雪上運動場館群山地設計技術初探
——以北京2022 年冬奧會與冬殘奧會張家口賽區古楊樹場館群為例

張利 張銘琦

1 清華大學建筑學院

2 清華大學建筑設計研究院有限公司

1 張家口賽區總體空間布局

1 項目背景

北京2022年冬奧會與冬殘奧會分為北京、延慶、張家口三個賽區。張家口賽區核心區位于河北省張家口市崇禮區太子城及其周邊區域，規劃占地約11km2，分為云頂滑雪公園、古楊樹場館群以及太子城冰雪小鎮三個組團。云頂滑雪公園利用現有云頂滑雪場改造而成，承擔自由式滑雪與單板滑雪比賽；古楊樹場館群為新建場館群，承擔跳臺滑雪、越野滑雪、北歐兩項與冬季兩項滑雪比賽；太子城冰雪小鎮規劃建設是集交通、住宿、購物、餐飲、會議、展示、教育、康養、醫療等功能為一體、以冰雪為特點的旅游小鎮，賽時為冬奧會與冬殘奧會提供功能保障服務，賽后帶動該地區的可持續發展。

古楊樹場館群位于張家口賽區核心區南部，距離太子城高鐵站約2.3km。古楊樹場館群為新建大型雪上運動場館群，集中了國家跳臺滑雪中心、國家越野滑雪中心、國家冬季兩項中心、張家口山地轉播中心與山地電視轉播間四個奧運場館，以及冰玉環、技術官員酒店、山地運維中心、蓄水池、直升機停機坪等重要永久配套設施，還有超過3萬m2的板房、篷房、集裝箱、看臺等臨時設施。

古楊樹場館群是歷屆冬奧會中最為集中的雪上運動場館群，一方面，集中建設大量永久設施與臨時設施有助于資源高效集約利用，對賽事舉辦、場館投資及后期運維等都非常有利；另一方面，對生態環境保護、規劃設計、施工建設、交通組織等提出了巨大挑戰。

不可否認的是，此次申奧成功前，我國冰雪運動的狀況是冰強、雪弱，與之對應的場館建設亦是如此。古楊樹場館群所涉及的跳臺、冬兩、越野等運動，在此之前國內連一座符合奧運比賽標準的場館都沒有，大部分國內運動員甚至不具備參賽資格，實現“辦賽精彩、參賽出彩”的目標任重而道遠。雪上運動場館群的規劃設計工作對于國內的設計團隊來說，挑戰主要體現在“首次設計、標準不清、復雜環境、科研創新、統籌協調”方面，限于篇幅，本文主要對適用于復雜山地環境雪上運動場館群規劃建設的設計技術進行分析與總結。

2 山地設計技術實踐

古楊樹場館群主要的山地設計技術包括：復雜環境與裝配式建筑技術、山地交通與市政技術、綠化種植與生態修復技術、可再生資源利用技術、場館全季利用技術。

2.1 復雜環境與裝配式建筑技術

古楊樹場館群地處山區，占地約420ha，包含三條山谷。建設用地的最小高程為入口區的1 620m，最大高程為跳臺出發區的1 771m。其中，國家跳臺滑雪中心高程為1 635～1 771m，國家越野滑雪中心高程為1 636～1 722m，國家冬季兩項中心高程為1 657～1 720m（殘奧賽道高程為1 646～1 677m）。

2 全景鳥瞰

3 古楊樹場館群總體規劃圖

業主：張家口奧體建設開發有限公司

建設地點：張家口市崇禮區

建筑設計：清華大學建筑設計研究院有限公司

聯合設計：北京城建設計發展集團股份有限公司、Renn Architekten、北京市勘察設計研究院有限公司

項目負責人：莊惟敏、張紅（國家冬季兩項中心）；

張利、張葵（國家跳臺滑雪中心）；

張利、張葵（國家越野滑雪中心）

設計團隊：莊惟敏、張維、張紅、龔佳振、趙婧賢（國家冬季兩項中心）；

張利、張銘琦、張葵、姚虹、王沖（國家跳臺滑雪中心）；

張利、張葵、吳雪、潘睿、張銘琦（國家越野滑雪中心）

總建筑面積：7 644m2（國家冬季兩項中心）；

24 243m2（國家跳臺滑雪中心）；

5 492m2（國家越野滑雪中心）

設計時間：2017.05—2018.05

建成時間：2021.06

攝影：布雷

4 國家跳臺滑雪中心與國家冬季兩項中心

由于山地地形復雜、建設活動較少，故建設單位初次提供的地形測繪圖誤差在數米以上的情況時有發生。由于古楊樹場館群占地大、建設時間緊、重新測繪時間周期較長，設計團隊在設計之初采用GIS技術+無人機航測技術+Rhino數字建模技術，制作了精準的局部場地三維數字模型（精度10cm），不僅對建設單位初期提供的地形圖進行了有效修正，而且場地三維數字模型操作更加方便直觀，為后期建筑工程的精準設計、精準施工打下了良好基礎。

