自主创新铸就科技奥运(组图)

建设中的“鸟巢”国家体育场
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“鸟巢”工地上，工人正在焊接难度最大的异型弯扭钢构件

　　本报讯 (记者　赵耕 李砚洪) 两年后，2008年8月8日，第29届奥运会的熊熊圣火，将在全世界注视之下，在全场91000名观众的欢呼声中，在俗称“鸟巢”的国家体育场点燃。

　　91000人。相当于北京丰台体育中心足球场——现北京国安队主场所能容纳观众数的3倍。相当于雅典奥林匹克综合体育场——2004年雅典奥运会主体育场所能容纳观众数的近2倍。相当于德国慕尼黑安联体育场——正在举行的第18届世界杯足球赛主体育场所能容纳观众

数的将近1.5倍……9万多观众坐在一起，怎么让他们感觉舒适？怎么让他们获得好的观赛效果？万一出现紧急情况，用什么方法快速、安全地疏散？

　　从奥运会开幕到闭幕，短短17天，北京将迎来世界各地数以千计的官员嘉宾，数以万计的运动员和记者，数以百万计的观众。我们的奥运场馆设施，能不能让所有运动员充分发挥竞技水平，让所有观众安全、满意地欣赏比赛？

　　这些问题摆在奥运场馆建设者面前，考验着中国人的科技水平、设计能力。

　　依靠着自主创新，中国人以充满科技含量和想像力的设计，出色地解决了场馆建设中的诸多问题。

　　创新设计:

　　让观众满意看比赛

　　“鸟巢”的看台，是为了让观众得到最好观赛效果而特别设计的。

　　大多数体育场馆，并不十分讲究看台的设计。而“鸟巢”的看台，却被设计得像个边缘高低起伏的“碗”，是环抱着赛场的收拢结构，而且上下层看台之间有一部分交错。这样一来，无论观众坐在“鸟巢”的哪个位置，和比赛场地中心点之间的视线距离都在140米左右。

　　一般大跨度体育场馆，屋顶看上去很杂乱，观众抬起头看到的是屋架、风管、爬梯、各种设备管道……既不美观又容易分散注意力。而坐在“鸟巢”的观众席向上看，除了蓝天白云，只能看到一层薄薄的白色“窗棂纸”——那是“鸟巢”屋顶双层膜结构的下层。这层半透明的PTFE膜像家庭装修中的吊顶，遮蔽了错综复杂的钢结构屋顶和屋架内的设备、管道，观众视线内没有任何杂乱的物体，无形中就会把目光都聚焦向场内的赛事。

　　9万多人同时观赛，现场的声音之嘈杂可想而知，如果场内没有良好的吸声材料和声学效果，无论运动员还是观众都将很难听清场内的广播。“鸟巢”的下层膜采用吸声膜材，能起到声学吊顶的作用，配合钢结构构件上设置的一些吸声材料，以及场内使用的电声扩音系统，使“鸟巢”内部的语音清晰度指标指数达到0.6——这个数字完全能保证坐在任何角落的观众都能清晰收听到场内广播。

　　8月的北京，天气炎热，91000人坐在一个体育场里看比赛，如何增加其舒适度？

　　“鸟巢”的中方设计师们经过多次论证，借用了流体力学设计中的一种计算机CFD模拟方法，对“鸟巢”的观众席进行了热舒适度、风舒适度的模拟分析实验。它可以精确模拟出“鸟巢”的钢结构和膜结构，模拟出91000人同时观赛时的自然通风状况，并计算出每个区域的观众能感受到的温度和湿度气流速度，在图纸上用不同颜色标示出来。现在，“鸟巢”所有的通风设施，都是按照这个模拟分析对外国设计师的图纸进行调整优化的结果。无论观众坐在上层看台还是下层看台、普通座位还是VIP席，都能享受到自然光和自然风，达到较好的舒适度。

　　“鸟巢”的观众席里，还为残障人士设置了超过200个轮椅位置。相比普通座椅，这些轮椅座席的高度都作了提升，以保证和普通观众有一样的视野。而对于听力和视力损伤的观众，将提供助听器和比赛解说无线广播系统为他们服务。这些科技手段的运用，让在“鸟巢”观赛的所有人都能平等地享受体育带来的乐趣。

　　创新设计:

　　让运动员充分发挥水平

　　既然是赛场，怎样让来自世界各地的健儿们能充分发挥竞赛水准、取得最好成绩，无疑是奥运场馆设计的核心问题。

　　东四环边上有一座体育馆，洁白的圆形屋顶让它看上去既像一枚微张的蚌壳，又像一个倒扣的斗笠。这就是新建的北京工业大学体育馆，第29届奥运会羽毛球和艺术体操比赛将在这里进行。

　　了解羽毛球的人都知道，这个项目对于场馆内部的空调设计有着特殊要求，因为空调带来的风速和风向问题会直接影响到运动员的成绩。去年底在美国阿纳海姆举行的第十四届羽毛球锦标赛，由冰球馆临时改成的赛场大开着空调，风向还在随时变化，球路变得难以掌握，结果每个运动员都在抱怨:“我不知道风是往哪一个方向吹……”

