郑方：一世匠心如果我们短暂的一生有一些必须要做的事

前言

从2008年到2022年，他为两届奥运会设计了7个场馆，他用匠心书写了建筑师的传奇。

本期人物：郑方。

郑方

北京建筑设计研究院副总建筑师

北京2022年冬奥会国家速滑馆（冰丝带）总设计师

国家游泳中心冰壶场馆（冰立方）总设计师

两届奥运会，一生匠心

如果说在我们短暂的一生中，有一些事情是必须做的，那么我强烈建议去体育场观看一场比赛：见证场上精湛的球技，体验闪电般的速度，感受惊天动地的力量。奥运会就是如此顶级的赛事，没有之一。

2001年7月13日，北京申办2008年奥运会成功。

2015年7月31日，北京申办2022年冬奥会成功。

作为一名建筑师，我有幸参与了两届奥运会场馆的设计。从2003年到2021年，我一共完成了7个比赛场馆的设计任务，与奥运会结下了终生的缘分。

▲图1 国家游泳中心（2008水立方-2022冰立方）

▲图2 2008年奥运会国家网球中心（图片来源：国家网球中心）（左）；图3 2008年奥运会射箭场（新华社陈凯摄）（右）

▲图4 2008年奥运会曲棍球赛场（新华社陈凯摄）（左）；图5 2008年奥运会沙滩排球场（新华社陈凯摄）（右）

▲图6 2022年冬奥会国家速滑椭圆形椭圆形（冰丝带）

我时常想，作为一名建筑师，我是多么幸运，能够赶上两届奥运会，经历这样一个波澜壮阔的时代。可以说，如果叙述得当，建筑史就是我们生活中一切事物的历史。它是整个人类社会历史的舞台，凝结着最关键的时刻。虽然体育只是其中的一个方面，但奥运会让我们在那些壮丽而耀眼的空间里认识自己，分享梦想成真的感觉和相互依存的感觉。

从水立方到冰立方

(2003-2022)

2003年8月，我作为总设计师负责奥运会前水立方的设计工作。奥运会结束后，我负责了2009年奥运会后水立方的设计工作、2014年APEC改造、2017-2022年冬奥会冰壶场馆改造工作。冬奥会改造设计是我加入北京建筑设计研究院后完成的。

2008 年奥运会

2003年8月盛夏，我到北新桥天海商务中心C座三楼报到。这是中建国家游泳中心设计联合体在北京的办公室。新铺的地毯散发着清新的甲醛气味；著名城市实践王叔（王辉）的办公室就在隔壁。该设计联合体由中国建筑总公司牵头，成员包括PTW澳大利亚、ARUP和中建国际（深圳）设计公司（后更名为“CCDI西地国际”），赵晓军担任中方总负责人。

通过研究ARUP提供的设计报告，我开始了解基于Weaire-Phelan结构的数学运算、几何模数、立面生成等。当时，我在根据这些几何原理深化规划，研究和调整水立方的内部空间、规模和功能时，惊叹于理论物理的奇迹。最初的设计竞赛方案是通过互动过程产生的，包含了多人的智慧。方形平面的体量策略来自王敏等多位中国建筑师，初始立面的气泡草图由PTW的Chris Bosse绘制，Weaire-Phelan结构概念和ETFE气枕来自ARUP的Tristram Carfrae。

▲图7 水立方的设计理念（图片来源：Shang Hong、Chris Bosse、ARUP）

这些才华横溢的同行影响了我的建筑设计理念，包括三个核心元素：符号体积、超级结构和渐变立面。水立方的设计实现了建筑形式、结构几何和环境策略的完美统一。也使得北京奥运会场馆融入了世界顶尖的可持续设计技术，深刻影响了当今大型公共建筑的设计。技术的意义和方法后来成为我博士论文研究的核心问题。

