04版：新闻
本报记者 张群琛
冬奥赛场上，除了飞扬飘逸的“冰丝带”“雪如意”等永久性建筑，大量装配式临时设施也必不可少。量大面广、绿色可循环的临时设施成为冬奥会一项刚需，其安全性能是赛事保障关键。北京建筑大学牵头开展的“科技冬奥”重点专项“北京冬奥会临时设施搭建与运维关键技术”，为临时设施科学与安全运维保驾护航。
该项目开展耐寒周转型临时设施支承架体搭建、装配式临时厕所与污水就地处理回用、临时用房低碳供热与人工环境营造等多项技术研发，并构建严寒条件下临时设施智能监测、预警与大面积高容量架体安全运维平台，建立了临时设施搭建和运维关键技术指标体系等。其相关成果已成功应用于延庆、张家口赛区10项冬奥临时设施工程。
无惧高山严寒 可抗10级大风
清晨5点半，北京建筑大学建筑学院博士生李婧豪和其他同学走出驻地，准备前往延庆赛区的国家高山滑雪中心。作为冬奥临时设施的保障成员，他们已经进入闭环半个多月。每天巡检临时设施情况，实时监控临时设施的状态，发现问题第一时间联系解决。
6点半，他们抵达国家高山滑雪中心。室外气温零下20℃，走下缆车这些年轻人也冻得一哆嗦。“大家打起精神，中午11点有比赛。所有的巡检8点半前必须完成。”身为学姐的李婧豪立刻分派具体任务。
巡检第一站是国家高山滑雪中心竞速结束区的临时看台。李婧豪第一个钻进由钢架体构成的“钢铁森林”中。该架体采用插销式节点构造装配，安全稳定。不过，每天有大量观众在看台上经过，再加上延庆山区的大风，保障人员需要仔细检查每一处细节，确认这些外在因素是否影响节点的稳定性。
除了人工检查，临时看台下方各个角落还装有智能感应器，也在时刻反馈节点状况。巡检过程中，这些感应器是否正常工作，有没有断电等，也需要重点查看。
李婧豪介绍：“看台下方的感应器会实时转送架体的倾角、震幅、重力加速度等数据，如果超过正常范围，就要立刻确定问题点位并处理。闭环半个月以来，虽然延庆赛区最大风力达到10级，但目前为止架体没有发现一次松动现象。”
除了临时看台，延庆赛区的临时用房和临时厕所也是他们巡检的目标。“临时用房包括办公室、评论员席、媒体工作间等。我们主要检测室温、地温、墙温、玻璃温，保证里面的温度和通风都是最佳状态。临时厕所也是重点，正赛以来有些时间段厕所的承载力已经超出了预期，所以厕所使用情况要实时关注，避免出现堵塞等问题。”李婧豪说。
进入闭环以来，李婧豪和同学们每天工作10小时以上，其中三分之一的时间在室外。她告诉记者，“每天小伙伴们都比较分散，尤其是负责结束区临时用房的同学要乘坐缆车才能抵达，而负责临时厕所的同学还需要徒步走雪道才能到达值守岗位。比赛期间，负责临时看台的同学就站在室外，负责临时厕所的同学也是在室外就位，随时查看畅通和水压情况。大家都很辛苦，但这是我们自己的项目，能参与其中看到它们稳定保障着赛事运行，我们都很自豪。”
高性能支承架体可耐零下40℃低温 实时智能监测安全性能
天气晴好，在竞速结束区，一大片远观盘根错节的钢架体如同形状繁复的异形块，在群山雪地间支棱出一种冷峻硬朗的工业美。这些都是比赛临时看台的支承架体。
零下20℃的低温、最大风力10级，支承架体纹丝不动。这离不开北京建筑大学土木与交通工程学院教授张艳霞负责牵头研发的“耐寒周转型高性能临时设施支承架体低温试验技术及临时设施安全评估关键技术”。
她提到：“搭建前，我们要完成架体关键节点在零下40℃低温条件下的试验研究和安全性能评估。首先是材料，我们使用Q355钢材和索氏体不锈钢，这都是可以耐低温的材料。选好材料后，团队模拟零下40℃的低温环境进行试验，验证发现两种材料都能满足低温要求。其次就是临时看台采用了插销自锁式节点构造，不仅牢固，而且方便装卸。”
同时，项目专家组多次深入张家口和延庆赛区建设现场。在冰天雪地的环境中查看临时支承架体实际搭设情况，建立临时设施结构分析模型，结合三维激光和现场监测技术对临时支承架体开展综合评估。完成了严寒、大风和大雪耦合极端天气条件下结构安全性能的预测并提供优化方案。
架体搭建起来，为保障安全使用，北京建筑大学电气与信息工程学院院长郭茂祖团队研发了“严寒条件下临时设施智能物联监测及预警关键技术”。郭茂祖多次前往延庆、张家口赛区调研，在考察当地的风力、天气等条件后，他和团队为滑雪场临时看台、大屏支撑架体、临时摄影平台等安装了应变、位移、倾角、加速度等适应于低温环境的低功耗专用智能感应器，可实时监测、评估临时设施的安全性。
郭茂祖说：“除适应极端天气外，临时设施还考虑到大客流诱发的看台震动等情况，确保比赛期间场地临时设施的结构安全。系统可以实时收集临时设施倾斜、震动等状态的数据，并传到后台智能分析，随时保障赛事安全。”
赛事期间厕所粪污不外运 污水100%原位处理
