北京冬奥首钢滑雪大跳台全流程可持续利用关键技术_张利.pdf

建设科技 85一 等 奖2022 年“华夏建设科学技术奖”获奖项目（一等奖）北京冬奥首钢滑雪大跳台全流程可持续利用关键技术 张利2 金洪利1 阮新伟3 谢木才3 朱育帆2 李建辉3 薄宏涛5 王兆村6 马冬豹3 杨霄4 罗刚1 田志红3 窦光璐4 崔邯龙7(1.北京首钢建设投资有限公司，北京 1 0 0 0 4 1；2.清华大学，北京 1 0 0 0 8 4；3.北京首钢建设集团有限公司，北京1 0 0 0 4 1；4.清华大学建筑设计研究院有限公司 1 0 0 0 8 4，北京；5.杭州中联筑境建筑设计有限公司，杭州 3 1 0 0 1 1；6.北京首钢国际工程技术有限公司，北京 1 0 0 0 4 3；7.河北工程大学，邯郸 0 5 6 0 3 8)摘要 聚焦竞技滑雪跳台钢结构体系和关键技术创新基础研究，紧密结合国家发展战略对冰雪竞技比赛体育设施的重大需求，通过产-学-研-用的研发模式，对跳台的选址规划、构件材料、结构建造、坡度设计、雪道检测、功能转化等进行了系统的创新，创建了工业遗产环境下新型赛道设施设计方法和技术体系，成功地完成了世界首例滑雪大跳台永久竞赛设施设计，实现了与工业遗产的完美结合；基于新型特殊性能钢材的大型构件高精度装配建造技术，实现了钢材耐腐蚀性能提升，赛道装配率100%，工期缩短近30%，赛道主体钢结构建造精度达到毫米级；赛时赛道的精准维护与控制技术，首次在国际上实现赛事运营状态下毫米级的赛道基准面控制及厘米级的赛道雪面控制；竞技类跳跃项目的赛道转换与人因分析的场馆全季利用技术，在国际上首次实现了世界杯及以上级别该类项目的赛事赛道结构48小时内转换。该项目成功应用于北京2022冬奥会首钢滑雪大跳台中心项目建设及赛后利用，积极回应了科学办赛理念与奥林匹克可持续诉求，支撑我国运动员在首钢滑雪大跳台2金成绩的取得，为北京冬奥会的顺利举行作出了突出贡献，得到了国际奥委会、国际跳台滑雪等国际组织的高度评价。关键词 滑雪跳台；工业遗产；特殊性能钢；装配建造；赛道转换；人因分析；冬奥会The key Technology of Sustainable Utilization in the Whole Process of Beijing Olympic Capital Steels ski jumpZhangLi2,JinHongLi1,RuanXinWei3,XieMuCai3,ZhuYuFan2,LiJianHui3,BoHongTao5,WangZhaoCun6,MaDongBao3,YangXiao4,LuoGang1,TianZhiHong3,DouGuangLu4,CuiGanLong7(1.Beijing Shougang Construction Investment，Beijing100041；2、Tsinghua University，Beijing100084；3.Beijing Shougang Construc-tion Group，Beijing100041；4.Tsinghua University Architectural Design and Research Institute，Beijing100084；5.Hangzhou Zhonglian Zhujing Architectural Design，Hangzhou310011；6.Beijing Shougang International Engineering Technology，Beijing100043；7.Hebei University of Engineering，Handan056038)Abstract:Focusing on the basic research of steel structure system and key technology innovation of ski jump,combining with the national development strategy and the great demand of sports facilitiesof ice and snow competition,through the r&D mode of production-learning-research-application,systematic innovations have been made in site planning,component materials,structure construction,slope design,ski run detection,function transformation,etc.,the design method and technical system of new-type track facilities under the environment of industrial heritage were established,and the design of the worlds first permanent ski jump facility was successfully completed Based on the high-precision Assembly Construction Technology of new special performance steel,the corrosion resistance of steel can be improved.The assembly rate of Racetrack is 100%DOI:10.16116/ki.jskj.2023.11.01986 建设科技特 别 关 注The Special Focus“华夏奖”专刊,the construction period is