设计这样一个超级项目是一个前所未有的挑战。技术层面上，需要解决复杂几何构造、大跨度超级结构、ETFE立面效果、室内空间与材料、奥运功能运行、大空间声、光、热、湿度和空气流动等诸多专业问题。环境与控制、性能化消防等，每一项都涉及各自领域最前沿的技术进步，研究与设计同步进行；在进度层面上，规划、初步设计、施工图设计和现场变更往往相互交织；在设计审查层面，所有设计决策都将经过国际奥委会（IOC）、体育单项组织（IF）、奥组委各运营部门、基本建设程序和专家委员会的详细审查， ETC。; 在理念层面，设计是奥运场馆贯彻“绿色、科技、人文”三大理念的核心。

水立方使用的ETFE气垫是一种全新的充气结构幕墙系统。我以前从未见过这种材料。我们测试并了解了膜材料的机械、光学、热学、声学和防火性能的各项技术指标，并通过有限的案例研究（英国伊顿植物园、慕尼黑安联体育场等）和物理模型的制作。然后我们进行了三个阶段的视觉测试：首先，多层膜材料组合的视觉效果；气垫样品的制作；并现场建立1:3气垫样机。 2006年1月，在完成系统整体性能、型材、节点设计后，现场对钢结构实体进行了500平方米的试装。经过试装效果评估和修改后，开始正式施工。这个工作过程包括从材料到系统的性能设计和视觉结果，这也让我有信心在后续项目中通过全新的材料系统达到预期的设计目标。

2007年1月，施工现场进入室内装修阶段。这段时间也是我对网站了解最多的时候。随着机电管线的不断到位，吊顶标高与立面系统出现系统性矛盾。所以我决定重新设置所有的吊顶面控制线，并系统地改变室内外的幕墙和立面。精装修的主辅材料有上百种，每一种都需要审核技术参数，确认颜色、纹理；有的还需要现场立样，每天签批决定。数十家机电、精装修承包商各自为战，设计师不得不召集现场协商。如果不是业主对建筑师的信任和包容，这样的任务是不可能完成的。

2008年1月26日，我现场签字验收水立方建设（图8）。四年尘土飞扬的建设，十六天享誉世界的辉煌（图9）。奥运会期间，“水立方”成为见证传奇的地方：菲尔普斯夺得8枚金牌；游泳运动员24次打破21项世界纪录；周继红带领中国跳水梦之队在这里夺得了7枚金牌。

1 场地平整 2003.10.24（左） 2 垫子 2004.8.14（右）

3 混凝土结构 2005.3.19（左） 4 地上结构 2005.12.1（右）

5 钢结构 2006.5.25

6 立面气垫 2006.9.1（左） 7 屋顶气垫 2006.10.25（右）

8 车顶气枕 2006.11.22（左） 9 车顶 2006.12.21（右）

10 马道 2007.2.15 (左) 11 游泳池 2007.11.23 (右)

12 比赛大厅 2008.1.18（左） 13 签字验收 2008.1.26（右）

▲图8：水立方建设情况（图片来源：陈苏5、6、7、12；其他来自国家游泳中心）

▲图9 2008年北京奥运会游泳、跳水和花样游泳比赛在水立方举行（图片来源：gettyimages.co）

赛后改造-2009

奥运会的成功举办并不标志着水立方建设的结束。水立方的设计、建设和改造是一个连续的、有目标的、动态的过程。 2008年奥运会至2022年冬奥会期间，我主持完成了水立方两次大型改造设计——2009年按预期建筑规划进行的赛后改造和2014年APEC改造。

2008年奥运会期间及赛后改造的重点是临时看台。奥运会期间，观众需要17000个座位，而赛后仅需要6000个座位。初步设计时，11000个座位的临时看台采用临时钢结构完成，并预留了核心筒、立柱等结构条件及电梯、机电系统接口；奥运会结束后，在临时看台拆除形成的空间内修建了两座小型商业运营建筑。 2003年11月完成的初步设计文件包括奥运会期间和赛后两种模式。 2004年4月完成奥运会施工图设计； 2009年9月完成奥运会施工图设计；赛后改造工程于2010年8月8日竣工验收（图10）。原设计的水上乐园并不是在奥运会之前建造的，是随着赛后改造一起完成的（图11）。