在建筑工程層面，國家跳臺滑雪中心作為古楊樹場館群的控制性工程，工程量最大、建設難度最高。其原因一是工程地處崇禮高海拔的極寒之地，氣候條件惡劣，山形地貌復雜，現場施工條件極為不利；二是跳臺場館本身工程量巨大、建設周期短，而且由于跳臺比賽的特點，要實現自由流動的跳臺形態需要大量的異形建筑構件。因此，在設計之初，設計團隊采用BIM技術與裝配式技術，確保工程在不利的山地建設條件下能夠高質量地完工；在深化階段，將大量雙曲面優化為大量單曲面+少量雙曲面，降低后期幕墻加工與安裝難度。針對跳臺工程的特點，結合BIM技術和多個裝配式系統，實現模數化設計、工廠化預制加工、現場安裝，以減少現場濕作業。國家跳臺滑雪中心整體結構主要采用鋼結構體系，具有代表性的裝配式系統如頂峰俱樂部鋼結構系統、裝配式單元體外幕墻系統、看臺預制混凝土臺階系統、助滑道系統、裁判塔系統等，整體裝配率達到90%。

大型賽事的特點是賽時搭建大量臨時設施以滿足賽時特定需求，賽后則隨之拆除。為避免浪費，古楊樹場館群內的臨時設施采用裝配式技術，通過租用與購買集裝箱房、篷房、板房、腳手架等成熟產品，在場地簡單硬化處理后進行快速搭建，賽后可快速拆除或移至他處循環使用，實現“輕觸式建設”和“對自然最小干預”的設計目標。

5 場地GIS 分析

6 山體建筑三維模型

7 裝配式施工

8 國家跳臺滑雪中心

9 從“冰玉環”看向國家跳臺滑雪中心

另外，由于山地屬于多風環境，而風對雪上運動影響極大，比如正式的跳臺滑雪比賽需要控制風速在3m/s以下。針對國家跳臺滑雪中心，首先對大尺度風場進行CFD模擬，運用GIS技術將需要防風的賽道設置在背風的山谷中段，利用自然山脊形成天然的擋風墻；其次，借助建筑“如意”造型的側翼結構為賽道擋風；最后，通過風洞試驗，對建筑體型進行驗算與修正。通過上述技術措施，大大減少了后期防風網的設置和建筑用鋼量，減少了項目投資。

10 大尺度風場模擬

11 跳臺風場計算

12 跳臺側翼防風設計

2.2 山地交通與市政技術

古楊樹場館群賽時將容納約1.8萬名觀眾與0.6萬名注冊人員，如何在狹窄的山谷空間實現高效的交通組織，是設計團隊需要面臨的挑戰。受方案征集期間瑞士格尼斯公司“奧運環”的概念啟發，設計團隊設計了周長約3km的環形高架步行平臺“冰玉環”。冰玉環分為西半環與東半環，西半環全長2km，寬度為15～24m，平均高度為7m，連接四個奧運場館及技術官員酒店。觀眾使用西半環平臺上的前院區，注冊人員則使用平臺下的后院區，成為冬奧會歷史上首次解決前院區與后院區流線交叉問題的典范。東半環為登山棧道，全長1km、寬度2～4m。

13 “冰玉環”賽后利用愿景

14 防洪渠剖面圖

15 棄土邊坡綠化典型斷面圖

16 生態修復

古楊樹場館群在場地內設置兩條主要車行道路M1與M2路，其他為包括跳臺上山路在內的輔助道路。其中，M1路寬7.5m，連接場館群入口與北側的棋盤梁隧道，可快速通往京禮高速棋盤梁收費站，同時M1路與太子城冰雪小鎮內的4號路、奧運村南路形成賽區環形交通網絡；M2路寬9m，位于冰玉環下，凈高4.5m（以確保大型轉播車的通過），與冰玉環形成立體交通模式。由于地處冰雪地區，場地內所有道路的縱坡皆控制在5%以內。

古楊樹場館群場地狹小、高差變化大、凍土深達2m、市政管線繁多，為有效解決上述問題，設計團隊在M2路下新建了全長2km的綜合管廊。該綜合管廊為水艙、電力艙與電信艙的三艙斷面，分別容納給水管、消防管、中水管、造雪水管、10kV電力管道、通信光纖、轉播、安防等管道，艙內斷面為5.1m×2.9m。為便于管廊的運行和管理，綜合管廊配備逃生口、人員出入口、專用檢修口、吊裝口、排水/消防/通風設施以及檢測監控系統，燃氣管道和污水管道不入管廊。

