陆诗|“水立方”变身“冰立方”，是如何实现的？水立方|冰面|系统|张文元|结构-四川龙网

新华社哈尔滨1月11日电（采访人员杨思琪）2022年冬奥会期间，国家游泳中心“水立方”将变身“冰立方” ，在泳池上搭建可拆装的冰壶赛道，承接冰壶比赛项目。
冰壶运动对冰面质量、场地环境及赛场保障有严苛的要求。国家游泳中心联合哈尔滨工业大学等组建科研团队，按照“水冰转换，双轮驱动”的策略，开展了结构、温度、湿度、照明、声学等方面的攻关和改造，实现了“冰场-泳池”复合型“双奥场馆” 。
“最快可以10至20天完成装配式冰场结构的安装。 ”2015年以来，经过6年多的科研攻关与现场测试，哈尔滨工业大学土木工程学院教授张文元团队创造性地提出了冰水转换赛场的结构方案、设计详图、性能指标和评价体系。

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2021年4月6日，运动员在进行冰壶项目测试活动。新华社采访人员彭子洋摄
张文元介绍， “水立方”变身“冰立方”分为“三步走”：首先是设计结构方案，实现在游泳池里“盖房子”；其次，将设计好的钢架构快速搭建起来，避免对泳池的损伤；最后，再将冰面快速精细调平。
“冰壶是比较‘娇气’的运动，任何微小的振动都会影响冰壶的运行轨迹。 ”为了保障新结构在比赛中的可靠性，哈尔滨工业大学土木工程学院副教授丁勇带领团队设计了结构安全健康监测系统，采用全面感知、智慧控制等手段，实现对冰面影响因素的全过程监控。
这个系统可以实时观测冰面结构的加速度、位移、应变、倾角等详细情况，并将数据实时传导到计算机监测系统中，方便第一时间掌握变化情况。
目前， “冰立方”结构自振频率不低于20赫兹，经过试验不会影响冰壶的运动，已在2019年全国青少年冰壶公开赛等多项赛事中成功应用。
北京冬奥会期间，国家游泳中心“水立方”将转换成“冰立方” ，成为冰壶项目的比赛场馆。新华社采访人员张晨霖摄
张文元说，依托国家重点研发计划“科技冬奥”专项课题，团队已获得国家发明和实用新型专利14项，发表相关论文10余篇。
冰在阳光照射下容易融化，因此“水立方”半透明式的房顶，需要拉上一层可移动的窗帘。哈尔滨工业大学建筑学院教授陆诗亮说，为了找到合适的材料，团队反复模拟、实地试验，最终选择一种厚约0.26毫米的膜材材料，能够有效将游泳馆的高温高湿环境变成冰壶场的低温低湿环境，并降低热辐射对制冰系统运转的负荷。
值得一提的是，这层膜并非一张平整的大网，而是由几百块“小窗户”组成的。 “‘水立方’的外观是水泡形结构的，设计时就临摹出每个水泡，给每块水泡的膜装上小边框，再完好地覆盖在上面，既美观，又精准。 ”陆诗亮说。
未来，国家游泳中心既可以举办国际级别的游泳赛事，也能够举办大型冰上赛事，还可以举办多种大众冰水娱乐活动，真正实现了“水立方”“冰立方”双轮驱动。

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