曾有人说,西方建筑史是“石头的历史”,中国建筑史是“木头的历史”。随着工业革命后水泥、混凝土等新材料的出现,建筑又逐渐变成钢筋的历史。即将投入使用的国家体育场由于具有“结构就是形式,形式就是结构”的特点,本身钢结构同时也就是它的“鸟巢”外形,可以想见,日后必定会成为现代建筑史上的一个里程碑。

2008年8月8日,第29届奥林匹克运动会将在中国北京开幕。“鸟巢”也将华彩登场,承担本届奥运会开幕式、闭幕式、田径比赛等最重头的赛事活动。

从概括的角度来说,鸟巢的规划建设用地20.4万平方米,建筑面积25.8万平方米,观众坐席9.1万个,其中永久坐席8万个,临时坐席1.1万个,设计使用年限为100年。建筑顶面呈马鞍形,长轴为330米,短轴为296米,最高点高69.2米,最低点高度40.1米。交叉布置的主结构与屋面及立面的次结构,一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。

在这些外观数字的内里,一般人看不到的是鸟巢的设计、建造、施工,汇集了全球最尖顶的技术和产品。在距离2008北京奥运会开幕不到20天的时候,《商务周刊》推出这一封面专题,就是希望在世界通过奥运看中国的同时,我们也能通过“鸟巢”了解这个世界。

在全球化时代,世界是平的,鸟巢的整个建设过程,从设计到内部照明、电力、体育设备等各个系统,中国都以完全开放透明的心态面向全球招标;为落实“绿色、科技、人文”三大理念,鸟巢应用了许多新材料、新技术、新方法,体现出无数技术创新亮点。可以说,鸟巢是全球最顶尖公司合力用最顶尖技术共同打造,代表现今世界最高水平的建筑。

一个建筑的设计是否顶尖,一般人难以评判,起码对于普通人,设计无所谓好坏,只有适合不适合,喜欢不喜欢。正如“鸟巢”设计者之一艾未未在接受采访时说,对一个设计师来说,一个作品是否被当地人喜欢,比是否会被常常提到自己的名字更重要。鸟巢的设计方案曾遭到一些国内院士的质疑,但对于大多数中国人来说,虽然匮乏对于建筑的专业鉴赏能力,然而必定深爱其设计的标新立异。

更能让人饶有兴趣的是鸟巢中选用的那些全球领先供应商的新材料、新技术。节能产品的大量使用是鸟巢的特色之一。鸟巢的设计中包含了一套全球规模最大的雨水深度处理回用系统。体育场内70%的供水由回用水代替,其中23%来自系统处理后的雨水。而且,两层膜之间安装的虹吸排水系统同时解决了鸟巢特殊结构形式的屋面排水问题。这套系统由美国GE公司水处理及工艺过程处理集团提供,堪称当前水处理科技领域的最高成就。

另一节能代表技术是地源热泵系统。美国顿汉布什工业公司与烟台冰轮股份有限公司作为联合体中标这一项目。与这配套的鸟巢中央空调是本土家电厂商海尔提供的。

鸟巢的照明系统采用了绿色照明技术、能源系统及高效智能管理技术。建筑设计本身尽量利用自然光照明,同时使用绿色、节能灯具,并采用了节能照明系统。最终室内照明产品由GE提供,体育照明系统由德国飞利浦集团中标,国内厂商良业照明负责外立面的景观照明。

在国家体育场围绕主体结构的安检亭上建立了太阳能光伏发电系统,由无锡尚德电力控股有限公司提供。

德国SEELE幕墙公司提供了ETFE和PTFE膜结构,双层膜不仅为体育场遮蔽雨雪,而且使场内光线更加柔和,有利于调节场内光影对比度,满足比赛和电视转播的光照要求。

中石化专门为鸟巢设计了兼具高阻燃性和长时间日照下颜色持久如新的座椅专用树脂。座椅下面的铝制支架,外层采用荷兰阿克苏·诺贝尔公司的“无污染”粉末涂料。

体育场供配电系统能够保证一旦外电源断电,体育场仍能正常运行,这套系统由全球顶级智能系统提供商美国霍尼韦尔公司提供?

