张利,全国工程勘察设计大师,清华大学建筑学院院长、长聘教授、博士生导师,清华大学建筑设计研究院副总建筑师。国际建协理事、国际建协可持续发展委员会委员、中国建筑学会常务理事、中国城市科学研究会总师专业委员会副主任委员、2022冬奥会“首钢滑雪大跳台”总设计师。2014至2015年任北京冬奥申委工程规划部副部长、场馆与可持续发展技术负责人、陈述人,2016至2022年任北京冬奥会张家口赛区及首钢单板大跳台场馆规划设计总负责人,2020至2021年任第17届威尼斯国际建筑双年展中国馆总策展人。
学术方向聚焦于设计科学的“城市人因”领域,将结合人因分析的设计干预方法用于冬奥场馆的可持续设计,主持了“雪如意”“冰玉环”、首钢大跳台等体现中国元素、服务赛后长期利用的冬奥项目。
从群明湖北岸看跳台
动作观赏性强、视觉冲击力大的自由式滑雪大跳台是目前“冬奥大家族”中最年轻的项目,是北京2022年冬奥会竞技项目之一,是自由式滑雪大项中的分支,也是7个冬奥会新增设项目之一。自由式滑雪从上世纪中叶开始首先在美国发展起来,九十年代陆续被列入冬奥项目,由双板完成。自由式滑雪项目包括空中技巧、雪上技巧、U型场地技巧、坡面障碍技巧、障碍追逐和大跳台等小项,不同小项各具特色。
首钢滑雪大跳台在设计理念上,借鉴了敦煌壁画中的飞天元素。之所以能成为北京冬奥会唯一一个设在城区内的雪上比赛场地,原因一是滑雪大跳台项目是一项深受年轻人喜爱的体育项目;二是选在首钢工业园区内,可以充分体现北京2022年冬奥会可持续发展的理念,将冬奥文化与首钢工业遗址完美地融合,打造出东方文化和北京老工业遗址文化完美融合的经典案例。
首钢滑雪大跳台在冬奥会后将作为世界首座永久性保留和使用的滑雪大跳台场馆,承办国内外大跳台项目体育赛事,作为专业运动员和运动队训练场地。正因如此,首钢滑雪大跳台在设计、建设之初就充分考虑到赛后的利用。冬奥会后,滑雪大跳台可以实现迅速“变身”,向公众开放,成为服务大众的体育主题公园。在滑雪大跳台下方的体育广场和观众区,还特别设置了“氛围照明”系统,未来将给观众带来与传统赛事完全不同的观赛体验,同时也可以举办演唱会等大型活动,探索推广奥运遗产带动城市更新的发展模式。
出发区鸟瞰
《设计》:规划之初为何决定在北京市内修建一个大型滑雪跳台?作为全球首座永久跳台,选址首钢园区这个工业遗址上,对于冬奥会竞技和赛后利用分别有着怎样的考量?
张利:滑雪大跳台这项体育运动大概在20世纪90年代末才开始出现,它主要的粉丝群是都市里的年轻人。传统的活动形式一直在城市中心广场或城市中心的体育场或其他的事件空间里,用脚手架搭成比赛的跳台,比赛的现场就像一场大秀,有摇滚乐队在现场演唱,大家喝着啤酒跳着舞,甚至于有的时候在夏天也能用碎冰铺就跳台。在距2018年平昌冬奥会前约两年的时候,才决定把这项运动加入到冬奥会里。
对于这项运动,组委会一直希望不仅有一个比赛场馆,更希望这个冬奥场馆最后能够做成这项运动能够被大众永久性识别的一个元素,所以在此次北京冬奥会后,滑雪大跳台会成为一个永久性的场馆保留下来。为了匹配这项运动“炫酷”的特性,北京冬奥组委推荐了首钢园区,这是一个特别英明的方案,首钢园区不仅地理位置好,在这里兴建场馆还能与工业遗产和城市更新的进程连结在一起。
大家在转播画面里能看到的那四个大“烟囱”就是原来厂区的冷却塔,我们没有做过多的装饰,只是用200公斤的水枪喷射去除了建筑上长年积累的尘污,露出了混凝土原本的质感。
像任何比赛一样,大型的器械都有固定的尺寸,但这个比赛的特点是每一次都要做一个不一样的曲线出来,从加速到起跳到腾空到落地,但每一个赛场加速区的坡度并不完全一样,在35到40度之间,首钢这个我们做了37.8度。这个具体的角度是国际雪联负责计算竞赛的专家计算出来的,他会根据运动员起跳时的初速度、腾空的高度、落地的区域、承受的最大撞击力以及下降的最后能够减速的曲线形态进行判断。因为首钢园区做的是一个永久的跳台,以前用脚手架临时搭建的跳台的落差大概只有40多米,咱们这次做到了53米,是这项运动目前为止最大的跳台。
仰视跳台及冷却塔
《设计》:滑雪大跳台作为专业赛事场地,建筑的规模和尺度是否有一定之规?留给设计师发挥的余地有多大?最具挑战性的是哪个部分?