临时厕所是大型赛事必不可少的重要保障设施，但是冬奥户外场地尤其是严寒山地的临时厕所设置面临很大难题。北京建筑大学环境与能源工程学院教授李海燕说：“常规的临时厕所存在对水源持续供给依赖性强、可循环性差等突出问题，而无水冲厕所卫生条件不够理想，无法满足冬奥严寒山地环境的要求。”
项目要保证临时厕所在冬奥赛区稳定运行，并实现赛事期间污染物零排放。
李海燕带领团队研发了适用于严寒山地环境的装配式厕所及污水处理和回用一体化系统。李海燕介绍，如厕后产生的污染物设计有一整套处理系统。首先要进行干湿两项源分离，粪便部分采用低温微生物原地进行降解，实现无害化和减量化，赛事结束后一次性清运。污水则是通过自主研发的低温微生物，通过多反应区强化膜处理工艺实现污水的高效就地处理，可自循环冲厕回用。这样就能实现赛事期间粪污不外运，污水百分之百原位处理和循环利用。
临时厕所系统可在冬奥会赛区稳定运行，既解决了高山严寒环境赛事厕所水源供应难的问题，也实现了赛事期间污染物零排放，避免对生态环境的影响。同时，临时厕所采用模块化设计装配，赛后可异地重复利用，实现资源和材料的循环利用。
“我们的初心就是从各个细节契合绿色办奥的可持续发展理念。”李海燕说。
暖房保温保暖 超低能耗还通风
地处小海坨山的国家高山滑雪中心最低气温在零下20℃左右，每场赛事拍摄结束时，
媒体记者早就浑身冻透。但是一走进竞技结束区临时看台的媒体用房，便立刻被温暖包围。更神奇的是，室内还看不到传统的暖气片或者热风通风口等设备，看似是个保温保暖的密闭空间却又不影响通风。
“对，你看不见暖气片，因为我们用的是‘墙暖’，通过热泵技术让墙体发热。”北
京建筑大学环境与能源工程学院教授郝学军介绍，他们团队针对延庆赛区气候情况，
研发出这套系统。该赛区地处高山、严寒、大风环境，山顶极限温度可达零下30℃，极限风力可达12级，严酷的自然条件对赛区临时用房的保温供暖和室内通风提出了更
高的要求。为了保证供暖，郝学军团队给临时用房加了两项高科技。首先，设计研
发了应用太阳能和空气源热泵技术的低温辐射墙暖系统。简单来说，就是利用外墙收集太阳能，然后用热泵将太阳能转化为热能，最终把临时用房的墙体变成热源。
其次，就是全温度段能量回收新风换气机组。新风机组是把室外的冷风吸进来，再把室内的热风排出。但是这个过程中，系统还可以收集排出的热量，让其重新为房间供暖。不仅使集装箱房热工性能达到超低能耗建筑标准，还实现临时用房的低碳供暖通风。
从外面看，暖房墙体是集装箱式的条状波浪板，为了让薄墙保暖，在保温方面，郝学军团队更是下足了功夫。“我们针对冬奥气象条件和室内环境需求，特别优化了集装箱房屋的保温性能。在所有集装箱内保温层加入了岩棉。这是一种无机保温材料，不仅保温还防火，提高了临时用房的安全性。此外，高山滑雪中心结束区三层是我们的示范应用项目，保温层除了岩棉还使用了真空气凝胶。在保温供暖的同时，还设置了新风换气机保证室内空气流通。我们也想通过这个示范应用获得珍贵数据，进而提升我国在严寒、山地、强风条件下的大规模临时设施建设经验，为今后大型活动、抗震救灾等大量应用临时用房的场景提供技术支撑。”郝学军说。
全国十家单位携手产学研用攻关
北京建筑大学副校长李俊奇表示，“北京冬奥会临时设施搭建与运维关键技术”系国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项。项目由北京建筑大学牵头，联合重庆大学、北京交通大学、中国建筑设计研究院有限公司等 9 家单位，产学研联动，多学科交叉，在完成技术攻关的同时，形成了临时设施的系列标准和创新技术。
项目负责人张爱林教授介绍，与历届冬奥会相比，北京冬奥会坡地赛场地形更复杂，临时设施数量及规模更大，临时支承架体搭建技术要求更高；临时用房和厕所数量及规模大，对可持续性、污染物零排放、低碳供热保温与通风技术要求高。
张爱林教授进一步分析称，我国缺乏严寒、山地、强风条件下的大规模临时设施建设
经验，急需对严寒等条件下高性能临时设施、高效搭建和智能运维创新研究。临时设施具有搭建效率高、赛后可周转、绿色环保等优势，可以更好地落实“绿色、共享、开放、廉洁”的办奥理念。
在北建大牵头之下，来自全国各地的10家单位围绕五大方向，分别开展耐寒周转型高
性能临时设施支承架体类搭建、严寒山地地基处理及大面积高容量临时设施安全运维、严寒条件下临时设施智能物联监测及预警、零排放装配式厕所及污水处理回用和临时结构低碳供热保温与通风等关键技术的创新研究与应用。
目前，“北京冬奥会临时设施搭建与运维关键技术”的多项成果已成功应用于延庆、张家口赛区10项冬奥临时设施工程，为冬奥举办提供了坚实科技支撑。
本版图片 记者 和冠欣/摄