从奥林匹克公园的东门进入,首先能看到一条“龙形景观水系”从北至南蜿蜒绕鸟巢而过。走在通往鸟巢的林间小径,头顶是根据鸟巢形状按比例制作的路灯,精巧可爱,通道上的吊灯和扩音器也都是鸟巢形状。再往前一直走,就抵达了著名的鸟巢面前——确切地说,应该是下面,因为它着实太庞大了。每一个参观者都能感受到这个庞然大物带给首次走近它的人强烈的震撼效果。

这个效果,与其说来自其“国家体育场”的称号,莫如说建筑本身惊人的无序的结构,以及整体有序的气场。

鸟巢的设计师之一艾未未在鸟巢设计之初就明白,他需要做的不是一个正圆形的物体,因为“正圆形没有方位感,从四面八方看都是一个样”。于是,就有了现在这个似圆非圆的建筑物出现。而且,在曾获得普利策建筑奖的赫尔佐格和德梅隆建筑师事务所向中方提供的设计方案上,明确指出了他们希望的是这样一个少见的建筑:“如同一个鸟巢,它的结构和设计是一体的。”事实证明,最后的建筑实现了这一设想。尽管所有的设计图纸上都不曾出现“鸟巢”这个名字,而是用的其大名“国家体育场”,但“鸟巢”还是被看到它的人自然地联想起并且传播开来。

世界上的其他体育场并不如此,它们的结构总是要被藏起来。鸟巢的结构就是现在所有人眼前的那些交错的钢材,同时那也就是它的外观。鸟巢内部仍然是圆形的,是整体感很强的体育场,设计师要求自己达到这样的效果:无论观众坐在哪个方位,都会感觉在中间位置,看赛事要没有梁柱遮挡。所以,鸟巢并非完全为了美观,更重要的是功能考量——它不仅需要成为一个外观漂亮的建筑,更需要成为一个带给观众和运动员世界一流使用体验的运动场。

确实太困难了。它从图纸到现实的全过程,几乎是伴随着“创新”、“第一次”、“试验”等关键词。一般而言,一栋建筑物的实施过程,主要是建筑设计方、结构公司以及承建方三方的共同努力。而此次的鸟巢从纸上跃然而出,还离不开诸多企业的参与,配合自己的优势技术资源,为鸟巢创造了一个又一个“第一次”。

“不仅是修建一个建筑物,更重要的是体现三个目标:绿色、人文、科技。”高个子的张恒利说。他是国家体育场有限责任公司的副总经理,国家体育场有限公司是为了修建鸟巢这个大工程应运而生的,这个“甲方”是负责控制鸟巢从图纸到成为现实的公司。

根据张的介绍,在鸟巢动工之前,贯穿在设计过程中就有一个既定的方针:“以科技创新为载体,以绿色人文为目标,结合建筑特色,创造性地实现《国家体育场奥运设计大纲》中‘三大理念’的相关内容。”故此,参建几方组建了落实“三大理念”的领导小组和工作组。这些理念看似枯燥,但在鸟巢建成之后再回头来看,却的确成了“灵魂”所在:

设计上,选择先进可行的环保技术和环保建材,在节省能源和资源、固体废弃物处理、保护热能和回收热能、利用太阳能、节水技术等方面实现绿色奥运,通过采用和改进材料和设备的环境性能,降低在建造和运营中对环境的影响。

施工和运营上,通过对污染源有效的控制,实现污染物达标排放;通过对废弃物的分类处理和回收利用,实现污染防治;通过采用先进的技术和设备,降低能源和资源的消耗;通过采取先进的施工工艺和技术,降低施工过程对环境的影响;通过环境管理体系的建立和执行,改进国家体育场的建筑功能和性能,降低运营成本。