张利:这就好像修火车站,铁轨就从这儿过,你要给它修一站台,你说设计师有多大发挥能力的空间?除了要吻合铁轨的方向,剩下的都是你创作的空间。在这个案例里就是要跟跳台运动曲线的逻辑相吻合,你做的东西得能用到比赛里,但剩下都是发挥的余地。
在苏翊鸣得金牌以后,国际雪联竞赛部主任罗伯特·莫雷西(Roberto Moresi)给我打电话,祝贺我说:你这个跳台给我们整个运动带来了巨大的人气。他们之后5年的比赛已经全部被预定完了。在这之前,滑雪大跳台一直是冬季项目中相对边缘化的运动,属于他们一直在极力推广的小众运动,现在变得大家都想把这个运动请到他们的城市里去。
老实说这项运动确实刺激又好看,但跟传统的高山滑雪非常不同。高山滑雪也很刺激,但是跟这个项目是两回事儿,那厢是北欧式的勇敢,会一丝不苟地训练,动作要反复训练才能保证完成得准确。而自由式跳台滑雪主要是青年人在玩,很有娱乐性,每个人都是特立独行地追求标新立异。这个年龄段和这些孩子的属性决定了这项运动对城市中的年轻人是有很大吸引力的。
设计过程中最困难的部位你可能都不会想到。跳台本身它当然有很多难的地方,包括怎么让它结构合理,我们会和长期在北京工作的比利时结构设计师共同探讨,他非常善于钢结构上的创意。但最难的部分其实不是跳台本身,而是它在场地里怎么放。你可以设想一下,一个斜的大跳台,你该以什么角度把它放在园区里,让人从湖对面看老首钢的天际线时不会产生违和之感?为了找到这个合适的角度,我们做了很多实验,从不同的角度来看它的摆放位置,比如从长安街的沿线看过来,跳台跟这几个塔是什么关系。
裁判塔看跳台
最主要的视角是从首钢冷却池对面看过来,画面中有4个冷却塔,后边是西山,这台子要怎么搁才不会让人觉得它跟这些建筑、景物有太大的冲突?当中有这么几个重要的决策,首先是把跳台的结束区,湖旁边场地的标高点往下沉了5米,否则53米的跳台的顶端距离70米高的冷却塔的高度差就会在10以内,人在地面上的视觉从某些角度看,就会觉得跳台比冷却塔高。我们要确保它的高度在任何情况下都不超出冷却塔,从冷却塔的高度顺延下来的是一条曲线。第二就是靠科学,我引入了“人因分析方法”,即运用虚拟现实技术,在比赛能够接受的约四五十度的范围内,从最朝东南的角度开始,每五度设置一个测试场景,让不同的人带上VR眼镜,在虚拟现实中进行对照观看,我们则可以追踪眼球瞳孔关注的地方是哪个点,同时测量皮肤电,基本上就能知道观者认为哪种情况下跳台和场景是一体的。这种科学方法比传统的问卷走访等方式更真实有效,它可以过滤掉很多主观因素的影响。
这是我们第一次在冬奥会设计里大规模采用人因技术。因为我们曾经看运动员做这种测试,测量他们的心率、肌肉压力等等,我们觉得这个技术完全可以应用到建筑空间中。
跳台竞赛照明夜景
《设计》:为响应了此次冬奥会的绿色主题,首钢滑雪大跳台在低碳环保方面做了哪些针对性的具体设计?