　　北工大体育馆是由华南理工大学建筑设计院自主设计的。为了寻找到最适合羽毛球运动的场馆设计方案，中国设计师们四处“取经”，考察了雅典奥运会、巴塞罗那奥运会甚至1960年罗马奥运会的运动场馆，参观了国家体育总局的国家队羽毛球训练馆，还跟着国家队到英国参加了去年初的全英羽毛球公开赛……但是，这些场馆的设计不是不适合羽毛球比赛，就是不可复制——

　　雅典古狄奥林匹克综合体育中心因为同时承担奥运会现代五项比赛任务，场馆设计并不完全符合羽毛球运动的要求；伯明翰英国国家室内体育馆的场地设计倒是非常方便羽毛球比赛使用，可人家全英羽毛球公开赛是在3月份，压根儿不用开空调，而奥运会是在8月，不开空调是不可能的；国家体育总局羽毛球训练馆的设计非常好，空调是通过天花板上许多密密麻麻的送风孔出风，完全不影响比赛，但这种设计只能用于小型场馆……

　　华南理工大学的设计人员跟国家队的李永波总教练以及林丹、张宁等队员交流，问他们，哪次大赛的场馆设计完全符合羽毛球运动要求，让人挑不出一点毛病的？大家都说，印象中还真没有。——这也难怪，目前世界上所有能举行大赛的高水平体育场馆，几乎没有哪个是为羽毛球比赛专门设计的。

　　没有可供借鉴的先例，只能靠中国人自己想办法。

　　经过多次论证，决定采用观众席席下送风的空调设计，也就是看台内增设空调送风管道，让凉风从观众的座椅下面吹出来。每两个座位下面，有三个直径各13厘米的送风口，整个体育馆中，这样的送风口共有1万多个。

　　采用这样的设计有两个好处:首先是降低了风速。风速大小与出风管道的横截面积是成反比的，把一个出风口“分解”成了1万多个出风口，风速当然就小了；其次是避免了空调风向对场上运动员的影响。一般体育馆空调的送风管道是在屋顶，风从上面吹下来，再吹向四面的观众席，冷气在由上面转向侧面的过程中会形成一个涡旋气流，影响到羽毛球的飞行线路，现在将出风口设计在观众席下，回风口设计在两层观众席之间，就避免了涡旋气流的产生。

　　席下送风，说起来容易，做起来却有点难。体育馆观众席的下方，实际上是观众集散大厅，洗手间、休息室和许多功能用房都设在那里，空调管道要从这些房间上面通过去。而北工大体育馆的独特外观要求建筑物不能太高，如果在屋顶加上管道，会让这些房间的使用空间变得更加矮小，何况这些房间功能不同，本身也需要不同的管道。为了避让开送风管道，同时让有限的空间得到最大的利用，中国设计师们反复修改，最终的设计方案与最初图纸相比，几乎所有房间的位置都挪了一遍。

　　不仅在空调上下功夫，连每一扇门的位置都经过精心考虑。在最初的图纸上，为了疏散方便，休息大厅的门和观众席的门都是两两相对的。后来有专家提出，比赛的时候如果两扇门同时打开，会形成穿堂风，影响场上比赛。设计师们马上作了修改，把门的位置错开了。

　　经过种种改进，现在，羽毛球馆内的风速可以控制在0.2米/秒以下，完全符合国际羽联的要求。除了保证运动员能发挥最佳的竞技水平，也能保证观众席的舒适度——观众席的温度在25℃至27℃之间，场内则是26℃到28℃。

　　依靠自己的智慧，中国人成功解决了困扰国际羽坛多年的“老大难”问题。

　　创新设计:

　　消除大赛的安全隐患

　　奥运会这样的超大型国际赛事，动辄数万人聚集，疏散设施一定要足够安全合理。

　　环绕“鸟巢”四周，有12对非常醒目的钢结构大楼梯曲曲折折向上延伸，它们是通往上层看台的必经之路。去过

　　这些楼梯每个都有60多米长，一端连接上层看台的集散大厅，一端连接下面的平台，中间没有任何出口。散场的时候，大家都在向下走，人流密集，万一有走在中间的人绊倒了，会不会引发恐慌，造成观众的踩踏？

　　中方设计单位特意找到一家专业公司，采用专用软件对大楼梯进行了非正常状态下的疏散模拟分析，并根据结果改进了大楼梯的设计:首先，将原来一通到底的大楼梯改成一段一段的弯折形状，实际上是把大楼梯分割成了若干部分，防止观众万一摔倒后连续滚落；其次，全程安装摄像头，并有管理人员进行监控，一旦出现问题，马上有管理上的联动，可以临时封闭某一个区域，避免事故发生；再次，每个大楼梯中间都增加了一排扶手；最关键的改动，是增开了紧急疏散通道，把大楼梯和下面的楼层连接起来，这些通道平时不用，一旦发生紧急情况，通道将被打开，走在大楼梯上的观众可就近从其它楼层疏散出去，工作人员也可通过紧急通道迅速进入大楼梯进行疏导或营救。

　　经过改进之后，一旦发生紧急情况，能保证在最短时间内把“鸟巢”内部的所有观众疏散出去。根据计算机模拟结果，把“鸟巢”内部的观众全部疏散出去只需约14分钟；而今年北京国安主场对阵山东

　　奥运场馆建设中这些人性化的细节设计，反映的既是一种人文关怀，同时也是科技水平、创新能力。所有的人文关怀，都是通过创新设计、科技手段来实现的。

　　“人文奥运”的背后，一样折射着自主创新的光芒。