“三大理念”的要求,也让鸟巢的施工遇到了很多独一无二的难题,没有现成的参,只有依靠自己的科技创新独立解决。

2005年3月12日,宝钢、首钢、鞍钢、武钢和舞钢等国内7家钢铁巨头的老总在北京召开了一次特殊的会议,参加会议的还有北京市委市政府领导。

这次会议的召开,还要从鸟巢特殊的结构说起。建造者遇到的困难是,鸟巢奇特新颖的设计,使钢结构最大跨度达到343米。如果使用普通钢材,受力厚度至少要达到220毫米。如此,鸟巢钢材重量将超8万吨。而且钢板太厚,焊接起来更难。实际上,鸟巢需要一种抗拉、抗压和抗弯强度大的特种钢材做支撑柱,它的型号叫Q460-Z35。这种110毫米厚的钢材原来国内没有生产,从国外进口价格昂贵且交货期长,可能使因设计方案调整耽误近一年施工期的鸟巢再度拖延工期。

在这次会议上,北京市委书记态度非常坚决:“特殊的高强度钢能不能实现国产?办奥运就是要拉动民族的自主创新,填补空白,只要能在国内生产,就坚决不进口!”

在会上宝钢、首钢等6家企业均表示不能生产Q460-Z35时,只有河南舞钢公司党委书记、总经理顾强圻说:“‘鸟巢’要用的所有特种钢我们都能够生产,什么时候要什么时候供!”

北京城建集团宣传部部长杨潇介绍说:“早已经开始对鸟巢特殊钢结构进行专项研究的科研技术人员,从Q460E-Z35厚板试生产、厚板热加工及焊接性试验研究、焊接工艺评定及国家体育场Q460E-Z35厚板焊接应用研究等四方面着手进行了深入的研究。最终,为舞阳钢铁厂提供了指导性的轧制方案。”此后,舞钢开始为鸟巢日夜奋战,只用2个月时间就拿出了样品,经检测鉴定完全符合要求。

2005年7月,为鸟巢准备的110毫米厚的Q460E钢板经过舞阳钢厂的反复实验,轧制成功并进入批量生产。400吨Q460E钢材,成为了“鸟巢”钢筋铁骨中最坚硬的一部分。

顾强圻对记者说:“我没有说大话,中国除了舞钢没有第二家能生产这种特种钢。”据他介绍,舞钢现在已经有12大系列近400个品种的名牌精品体系,其中有184个替代了进口或使用国际先进标准生产,成为我国高层建筑结构用钢的国家标准起草单位,而且已跻身世界特钢五强。正是因为有了这样的企业,使得特殊钢的自主创新和快速生产成为了可能。

同时,首钢、鞍钢等企业也接下了GJ345D、345C、420C等高强度钢材的生产订单。在奥运工程中,所有钢材全部实现国产。实际上,这些技术不仅可以用于鸟巢,根据北京市科委组织的专家鉴定,该课题研究成果填补了国内低合金钢特厚板焊接领域的空白,达到国际先进水平,在重、大型焊接钢结构中的推广应用有重要意义,技术成果资料可供相关国家标准、规范及规程的修订参考。

正如同舞阳钢厂在技术部门的协调下事先科技创新一样,鸟巢建设过程中,很多企业在无数环节进行攻坚——它们都需要体现鸟巢的灵魂:绿色、科技、人文。

鸟巢内8000平方米的足球场地下5米,均匀分布着井口直径为250mm的312口地源热泵系统井。这数百口井中遍布着地埋换热管,它们在冬季吸收土壤中蕴含的热量,通过温度转换介质传递到建筑物中,为建筑物供暖气和热水,土壤的温度因此降低,正好为夏天时提供“冷源”,系统便吸收土壤中存储的冷量为建筑物提供冷气。春去秋来,一个年度形成一个冷热循环。这套方案主要是由烟台顿汉布什工业有限公司完成的,困难之处在于,对体育场馆这样的特殊建筑,赛后的运营需要纳入考虑范围,根据统计计算,一般体育场空调冷负荷约为赛后商业运营模式的70%。顿汉布什公司需要用创新的技术来解决这剩余的30%。这家公司想到了采用冰蓄冷系统:通过在冷负荷非常小的夜间将电能转化为冷量储存,再在白天释放。