张利:对工业遗产再利用,用冬奥场馆来带动区域发展,从可持续发展的角度来说,这是把已经废弃的空间还给城市,用新的生活。具体做法有三个,一是我们把赛后用的东西和赛时用的东西结合在一起,比如跳台结束区部分,面积有近一公顷,差不多100米×100米那么大的一块地方,我们做了一个半下沉的空间,大约能容纳五六千人,日后可以搭建舞台做各种各样的演出,目前已经尝试用了几次了,冬奥会的志愿者发布会就是在那里进行的。
此外,设计团队仿照颐和园里的湖面及建筑的设计理念,将相似的拓扑关系引入到首钢园的群明湖中来,使滑雪大跳台成为独特的视觉吸引点,并创造了一些使人能够停留下来的欣赏大跳台的开放空间,如仿照颐和园鱼藻轩的视觉观感,在群明湖西北侧方位打造的亲水平台,成为欣赏首钢滑雪大跳台、拍照打卡的绝佳位置;又如,景观设计师还精心设计了纵深到群明湖水里面近距离体察大跳台的空间,让人非常欣喜。由此把赛后的文化旅游和赛时的体育比赛的不同使用方法结合起来。
从新首钢大桥看首钢园区
第二,是材料本身的可持续性。大跳台的材料99%是预制的,一共7000多块,赛场现场除了整理地基外,都是现场搭建工作。这里面的好处就是,钢结构在碳足迹的计算上比混凝土优秀太多了,因为构件都是在工厂预制好的,现场产生的热作业就非常少,碳排放很低。当然工厂加工这些构件是需要产生碳排放的,但是这些碳排放在工厂的环境下很集中,单位面积上的碳排放就会降低。这绝对是一个可圈可点的装配产品。
第三,是对环境的改善。园区原来有1个制氧厂区,那4个冷却塔是电厂的设施,周边环境土壤里有有色金属的沉淀和化学物质的残留。所以整个园区的改造除了把制氧厂改成将来的文化体育活动空间以外,还有一个很重要的工作是用有机植物的物种来治理土壤,吸收有害的离子。景观设计和环境治理是结合在一起的,而且接近水的好处就是有一些物种长得很快,而且因为地下水位高,植物对离子可以吸收得很快。如果不用这些物种等着环境自然修复的话,彻底修复可能要30~50年,现在这种方法有可能把这个周期缩短到3~4年。
群明湖
《设计》:在“雪如意”和“雪飞天”的设计之初您就考虑到了场馆在赛后的可持续发展问题,多了避免“白象”现象这一重前提的考量,对场馆的设计带来了哪些影响?
张利:首先,它不是完全由竞赛工艺决定的,比如奥运会比赛现场都会有六七千人的观众,进场要经过安检等程序,就需要设计路线等配套设施。通常就会想方设法做一大块平地,然后用护栏围起来,把竞赛设施放到中间。但我们这次不是这么做的,设计完全是从将来这个永久性的设施怎么使用的角度入手,结合既有条件再去放这个设施。思路是反转的,把竞赛看作对常设设施的临时使用。最初的设想是赛后这个跳台不会被体育比赛长时间占据,所以更多考虑的是举办音乐会、亲子旅游等。赛后罗伯托·莫雷西告诉我,好多赞助商愿意回到首钢来比赛,一旦疫情得到有效防控,相信这个比赛会经常回到这里来,甚至于季节都不是问题。
群明湖东岸看大跳台傍晚
《设计》:此次设计过程中您尝试了怎样的探索和创新?积累了哪些经验?
张利:最大的一个收获就是觉得人因分析这个工具以后要常用,不拘于项目的大小。我也一直在跟我的同行说这个事情,原来我们做设计都是凭感觉,或者说凭经验做主观判断,但遇到我觉得行,你觉得不行的情形,如果你比我经验丰富,我就得听你的。但现在有了这个手段,很多时候可以客观地测试。而且有些情况即使凭经验也判断不出来,用技术手段就可以更精确地找到多数人在审美上更容易接受的选项。
毕竟建筑设计只能做一次,不像产品设计的外观可以根据市场需要随时调整改版,建筑设计如果失败了,它也永远在城市里矗立着,一直被看到。所以,在虚拟的环境底下,在建筑没盖起来以前,就有这种接近盖起来测试来参考。参与测试的人群我们基本上考虑到了不同的背景,当然我们有一个最好的测试人群,就是清华不同院系的学生,他们本来就对新鲜事物感兴趣,年轻的群体又是未来城市的主要使用者。但是对特殊的项目,比如像首钢园区,我们也找到了一些首钢以前的工人,曾经生活在首钢的人,来做测试。