古楊樹場館群沿M2路設“50年標準、100年校核”的防洪渠，防洪渠分明渠與暗渠。為減少明渠截面，采用混凝土箱型渠，開口寬度為2.5～7m不等，并在其表面做景觀美化處理。賽道內的雨水可順著賽道一側的植草溝排入防洪渠，場地內的雨水則經雨水井、雨水管網后到達防洪渠。在場館群上游冬兩區域設5萬m3蓄水池，下游入口區域設20萬m3蓄水池，起到洪水調蓄的作用。

2.3 綠化種植與生態修復技術

古楊樹場館群的綠化種植與生態修復技術以山地原生態景觀塑造為目標，尊重場地原有地形，盡可能保留并利用現狀植物，減少對林地的破壞；利用本地植被，盡可能強化林地的連續性與整體性，做到新增植被和原始林地融為一體；所有植物材料均采用本地馴化物種，保證苗源數量，確保種植成活率；著重考慮對可視面及破壞嚴重面（如切削山體后的護坡）進行重點生態修復。場地土方施工采用表土剝離技術，施工前首先剝離表土，集中堆放；施工后回覆表土，進行植草綠化。

古楊樹場館群場地內存在很多高大護坡，高度為4～100m。設計團隊采用格賓支護體系、生態袋、無土混合纖維噴播復綠等技術，既保證了山體護坡安全穩定，又能實現生態修復。例如，格賓支護體系填充的地方材料不少于90%，其上可種植綠化。

2.4 可再生資源利用技術

古楊樹場館群的電力系統主要采用風力發電，按照張家口市整體電力規劃，賽區內建筑冬季采暖應采用電供熱系統，不僅使每戶的室溫靈活可控，還能避免火電帶來的空氣污染、顯著減少碳排放，實現“綠色辦奧”。

由于雪上運動場館的人工造雪會帶來大量水資源浪費，因而水資源利用技術就顯得尤為重要。古楊樹場館群為確保雨水的合理利用，遵循海綿賽區的規劃理念，采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”多途徑雨水及融雪水的收集與利用系統：1）人行道采用透水鋪裝，賽道旁設置植草溝；2）地表水經防洪渠流入場館群入口區域的20萬m3蓄水池，蓄水池采用硅砂蜂巢雨水自凈化系統，地表水經此系統處理后可用于冬季造雪、夏季綠化灌溉、景觀河道用水、澆灑道路用水以及沖洗廁所，確保水資源的高效利用；3）所有場館及基礎設施的污水統一排入賽區設置的污水處理站，做到了全收集、全處理與再利用。

2.5 場館全季利用技術

17 國家越野滑雪中心鳥瞰

18 從賽道看向國家越野滑雪中心

19 賽后利用整體功能策劃

20 黃昏下的雪上運動場館群

參照國際經驗，一個運營良好的雪上運動場館群必然要實現四季運營。例如，2012年加拿大溫哥華冬奧會雪上賽區舉辦地惠斯勒的夏季游客數量已明顯超過了冬季游客，成為世界知名的全季旅游度假勝地。古楊樹場館群聚集了眾多雪上運動場館及相關配套設施，冬奧會后，一方面可以繼續舉辦世界級賽事或作為國家隊訓練基地使用；另一方面，繼續向公眾開放，鼓勵市民參與冬季冰雪運動及夏季戶外健身休閑活動，促進其形成健康的生活方式。

古楊樹場館群賽后將打造為全季山地運動體育公園。國家跳臺滑雪中心助滑道系統冬季制冰、夏季使用陶瓷；著陸坡冬季造雪、夏季使用人工植被，從而實現冬季跳雪、夏季跳草，四季舉辦國際賽事，未來還可引進風靡全世界的紅牛攀爬運動；頂部圓環空間可作為展示、觀景、餐飲、會議使用；底部體育場可舉辦賽事開閉幕式、演藝秀、足球比賽、仿真冰冰上表演等活動。國家冬季兩項中心與國家越野滑雪中心除了舉辦賽事及日常訓練外，冬季可讓公眾體驗越野滑雪與射擊運動，夏季借助豐富的山形地貌舉辦斯巴達勇士賽、禧瑪諾車迷節、馬術等活動。冰玉環因其三圈路徑共計10km，可舉辦“奧運跑”及輪滑障礙追逐賽等活動。

3 結語

北京2022年冬奧會與冬殘奧會的成功申辦，對于我國冰雪運動的發展與冰雪場館的建設起到了加速推進作用。當前，眾多符合奧運比賽標準的雪上運動場館工程皆已完工，并陸續舉辦奧運測試活動。設計團隊通過切身的設計實踐，從跟跑、并跑到努力領跑而積累下來的適用于復雜山地環境雪上運動場館群規劃建設的設計技術，為未來我國建設雪上運動場館群及山地公共建筑群提供指導并發揮示范作用，也對未來我國建設更多符合國際標準的雪上運動場館群、實現“三億人參與冰雪運動”的目標，有著重要意義。