除了中国公司之外,更多的外国公司也参与其中。美国GE公司提供了鸟巢的水处理系统。整个鸟巢地下雨洪综合利用系统的面积相当于6个足球场,在22公顷的范围内,分布着近千个雨水收集点。下雨时,雨水通过这些收集点进入地下蓄水池,处理后的雨水用于场馆内外的绿化灌溉、厕所冲洗、空调冷却、汽车清洗、场地灌溉、跑道冲洗等9大用途。GE集团大中华区总裁周威方说:“鸟巢雨洪综合利用系统所采用的技术,凝聚了当前全球水处理科技领域的至高成就,代表着未来的发展趋势。”

“10年后超过比尔·盖茨的全球巨富热门人物是谁?中国企业家施正荣。”GE负责环境领域的副总裁罗琳·波尔森曾经这样预测说。他如此高看这位无锡尚德太阳能电力有限公司董事长的原因之一,是无锡尚德从事的是代表未来趋势的绿色能源掘金者。鸟巢自然也少不了无锡尚德新技术的参与。无锡尚德电力控股有限公司鸟巢项目组负责人钟城介绍说,无锡尚德为鸟巢7个安检亭上安装了太阳能光伏发电系统。通过54个电池片组件,这个系统可以将太阳能能量转化为直流电力,每天可为鸟巢提供520度绿色电力,按平均每天5小时光照时间计算,该系统将稳定运行25年,累计可生产约475万度绿色电力,减排2500多吨废气,替代1500吨标准煤。而且,由于每个安检棚的朝向不同且间隔较远,尚德公司采用了分单元发电、就地并网的方案,即每个安检棚为一个并网发电单元,通过光伏并网逆变器与公共电网并接,实现了与公共电网的互联、互通和互补。系统发电除满足鸟巢检票系统的自身用电外,多余电力还将并入国家体育场的电力供应系统。尚德公司为此专门成立了70多人的项目研发团队。

设计师艾未未对《商务周刊》说:“鸟巢是这个时代的野心和理想碰撞的结果。只有在一个全球化的时代,它才有可能实现。”从某种意义上说,鸟巢,正是这个世界商业力量和科技力量改造未来之梦的结晶。

参与鸟巢的设计,对艾未未来说很偶然。在此之前,他甚至不认识来自赫尔佐格·德梅隆建筑事务所的两位“鸟巢”设计师。正是在他的参与下,鸟巢的设计在原方案上进行了一些关键性的修改。

北京东郊的一座大宅子,有一扇刷了绿漆的大门,门牌号上有个特殊的标号——fake,与院内墙上那个大大的“FUCK”一唱一和。在这里,记者见到了屋子的主人——艾未未,他说:“我是一个意见很强的人。”可以看得出,无论在鸟巢设计或是他所从事的当代艺术领域,艾未未的态度都是诚实的——摈弃一切的“fake”。正因为如此,从他这里,我们看到了一个关于“鸟巢”设计背后的真实故事。

《商务周刊》:您亲身参与了鸟巢从设计到最终竞标成功,这一过程中,给您感受最深的是什么?

艾未未:总的来说,鸟巢是幸运的。当初参加竞标总共有来自国内外的13个方案,鸟巢的方案排名第一。不客气地说,如果排名第二的方案被采用,其结果该是多么的不幸。然而,自从鸟巢被选中后,就遭受了很多挫折甚至是“折磨”,因为原始方案一直在不断调整,调整的理由也多是出于国内各方的利益平衡和政治诉求。鸟巢是一个平衡的平台,各种调整与设计本身几乎无关。因此,对于设计方来说,很无奈。

《商务周刊》:在您加入赫尔佐格和德梅隆的设计团队之后,鸟巢的方案进行了重大的调整,为什么会发生重大的调整?这跟您的加入有关吗?

