的推进速度承担起为其他奥运场馆和配套设施“打前站”的重任。

重担之下，无论是建设条件和程序，还是接口单位的规划，在程序上具有很强的探索性。

千头万绪之际，三峡总公司的领导来到建设现场，与团队过了一个中秋。平日里连睡眠也要压缩的一群人，“奢侈”地看了一场电影。长久重压下欢乐的体验让王武斌难以忘怀，“我们也开始从封闭的自我环境中跳出来，以更开放的心态看待各种问题”。

万事开头难。随着各方组织优化调整，工作机制逐步完善，管理团队摸索出了更加清晰的工作脉络，多方合作也越来越顺利。

完成水立方建设任务后，王武斌带领团队，向市场化程度更高的新能源领域开疆拓土。从此，面对再复杂的局面，他也不缺底气，“还要感谢当年水立方的锤炼” 。

03 一代代人接力的故事

水立方和三峡工程都秉承着与水共生的理念。可在现实中，两个工程却隔着工民建和水电的专业知识壁垒。

一开始，人们甚至很难摸清壁垒的边界。比如水电工程常说的术语“金结”（金属结构），对方听着很新鲜。即便如此，三峡人还是坚定传承了三峡工程、大水电的经验。

事实证明，这步路，走对了。

在基础设计施工中，团队大胆采用三峡工程防渗墙“振冲”工艺，大幅减小了灌注桩桩径，有效节省了投资，提高了工效。

三峡工程创新土建与机电交面、建设与运行“无缝交接”的做法，也被用于水立方招标文件编制当中，保障了有关界面责任划分、暂估价招标等内容的详细与全面。

水立方热身池上布设8条预应力大梁，因严格遵守三峡工程混凝土温控措施，成为无裂缝混凝土……

项目管理团队20多个人，既要负责策划管理，又要承担具体操作的工作，还要进行奥运会功能、北京市政功能的对接，有时候因为过于“较真”，被合作方形容“比业主还业主”。

这份投入与执着，结出了最实在的果实。监测数据表明，水立方实际结构的稳定性、生存力比模型试验结果更加可靠。此后十多年的运行更加证明，水立方结构在各方面远远好于常规钢结构和钢筋混凝土结构。英国《卫报》发表文章，赞誉其为“理论物理学的杰作”；而更让建设者骄傲的是，在世界建筑领域内，从此有了中国人创造的标准。

2011年，国家游泳中心水立方关键技术研究课题获得国家科技进步一等奖，王武斌是15名获奖者之一。

提起荣誉，他很平静。对他来说，更大的成就感来自于水立方作为建筑物本身的价值：被看见、被使用、被记得。

截至目前，水立方已经接待了2700万名游客，举办了超过1600场活动，“很多我们看起来的理所当然，背后是一代代人艰辛的求索。”王武斌说。

在更大的时间跨度中，这是一个“接力”的故事。从自然现象到物理命题再到数学求解，从建筑方案到工程实体，一代又一代人在古老的学科与现代科技中相互激励启迪，打破学科的壁垒，跨越工程的极限，架起了全世界最大的“泡泡”，让这一抹蓝色与我们如此接近。

2021年10月20日，在冰立方不远处的北京奥林匹克塔，中国再迎奥运火种。作为北京冬奥会和冬残奥会官方合作伙伴，三峡集团累计与冬奥场馆达成5100万千瓦时绿色电能交易，助力北京冬奥场馆实现奥运史上首次100%绿电供应。

作为三峡集团新能源业务实施主体，王武斌任职董事长、党委书记的三峡能源，第一时间积极担起绿电供应之责。

夏秋时节，坝上草原。三峡能源石井风电场、康保风电场提前进入“冬奥时间”，加强设备巡检、精益运行管理、增加人员配置，确保绿色风电源源不断，涌向张北柔性直流工程。

在王武斌看来，三峡人虽是以新的角色续写与奥运的“缘分”，初衷却与19年前一脉相承。“我们是和水打交道的水电工程师，对水的建筑有种发自内心的亲近感。冰雪是水的另一种形式，也是三峡工程的根与源。我们以风的能量激扬冰雪，正是善用大自然的力量，为绿色生活赋能的体现。”

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