2015年北京申辦冬奧會成功之後，位於國家奧林匹克體育中心的原曲棍球場和射箭場需要拆除，為冬奧會國家速滑館騰空場地。2016年，北京規劃和自然資源委員會主持了國際設計競賽來選擇國家速滑館的設計方案，2016年7月22號，他和其他參與設計的建築師一起登上奧林匹克塔看場地，望著曲棍球場和射箭場，他揮手告別，心想“我一定要在這裡再做一次設計”。而五年之後的2021年，嶄新的國家速滑館已在這裡拔地而起，它還有一個好聽的名字——“冰絲帶”。
他叫鄭方，是北京市建築設計研究院副總建築師，曾先後負責2008年北京奧運會五個競賽場館的設計，其中就包括國家游泳中心“水立方”和國家網球中心，他也是2022年北京冬奧會國家速滑館、 國家游泳中心冰壺賽場設計總負責人。
“冰絲帶”是怎麼來的
“冰絲帶”的設計理念來自於冰與速度的結合，是以冰場為核心，以綠色節能作為核心目標。
初始設計時，鄭方考慮速度滑冰的場館應該像冰糖葫蘆。所以2016年8月的第一張草圖，有一個裝有冰場的密閉核心，然後有一個透明的像冰一樣的表面，400米的冰道，冰的面積非常大。鄭方想，這像一個巨大的“冰箱”，但如果買一個小點的“冰箱”，是不是就能省電呢？怎麼樣才能做成一個更小的“冰箱”呢？鄭方設計團隊首先把冰場往地面以下下沉一層；另外，因為觀眾席的部分比較高，所以把屋頂的中間部分往下彎，就形成了最早的設計樣式——一個雙曲面下彎的屋頂，而這個下彎的形狀，剛好也是鋼索結構受力最有效率的形狀。
速度滑冰是一項考察運動員力量和速度的運動，怎麼把這項運動和前述的設計結合在一起呢？
在自然界中，水蒸氣通過縫隙會形成捲曲的冰的樣子，於是這個彎曲的冰就成為“冰絲帶”曲面幕墻的創意出發點。堅硬的冰彎曲成絲帶，把速滑運動員在冰上形成的軌跡和建築的立面結合在一起。最早的嘗試是八個線條，沿著屋頂從高處到低處旋轉結合到一起，就形成了這個建築最早的設計概念。
在設計競賽的時候，鄭方想這個建築應該有一個名字，像“鳥巢”和“水立方”一樣被大家喜歡、記住。“冰糖葫蘆”？“冰螺絲轉”？顯然都不太合適。直到從這個建築的模擬動畫中，看到它像絲帶一樣的形狀，“冰絲帶”的名字由此而來。鄭方和設計團隊的同事們都喜歡這個名字，喜歡它剛柔相濟的內涵，並且和“鳥巢”“水立方”放在一起，更像是和奧運會、冬奧會成套的、成系列的場館。
“冰絲帶”的屋頂是怎麼來的
“冰絲帶”的設計概念，包含著建築裏非常複雜的系統，支撐這個建築的鋼結構，就像人的骨骼。
這張圖片裏藍色和藍色中間鋼索網的部分，就好像是一個超級大的網球拍。如果把“網球拍”的線繃緊，就變成了一個有張力的形狀，就形成了屋頂。屋頂南北方向，長的地方差不多有200米，短的方向也有125米。鋼索的總長度有19公里長，是當今世界上最大規模的單層雙向正交馬鞍形索網屋面體育館。
要安全地跨過這樣一個跨度，需要高效地使用鋼索，讓它既安全又有效率。最終鄭方設計團隊計算屋頂的鋼索總共要使用537噸鋼材，這是一個什麼概念呢？“冰絲帶”使用的鋼材，差不多只有普通體育館屋頂鋼結構的1/4。用更少的鋼材來跨過這麼巨大的空間，鄭方説：“這是面對未來設計和建造的一個方向，即用更少的材料來實現更高的效率。”
“冰絲帶”幕墻要邁過的坎兒
有了屋頂，建築立面上彎曲的表面就要成為“冰絲帶”的幕墻。普通大樓使用的玻璃都是平板的，為了實現“冰絲帶”動感的效果，需要使用非常小的半徑的彎曲，它的直徑只有三十五厘米，這在工藝上是非常大的挑戰。
為了確保安全，需要用兩層彎曲的玻璃，把它們用膜複合在一起，並且表面上要有中國傳統的冰花圖案，這個過程代表了當今建築幕墻所能使用的最先進的工藝水平。
在玻璃幕墻差不多安裝完畢的時候，鄭方在現場看著裏面藍色的內核和外面透明的表面，與最早的設想幾乎完全一樣。陽光透過彎曲的玻璃灑進場館，鋼索和彎曲的S型幕墻的鋼龍骨充滿韻律感。站在這裡被光線環繞著、包圍著，光芒四射。人們笑著説“冰絲帶”裏一個新晉的網紅打卡點誕生了！
“冰絲帶”在制冰上有啥創新