shortened by nearly 30%,and the construction precision of main steel structure of racetrack reaches millimeter level The precision maintenance and control technology of the track during the race,the first time in the world to achieve the operation of the track under the millimeter-level control and the centimeter-level control of the track snow;In the world,the track structure of the World Cup and above has been changed within 48 hours for the first time in the world.The project was successfully applied to the construction and post-competition utilization of Shougang Ski Jump Center in Beijing 2022 Winter Olympic Games,supporting our athletes in the Shougang Ski Jump 2 gold results,for the smooth holding of the Beijing Winter Olympic Games has made outstanding contributions,it is highly regarded by international organisations such as International Olympic Committee and international ski jumping.Keywords:Ski Jump;industrial heritage;special performance steel;assembly and construction;track conversion;human factors analysis;Winter Olympics首钢滑雪大跳台坐落于北京石景山首钢老工业园区北区，是北京2022冬奥会北京赛区唯一的雪上竞赛场馆，这一项目最早在2017年1月13日选址首钢工业园区后启动。在国际雪联专家的支持下，北京首钢建设投资有限公司联合清华大学、清华大学建筑设计研究院有限公司、北京首钢建设集团有限公司、北京首钢筑境国际建筑设计有限公司、北京首钢国际工程技术有限公司、河北工程大学等技术团队研发并应用了首钢滑雪大跳台全流程可持续利用关键技术。2019年11月，首钢滑雪大跳台竣工验收。在北京2022冬奥会期间，首钢滑雪大跳台成功举办了男子、女子单板滑雪大跳台与自由式滑雪大跳台项目，共产生4枚金牌，中国运动员谷爱凌、苏翊鸣分别在此夺得1枚金牌。在北京冬奥会、冬残奥会总结表彰大会上，首钢滑雪大跳台“雪飞天”在总书记讲话中得到肯定，是“造福人民的优质资产”之一。1 主要创新成果1.1 创新成果一：基于人因分析的永久滑雪大跳台竞赛设施设计创新（1）首创了世界第一个永久跳台赛道设计，支撑了运动员竞技水平的提升。此技术旨在确定世界首个永久跳台赛道的技术规格（见图1），以解决以往临时赛道尺寸偏小、运动员发挥受到限制的问题。此技术包括赛道剖面曲线和FOP各区域几何规格两个方面。相较于上一届平昌冬奥会的滑雪大跳台赛道剖面曲线，首钢赛道剖面曲线的出发区高度增加15.5m，起跳区高度增加7m，赛道总长度增加60m。首钢赛道剖面曲线的规格更高，面向该项运动的未来发展（见表1、表2）。（2）首创世界第一个结合工业遗产的奥运场馆赛事组织设计，支撑了运动员、教练员、裁判员、转播工作者等利益相关方的赛时体验的提升。此技术旨在利用人因分析，适应性结合工业遗产形成的客观条件，实现奥运场馆首次与工业遗产零距离衔表1 首钢赛道与平昌赛道竞赛剖面曲线对比表出发区高度(m)起跳区高度(m)赛道长度(m)首钢赛道53.117.0190平昌赛道37.610.1130差值+15.5+7+60表 2 首钢赛道与平昌赛道FOP规格对比表出发区起跳区落地区结束区长(m)宽(m)长(m)宽(m)长(m)宽(m)长(m)宽(m)首钢17.61087.619-2344.823-304030平昌6.4678.710-1437.4203020差值+11.2+4+8.9+9+7.4+3+10+10图1 国际雪联FIS赛道认证书 接的突破，并有效提升各利益相关方的赛时体验。此技术关注对滑雪大跳台项目赛时体验至关重要的运动员出发区视域、裁判塔界面设计、转播角度设置、风环境控制和赛事组织的路由布局。本项目成果竞赛设施手册 Overlay Book是奥运历史上第一个与工业遗产结合的奥运竞赛设施手册，是此类设施赛事组织的新标准。建设科技 87一 等 奖课题组借助深度学习技术，对比赛期间运动员在出发区准备阶段的头部姿势进行逐帧识别和估计，结合360 影像，实现了运动员第一人称视角的重建。相比于平昌滑雪大跳台，运动员在首钢滑雪大跳台出发区的视角更多地集中在水平正前方，眺望远处的工业和城市景观（见图2）。项目塑造的开阔视域和多层次景观帮助运动员在出发前更好地调整状态。本项目首创封闭式裁判塔设计，并选用曲面玻璃界面设计，一改过去临时赛道露天的裁判条件，在提升裁判员赛时安全性与舒适度同时，最大限度优化裁判观赛视野，避免结构可能带来的视野死角（见图3）。图 2 运动员出发前头部姿势估计与第一人称视角重建图 3 裁判第一人称视角下裁判塔界面设计比较（右为曲面玻璃）图 4 转播镜头分析与场景设计 本项目