▲图10水立方比赛馆：奥运会期间和之后临时看台的变化（图片来源：国家游泳中心）

▲图11水立方水上乐园（图片来源：国家游泳中心）

2014年，水立方承担了承办APEC国家活动的任务，对北商业街建筑外立面进行了重新设计和部分更新。其他室内空间也根据商业运营的需要进行了部分装饰和改造。

赛中、赛后场景的转变，展现了通用建筑空间在运营实践中的巨大潜力：水立方从比赛场馆转变为集大型活动、社区健身、商业运营于一体的多功能时尚中心：从奥林匹克标准游泳比赛到婴儿游泳俱乐部；从除夕晚会到宴会厅；从《星球大战》首映到新车上市。这些实践也帮助我形成了体育场馆可持续运营的理念，并启发了我后续对冬奥会冬夏场景改造以及国家速滑馆概念设计的研究。

冰壶竞技场-2022（冰立方）

利用2008年遗留场馆再次举办冬奥会，是奥运会可持续发展战略的集中体现。如果北京申奥成功，水立方将变身冰立方，举办冰壶和轮椅冰壶比赛；同时，南广场还将建设永久性冰场和冰壶跑道。

新的挑战来临：游泳池是高温高湿环境，而溜冰场是低温低湿环境；而且，历届冬奥会的冰壶场馆都是在永久性混凝土冰板上建造的，因此最初的投标方案是在游泳池内浇筑混凝土来建造冰壶场馆。唯一已知的在可移动结构上制冰的例子是东京相模原的银河体育场，但它仅用于公共娱乐。我和国家游泳中心总经理杨启勇有一个共同的想法：失去世界上最快的游泳池，对水立方来说是不能接受的；预制可转换结构可达到与现浇混凝土溜冰场相同的性能。科学研究是第一位的。我们共同申请了北京市科委和科技部的专项支持，成立了科研团队，开始了冬夏场景转换的研究。

2016年4月，我们前往瑞士巴塞尔圣雅各布沙勒观看男子世界冰壶锦标赛，会见了世界冰壶联合会（WCF）主席凯特·凯斯内斯（Kate Caithness CBE）以及秘书长、技术代表等官员，交流冰壶场地技术标准。巴塞尔世锦赛采用了由蜂窝网格支撑的可移动制冰管道系统，得到了制冰商的认可。比赛结束后，我们参观了莱比锡附近的一家工厂，并对其他几种移动制冰管道系统进行了详细的比较。有了制冰管道，就需要对场馆的结构基础进行测试。考虑到面板和支撑方式，我设计了一个实验：使用5种不同的组合系统在游泳池进行现场测试（图12）。根据测试结果，建议采用钢框架结构+预制混凝土板作为场馆基础。测试报告得到了WCF技术委员会常务委员小川丰雄先生的认可，并提出了优化建议。 2019年12月，场地改为全冰面测试，中国青少年冰壶公开赛成功举办（图13）。

▲图12 敞篷冰场支撑系统测试及室内环境、群体智能控制（图片来源：国家游泳中心）

▲图13中国青少年冰壶公开赛，2019.12（图片来源：国家游泳中心）

2018年9月，国际奥委会副主席、北京冬奥会协调委员会主席小胡安·安东尼奥·萨马兰奇实地考察了水立方和冬奥会场馆，并表示“北京正在筹备一届冬奥会，充满了智慧。”

▲图14 2018年9月18日，陪同萨马兰奇考察水立方和冰丝带（图片来源：国家游泳中心、北京晚报）

冬夏场景智能转换依托可转换场地、可调节环境、智能场景控制、增强观看体验等多项关键技术的研发，得到了哈尔滨工业大学、同济大学、清华大学。我的博士生导师庄伟民院士主持了科研项目实施方案的论证，并与专家一起提出了宝贵的指导意见，确保了技术的成功实施。

