由水到冰，水立方“變形記”

剛剛過(guò)去的元旦，對(duì)于所有為冬奧場(chǎng)館奔忙的人來(lái)說(shuō)是個(gè)大日子：北京冬奧會(huì)全部競(jìng)賽場(chǎng)館于2020年12月31日前全面完工。

國(guó)家游泳中心（水立方）是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)完工改造的場(chǎng)館，也是世界上首次采用智能化技術(shù)建立泳池轉(zhuǎn)換冰場(chǎng)?，F(xiàn)在，它有了一個(gè)新名字——“冰立方”。

時(shí)間回到2015年7月31日，2022年冬季奧運(yùn)會(huì)主辦權(quán)花落北京。按規(guī)劃，水立方將變身“冰立方”，承接冰壺比賽——在全中國(guó)最有名的場(chǎng)館、晶瑩剔透的藍(lán)色膜結(jié)構(gòu)里，招待全球來(lái)客，一切似乎完美。

沒(méi)想到，這個(gè)先入為主的決定讓水立方的命運(yùn)陷入兩難之境：冬奧會(huì)冰壺比賽歷來(lái)都是在混凝土結(jié)構(gòu)上凍冰，如果要在水立方舉辦，只能徹底放棄原有功能，在泳池中澆筑混凝土。

如此一來(lái)，水立方將不再有“水”。

一邊是國(guó)人有特殊情結(jié)的重要的奧運(yùn)遺產(chǎn)之一，是創(chuàng)造過(guò)24項(xiàng)世界紀(jì)錄的“全世界最快的泳池”;一邊是冰壺場(chǎng)地的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際奧委會(huì)的嚴(yán)格把關(guān)和“科技冬奧、綠色冬奧”的莊重承諾。

水還是冰，夏還是冬——這道二選一的艱難命題，橫在冬奧團(tuán)隊(duì)面前。

北京國(guó)資公司游泳中心總經(jīng)理?xiàng)钇嬗孪耄耗懿荒芟奶煊斡?，冬天滑冰，把水立方變成“兩棲”的?/p>

“水冰轉(zhuǎn)換”，這個(gè)奧運(yùn)歷史上前所未有的做法帶來(lái)破局的希望。

世界冰壺聯(lián)合會(huì)給中國(guó)出示了29條技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。那是楊奇勇和鄭方第一次見(jiàn)到冰壺世界通用標(biāo)準(zhǔn)，也是第一次體會(huì)到形勢(shì)之嚴(yán)峻：對(duì)照來(lái)看，水立方幾乎一條也不滿足。

“只能進(jìn)，不能退，沒(méi)有別的選擇?！睏钇嬗抡f(shuō)，我們拒絕混凝土方案，希望給機(jī)會(huì)做水冰轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)。如果不能滿足全部標(biāo)準(zhǔn)，就無(wú)條件服從。

冰壺比賽對(duì)冰面平整度要求極高，每平方米在承受150公斤重量的情況下，冰面變形不能超過(guò)1毫米，據(jù)助理制冰師張金泉介紹：“我們研發(fā)定制可拆裝的鋼結(jié)構(gòu)作為冰下主體結(jié)構(gòu)，為冰壺賽道提供牢固的結(jié)構(gòu)支撐?！?/p>

賽道最下面是鋼結(jié)構(gòu)支撐體系，然后，依次是10厘米輕制混凝土預(yù)制板和兩層各5厘米的保溫層，接下來(lái)又是PE防潮隔離層及無(wú)紡布層，在7厘米的制冰排管及蜂窩支架之上，才是運(yùn)動(dòng)員接觸到的真正冰層。

作為最終冰面的基礎(chǔ)，混凝土板塊兩米之內(nèi)高差不能大于3毫米，全場(chǎng)高差不能大于6毫米，這是拼裝結(jié)構(gòu)安裝誤差的極限。

2019年，科技部聯(lián)合北京市、河北省及北京冬奧組委，會(huì)同教育部、工信部、國(guó)家體育總局等部門成立“科技冬奧”領(lǐng)導(dǎo)小組，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)科技冬奧重點(diǎn)任務(wù)，為北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)提供科技支撐。

清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中建一局、商湯科技等，以及志愿加入的東北農(nóng)業(yè)大學(xué)在內(nèi)的國(guó)內(nèi)頂尖科研力量集結(jié)起來(lái)，在科技部部署下，致力于在冰的內(nèi)部性能和外部影響研究上尋求突破。

2019年底，水立方第一次圓滿完成“水冰轉(zhuǎn)換”，耗時(shí)近60天。2020年12月，第二次“水冰轉(zhuǎn)換”的結(jié)構(gòu)搭建順利完成，僅用十幾天，達(dá)到“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)的既定目標(biāo)。

大大加速的“水變冰”背后，是智能化改造的加持。

據(jù)了解，第二次轉(zhuǎn)換搭建了由2600根薄壁H形鋼和1570塊輕質(zhì)混凝土預(yù)制板組成的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，每根（塊）鋼梁和混凝土預(yù)制板都有自己的“數(shù)字身份”，在轉(zhuǎn)換施工中，可以精準(zhǔn)高效地將每個(gè)構(gòu)件復(fù)位。在施工過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)與施工測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，極大提高了安裝精度。

楊奇勇說(shuō)，“‘水冰轉(zhuǎn)換從暢想到現(xiàn)實(shí)，離不開中國(guó)科技力量的支持?！?020年11月27日，水立方冰壺場(chǎng)館改造工程順利通過(guò)完工驗(yàn)收。

（摘自《科技日?qǐng)?bào)》1.4）1F3890C3-8A7A-49C8-B0DE-876920586D0F