場館中白色的內圈，就是冬奧會400米大道的比賽冰場，從冰場開始，圍繞冰場的觀眾看臺就好像是冰場在慢慢地融化，到了外圍就“變”成了藍色的水。
在冰場裏面，埋設了大約120公里長的不銹鋼管道，裏面運行著高壓二氧化碳。家用空調經常使用氟利昂來做製冷劑，但氟利昂對環境的影響是非常大的。傳統上，冰場使用的一種製冷劑叫R507，但它對全球變暖的影響也是非常大的。為環境考慮，“冰絲帶”採用了天然工質的製冷劑二氧化碳，這是世界上第一個使用二氧化碳直冷系統的大道速滑館，也為未來更多的冰場提供了一個嶄新的技術路線，為世界範圍內應對未來的環境變化提供了場館層面的示範。
冬奧會後“冰絲帶”場館內可以全部用冰面覆蓋，形成12000平方米大的冰面。鄭方説：“雖然它沒有昆明湖和後海那麼大，但是在這麼大的一塊冰上面，如果場內的人‘坐’的稍微緊湊一點，一起‘吃火鍋’，差不多可以坐下1萬人；如果滑冰，可以容納2000到3000人。”
“水立方”是怎麼變成“冰立方”的
新建一個場館，可以選擇做一個更小的“冰箱”來節能，用更高效的鋼索結構減少材料消耗，選擇環保的天然製冷劑。但如果使用2008年已有的場館來做冬奧會，怎麼樣才能實現可持續的目標呢？
“水立方”變身“冰立方”，這是鄭方設計團隊在冬奧會場館建設中的第二個故事。
“水立方”，一個書寫傳奇的地方。2008年北京奧運會，國家跳水隊運動員郭晶晶和吳敏霞在這裡完成了教科書般的一跳，得到女子3米跳板金牌。來自全世界的奧運健兒在這裡打破了21項世界紀錄，被稱為“最快的游泳池”。
2022年北京冬奧會和冬殘奧會要在“水立方”舉辦冰壺和輪椅冰壺比賽。傳統上冬奧會冰壺比賽的場地都是在永久的混凝土地板上制冰來形成的，所以在當時申辦冬奧的方案中也計劃在“水立方”裏建造永久性混凝土的冰場。可那樣的話，2008年北京奧運會上“最快的游泳池”和“水立方”的傳奇也將隨風而逝。鄭方決心要通過科技創新的力量，實現冬季和夏季自由轉換的“冰立方”、“水立方”。
2016年4月，鄭方和“水立方”的同事們到瑞士巴塞爾看世界冰壺錦標賽，那是他第一次到現場看冰壺比賽。那次世錦賽採用了一種可以移動的制冰管路，當鄭方看到移動管路的時候，他想以我們國家現有的工業化建造和智慧建造積累的經驗，再加上可移動拆裝的制冰管路，一定能找到技術手段實現“冰立方”、“水立方”冬夏季自由轉換的目標。
鄭方與世界冰壺聯合會的技術官員溝通了這個想法，但他們對可移動冰場充滿疑問，因為冬奧會從來沒有在這樣的環境裏進行過。好在世界冰壺聯合會主席表示支持鄭方去做實驗。他説：“你們可以去嘗試，我喜歡‘水立方’，它是一個傳奇的場館。”
上面記錄了鄭方團隊把游泳池轉換成冰場的過程，它需要有精確、堅固的游泳池裏面的結構來支撐作為冰場的建造基礎。只有採用工業化的方式精確地安裝表面和制冰體系，才有一個穩固的基礎，才能和冬奧會傳統冰場的性能進行比較。在這樣一個系統上製造了最高標準的冰場，並且還用了一場實地的比賽去檢驗它。
因為水蒸氣會揮發，游泳池是一個高溫高濕環境；冰場則是相反的環境，溫度很低非常乾燥。鄭方和同事們需要把“水立方”的空氣環境轉換成冰場的環境，他們對“水立方”的環境進行了測試，增加了全智慧控制系統，讓冰場的環境和游泳池的環境之間可以轉換。它不僅僅可以為冬奧會比賽動態地調節環境，在冬奧會比賽之後仍然可以長期節能綠色地運行。
通過設計組和科學家們共同的努力，從“水立方”到“冰立方”從游泳池到冰場，這個能夠在夏季與冬季場景間自由轉換的目標實現了。
從2008年到2022年，北京這座世界上第一個“雙奧之城”發生了許多變化。鄭方表示，如果2008年北京奧運會場館是城市發展的象徵，成為了一個個地標性建築，那麼2022年國家已經建立了完整的面向環境的價值觀和價值體系，場館設計團隊就是要通過科技創新，通過場館設計展現面對環境的態度，面對未來的態度。這就是北京冬奧會為未來奧林匹克運動，為未來城市發展做出的示範。
參考資料：《開講啦》、《面對面》