▲建筑师在世界冠军王冰宇的指导下体验冰壶场馆

国家网球中心

(2005-2021)

国家网球中心、曲棍球馆和射箭场位于北五环路以南的奥林匹克森林公园南公园西侧。这三个场馆统称为北区场馆群（图15）。

2005年5月，北区体育场群举行设计竞赛。我邀请了澳大利亚悉尼奥林匹克网球中心的设计公司BVN组成设计联合体参与，并于7月初获胜。之后我与业主讨论了设计概要，并对方案进行了调整和优化。

2005年11月，时任国际网球联合会（ITF）主席弗朗西斯科·里奇·比蒂访问北京。当时，对于中央体育场是否应该采用开放式屋顶，存在着不同的意见。他认为，像上海旗忠网球中心那样的开放式屋顶对于奥运会网球比赛而言成本高昂且过高。考虑到北京奥运会的成本和工期压力，业主和业主顾问决定遵循不开屋顶的方案。关于场地，弗朗西斯科特别提到，网球是一项考验运动员注意力的运动，需要保持球场尽可能安静。为此，网球中心做了三项特殊处理：

此外，由于ITF没有技术官员审查设计图纸，他提议邀请BDP建筑师理查德·里斯担任顾问。他是温布尔登网球中心1号球场和雅典奥林匹克网球中心的建筑师。我请他详细查看了球场和比赛室的技术布局。他还专门绘制了运动员区规划图，将温网的空间布局传统引入北京。后来竞赛时的运营设计基本保持了建筑设计的原样。

▲图15国家网球中心（新华社陈凯摄）

竞赛方案中提交的中心场地是一个圆形体育场。在深化方案的过程中，建筑师Andrew Cortese提出了12面竞技场的设计主题。我和BVN创始人Lawrence Nield都非常喜欢这个想法，并且经过深化和调整后的提议得到了各方的认可。

2005年12月，市委、市政府召开专题会议，研究批准网球中心设计方案。 2006年1月，我和同事完成初步设计，3月23日开工建设，同年4月顺利完成施工图设计。

体育场的规划围绕着一条明确的中轴线，预赛、半决赛和决赛分别位于轴线的两端。练习场位于运动员休息室对面。室外场馆的紧凑布局开创了国内网球中心规划的先河，也为奥运会后新建的网球场奠定了雏形。后来我在规划湖北奥体网球中心（一期）和日照网球中心时也采用了类似的规划结构和空间尺度。

网球中心是2008年奥运会上唯一一个采用素混凝土立面的场馆（图16）。中场悬挑结构倾斜约40度，轻盈飘逸；简洁的体量和质朴的肌理与森林公园广阔的绿色景观相契合。素混凝土模板加工前，对玻璃幕墙、看台等构件进行精确协调和对位，保证视觉效果和浇注质量（图17）。当时建造的素混凝土面层至今仍基本完好。

2007年10月1日，网球中心竣工交付使用。 2008年奥运会期间，李娜一路打进半决赛（图18）。奥运会结束后，网球中心进行了翻修，每年10月举办中国网球公开赛。它已成为四大满贯之外最具影响力的赛事之一。 2021年，园区规划整体升级，新建餐饮服务大楼。

▲图16 2008年8月16日，北京奥运会网球比赛在国家网球中心举行

▲图17 中：北京奥运会女单半决赛，李娜对阵萨芬娜，2008.8.16 右：

曲棍球场、射箭场、沙滩排球场

(2005-2017)

奥运会对城市空间、建筑功能、基础设施都有巨大的需求：奥运场馆=永久场馆+临时设施。每个永久场馆都需要大量的临时设施（覆盖）来支持奥运会的运行，包括室外转播、后勤、安保等综合区域；临时看台、安全围栏、安检设施等。当场馆未来使用需求不确定时，利用全部临时设施建设场馆是满足奥运会需求的重要途径，用于节省城市建设节省土地并节省场馆的长期维护和运营成本。

