2022北京冬奧會“冰絲帶”的外觀核心：玻璃幕墻BIM深化設計及構件加工

針對國家速滑館項目天壇輪廓玻璃幕墻施工，利用BIM技術，在深化設計階段、構件加工階段、施工階段，基于掃描復測和BIM參數化設計，使模型數據傳遞至加工生產，保證了幕墻龍骨高精度調節和玻璃容差安裝，實現了幕墻精準高效施工。

01主體結構BIM掃描復測

待屋面索網張拉、屋面臨時配重加載、環桁架支座鎖定依次完成后，依據幕墻索實際定位對S形鋼龍骨進行深化，此時主體結構相對穩定。根據現場實際情況下料加工S形鋼龍骨，幕墻分割線須與S形鋼龍骨中心重合才能滿足建筑效果要求。

主體結構掃描復測是指S形鋼龍骨與幕墻索和環桁架連接點的定位測量。復測工作分2個階段進行：第1階段在屋面索網張拉完成后立刻進行幕墻索平面投影的定位復測工作，驗證屋面索網張拉過程中幕墻索的變形軌跡是否符合理論計算;第2階段在屋面臨時配重加載完成且環桁架支座鎖死后，對幕墻索夾及環桁架預埋件位置進行復測，以確定S形鋼龍骨支座牛腿的尺寸長度及BIM模型是否需調整。

02幕墻龍骨BIM模型

根據S形鋼龍骨的優化結果對建筑外表皮進行重新分割，使分割線能完美匹配S形鋼龍骨，將龍骨、連接件、玻璃面板等生成可加工的模型文件，并對構件進行統一編碼。

深化設計時考慮曲面玻璃幕墻采用單元式安裝，面板及龍骨均在加工廠組裝成型，現場進行螺栓連接固定。最大單元板塊尺寸為4050mm×2 340mm(長×高)，單元板塊上、下邊各設計4組鋁合金連接件，通過螺栓固定到幕墻橫向龍骨上，冰絲帶玻璃管采用現場型材插接安裝。

03幕墻龍骨加工及參數化設計

通過掃描結構實體，生成實測點位模型，依據實際點位進行S形鋼龍骨BIM定位及深化。通過BIM模型將S形鋼龍骨由原來的帶側向彎曲的雙彎構件優化成易于加工的單彎構件，提高鋼結構加工可控性和可操作性，質量更易保障?？紤]幕墻玻璃安裝需求，將M10螺栓的機絲孔開孔大小及位置在170mm×70mm×10mm橫向龍骨BIM模型上體現出來。

將S形鋼龍骨BIM模型通過插件導出為數控設備可用文件，將數控加工技術與數字設計技術對接，實現數據傳遞，保障異形鋼板加工精度。S形鋼龍骨遵循“三點放平”原則，采用仿形胎架、三維坐標法進行構件組裝，并在焊接過程中控制變形。

“冰絲帶”的綠色建造,4.2億升的超級智能溫控冰柜

當前我國距離實現碳達峰目標已不足10年，從碳達峰到實現“碳中和”目標僅有30年左右。因此2022北京冬奧會，我們只建設了一個新館“國家速滑館”。而在這個新館建設中，建設者們從綠色環保角度出發

01環保制冰技術“二氧化碳制冷”

國家速滑館為了降低碳排放，國家速滑館在奧運會歷史上首次采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術。這是目前世界上最環保的制冰技術，它的碳排放趨近于零;同時也是最先進的制冰技術，其冰面溫差可控制在0.5度以內，在奧運賽時，能為運動員創造優異成績提供最高標準、最優良的場地條件。在奧運賽后的運營中，每年可節約近兩百萬度電，為場館的長期可持續發展奠定良好的基礎。

使用相同數量的傳統制冷劑的碳排放量，是二氧化碳制冷劑的3985倍。二氧化碳制冷劑ODP(破壞臭氧層潛能值)為0，GWP(全球變暖潛能值)僅為1。二氧化碳制冷產生的余熱回收后，可以提供70攝氏度熱水用于生活熱水和除濕再生等用途。將來，在“冰絲帶”全冰面運行的情況下，一年可節約大約200萬度電。

02“冰絲帶”的節能設計

① 低輻射頂棚

光潔平整的冰面會產生特有的鏡像反射。為降低屋頂對冰面的熱輻射、以節省制冰能源，反射吊頂提供了另外一個鏡像表面。因此，室內空間的表現不依靠結構的幾何性，而是以控制能源的鏡像吊頂作為冰場的特色，來發展大空間的表現力，這是最適合于冰上場館的設計概念。由此比賽大廳的內部空間充滿有趣的鏡像，呈現前所未有的非物質性效果。

頂棚對冰面的輻射熱負荷高達冰面負荷的40%，可以通過控制頂棚材的發射率來大幅度降低。常見頂棚材料的發射率經常高達0.9左右，在膜材表面噴覆高亮的鋁涂層，可以降低至0.3-0.6。低發射率的頂棚熱損失小，表面溫度通常能夠保持在冰場環境露點溫度以上，從而降低和避免結露的風險。國家速滑館采用發射率小于0.3的鋁覆層膜結構吊頂，以節能設計為目標，同時達成預期的建筑效果。

② 制冰系統熱回收

制冰系統的余熱通過熱泵系統回收，高溫熱水用于生活熱水、澆冰車、轉輪除濕。冷水機組自帶的冷凝熱回收裝置產生低溫熱水，用于融冰槽融冰和冰板基礎中防止凍脹的加熱管。高效的余熱回收系統是冰場節能的關鍵措施。

③ 太陽能光伏系統

國家速滑館屋面外緣設有建筑一體化的太陽能光伏電力系統。藍色的單元電池板自屋頂外邊緣向內側漸變排列，如同正在融化的雪，展現冬季運動的特色。

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