在奥运传统中，曲棍球场、射箭场、沙滩排球场等曾多次临时搭建；北京2008年的计划也是一个临时场地。曲棍球场、射箭场与网球中心设计为场馆群；沙滩排球场后来赢得了设计竞赛。

三个临时场馆的设计是对体育功能和赛事运营的工艺技术回应；同时为观众、媒体、运动员等所有参与者提供最佳的体验。场馆规划源自历届奥运会的经典布局。射箭决赛的看台只有20排；从视线计算结果来看，看台高度不高，坡度也相当平缓。国际射联（FITA）的技术代表对场馆的围合氛围高度关注，希望看台能够提供最紧凑的空间效果。因此，增加了看台高度，并按照《运动场安全指南》允许的限度，均匀分布各排台阶的高度。这不仅提高了展位的标准化程度，也营造了良好的氛围。 2008年8月14日，张娟娟在这里夺得中国射箭史上第一枚奥运会金牌。

▲图18曲棍球场地测试赛，2008年2月11日（BVN）（左）；图19 奥运会期间曲棍球场A（）（右）

▲图20 2008年奥运会射箭场，来自pin.it/2MD8B4L（左）；图21 张娟娟，2008年8月14日，摘自：北京2008年奥运会总结报告·第二卷（右）

▲图22 2008年奥运会期间沙滩排球比赛，图片来自：pin.it/2A9eeaV

临时场馆设计借鉴我国成熟的建筑工业化体系，采用预制构件和可重复利用产品：轻钢结构和彩钢板房屋、脚手架临时看台、临时景观立面等。沙滩排球场位于中央朝阳公园湖畔，周边还有3个工业厂房需要拆除。因此，在比赛过程中利用植物来布置功能用房，实现了最大程度的节约。

这三个场馆设计使用期限为五年，计划在2008年奥运会后拆除。朝阳公园沙滩排球场在比赛结束后成为沙滩主题公园的一部分，并保留至今。 2017年3月，曲棍球场和射箭场被拆除，为冬奥会国家速滑馆让路。

国家速滑椭圆形（冰丝带）

(2016-2022)

奥运会结束后，我回到清华大学师从庄为民教授攻读博士学位，并于2014年毕业。仅仅一年后，北京申办冬奥会就获得成功。北京赛区唯一的新建比赛场馆——国家速滑馆，原址是一个曲棍球场和一个射箭场，设计竞赛即将开始。

2016年7月22日下午，国际比赛吹风会在中国公开赛钻石法庭新闻发布厅举行。来自7家国外公司和5家国内公司的首席设计师，共有12家通过资格预审的公司（截至6月27日，共有66家国内外设计机构提交资格预审文件）来到现场。随后，大家前往奥运瞭望塔、中区庆典广场等地点进行现场考察。当天空气不太好，在观景塔上拍照时，只能在雾气中隐约看到会场（图23）。

本次设计竞赛为期3个月。

▲图23国家速滑椭圆形国际比赛简报会，奥林匹克塔中国公开赛钻石赛场，2016.7.22

全国速滑椭圆形比赛：2016-2017

现场条件非常熟悉。从一开始，我们就决定采用2008年奥运会的前后院关系和运作流程，形成三个设计原则：加强中轴线、扩大森林公园、控制建筑高度。设计理念是一次性产生和开发的。比赛期间工作日志如下：

2016年8月2日

完成带有内芯和双曲屋顶的透明立面的初步草图。

▲图24 透明立面初步草图（左）；图25 屋顶示意图（右）

2016年8月12日

提出速度和线条作为设计主题。

▲图26国家速滑馆主题研究

2016年8月14日

看台的布局是在椭圆的完整轮廓内进行研究的：看台围绕400米的大道而建；看台外边界的轮廓仍然是椭圆形的。高处建有临时看台，赛后将按设计任务书要求拆除，改建为冰场副馆。该方法可以有效控制比赛期间的建筑规模，解决临时看台拆除后的空间利用问题。

图27 场地周围椭圆形看台的初步草图

2016年8月18日

宏鑫冰皮尔概念发展

▲图28 双层立面概念展开

2016年8月22日

我和同事完成了设想的体量策略，包括双曲线屋顶、倾斜的透明立面以及与屋顶起伏一致的立面线条。大道至简，国家象征应该是完整的形态，而不是碎片。

图29 设计理念：双曲线屋顶、透明面和立面线条

2016年9月17日

研究和制定立面圆管的数量和分布。当时使用了18根圆管，利用Rhino插件让这些圆管形成不规则的内外错位，将错位的圆管连接起来，定位玻璃幕墙，分隔室内外空间。

▲图30 丝带原型

2016.9.30

犀牛模型确定。立面包括4层弧形玻璃幕墙和在这4层折痕上渐变分布的玻璃管。当时的想法很简单。如果立面上的管子有进退关系，最有效的办法就是制作曲面玻璃。在突出的部分，玻璃管非常密集；而在凹处，玻璃管则较松。这个模型提交给实体模型公司、渲染和动画公司，后期制作按计划开始。在深圳3D打印了一个弧形透明立面样品，以测试物理模型的视觉效果。

2016年10月11日

多媒体文件中有一页显示了速滑场、鸟巢和水立方组合在一起的立面。它们的外立面都具有渐变的时尚质感。我想它应该有一个合适的名字，那就叫它“冰丝带”吧。如果赢得竞标，《北京日报》将以一个大的标题宣布：“冰丝带计划将赢得国家速滑椭圆形设计比赛……”这个名字既强壮又柔软，每个人都应该喜欢它。

计划完成竞争的简报文件，机械和电气计划，结构报告和成本估算。

2016.10.20

在Bird's Nest文化中心提供了设计文档，展示板，小册子，两个模型和多媒体。

▲图31为国家概念设计竞赛提交的效果和模型

2016年11月底

如果提案进入前三名，则组织者将要求对该提案进行修改。

2017.4.11

由于某种原因，直到四个月后才向我传达修订的请求。我将核心更改为蓝色，以增强冰和雪的特征。外墙上的丝带数量更改为22。修订后的四个效果图于三天后于4月14日提交。

▲图32修改后提交的效果图

2017.4.25

北京日报的首席记者Geng Nuo发表了一篇文章：“北京2022年冬季奥运会的新竞争场所的设计，以及“冰丝带”在国家速度滑冰椭圆形中浮动。” “冰丝带”提案获胜。

2017.4.28

国家速滑椭圆形的基石是铺设的。

国家速滑椭圆形的实施

2017年8月，我与几位同事一起加入了北京建筑设计学院，并从头开始设计。当提交竞争提案时，尚未确定弯曲玻璃窗帘壁的结构系统，并且在最终的修改计划中仅显示了电缆支持的S形龙骨。因此，初始阶段用于解决弯曲窗帘壁的结构系统和建筑效应问题。建筑建模，结构计算；我们一起研究了许多计划，并且在此过程中存在许多争议。直到当年10月9日，计划委员会才明确发表意见：维持获胜竞标的窗帘墙的特征，并采用电缆 +连续的网格壳解决方案。

自2017年10月以来，我来自北京学院的同事以及我以及近20位顾问工程师解决了关键的技术问题，例如几何逻辑构造，超大跨度跨度有线网络形式填充，弯曲的窗帘壁技术，校准屋顶系统，预制的架子，冬季奥运会的行动和简化，以及台阶的火灾疏散。从2016年10月的概念设计的第一个版本的3D建模到将BIM模型交付到建筑工地，速滑厅的数字模型将近20个完整的数字模型。初步设计于2017年11月20日完成；施工设计设计于2018年6月完成。整体施工过程正在顺利进行。就像电影开发一样，建筑效应正在逐渐出现，慢慢地接近了渲染和动画中所设想的场景。

2020年12月25日，签署了“冰色丝带”的完成。