艾未未:我主要谈了一些我的看法。当时我去瑞士,在他们的工作现场我看到了他们已经做出的两个方案,赫尔佐格、德梅隆以及事务所的其他几个主要建筑师都在场,公司的四个合伙人的其中三个也在场,看得出来他们对鸟巢这个项目非常重视。我就这两个方案谈了一些看法,从基础的问题包括体育场应该放在高地还是平地、顶盖开启方式应该如何以及结构方式应该如何等等。我这个人比较喜欢提意见,后来他们将这两个方案都中止了。随后,我们就结构方式到外观进行了重新的“头脑风暴”。当时我们讨论的一个重点是那个“可以移动的屋顶”,这在当时对于全世界来说都是一个重大挑战——一个和足球场一样大的屋顶,还可以移动。对所有参与设计的人来说,这都是很大的挑战。当时我提出了自己的意见,他们也基本上采纳了。前面两个方案基本上是被否定了,虽然其中有一个已经基本成形。直到后来,在当天的晚餐桌上,我们敲定了新方案的可能和发展的方向。

我还记得,赫尔佐格当时很兴奋地对瑞士前任驻华大使西克说:“我们请艾未未来,原本希望往前走一步,没有想到走了两步。”这句话至今我记忆犹新。等到第二天我要离开的时候,他们对我说:“未未,你知道吗?这个方案我们已经赢了。”其实,对我来说,是否在竞标中获胜并不是太重要,但对于他们来说,获胜很重要。赫尔佐格和德梅隆告诉我说:“将来你会看到的那些方案中,11个中有9个是一样的,但是我们的完全跳了出来!”

艾未未:我们讨论的节奏非常快,从地面的形体到观众进入的方式等进行了大量的“头脑风暴”,很有成效。他们的工作氛围非常好,完全开放式的,没有任何障碍。大家只会去简单判断什么最好什么不好,而不会去维护某种类型。对我来说,我也从来没有遇到过这么愉快的工作过程。

我们后来在具体问题上的确遇到了些麻烦,比如如何确定鸟巢的“形状”。目前的这个“马鞍形”基本是出自我的想法。当然,叫它马鞍形也并不准确,我们在设计之初从未谈论过将它设计成马鞍形。根据赫然佐格和德梅隆最初的想法,他们做的是一个灯笼的形状,后来又改成了“轮胎”形,其实也是一个“灯笼”的概念,从里面可以放出光来。举办上一届欧洲杯足球赛的体育场,就是这样一个放光的灯笼,很漂亮。这次,他们准备采用正圆形。但我认为,正圆形缺少方位感。赫尔佐格当时就反问我,“一个圆形如何使其具备方向性?”我说,当然可以!将正圆形的两头抬高,另两头压低,就成为了如今鸟巢的形状。

《商务周刊》:有人说,您是外方设计师的中国顾问,言下之意,是否是说您为这一设计加入进了很多中国元素?

艾未未:这是胡说八道!在设计的过程中,我们根本没有提到所谓中国元素的问题。但是,道理很简单,即使不提,我是中国人,自然有着属于中国文化的判断和思考,事后来看,这其中必定具备很多中国元素。

在这一设计拿去竞标之前,赫尔佐格和德梅隆告诉我,我们应该找些中国元素,这是必需的。这些对我来说很容易,因为例如冰裂纹、彩陶的罐子等等,都是我所熟悉的。我们在标书里也谈到了,所谓“无序中的有序”、以及完美器皿等概念,这些都是中国古典的理解。但这些东西对这个设计最后中标的帮助有多大,我不好说。

《商务周刊》:我们如今看到,“结构就是形式,形式就是结构”成为了鸟巢的主要特点,您从设计的角度如何诠释这一特点?

艾未未:这是鸟巢设计中很重要的一点。现在管国家体育场叫“鸟巢”,其实最初这是源于我们在标书中的表述,“如同一个鸟巢,它的结构和外观是一体的”。当然,大家如今叫习惯了,称之为鸟巢。它的最大突破,其一表现在一体化:这一点使其区别于其他的体育场,后者的结构常常要被藏起来。为何要做一体化呢?为了支撑一个巨大的顶盖,所需的支撑力需要很大。我们要考虑如何减低梁柱。其次,还有方向性的问题。对于如今我们所设计的这个网状结构,它是匀质的,你处在哪里都会觉得是在中间位置,这样看起赛事来就会很方便,不会有梁柱挡住视线。因此,它不仅仅是美观的问题,而是和功能性相结合并有所突破的一体性。当然,鸟巢的突破还表现在其他的功能的实用性上。

艾未未:可以说,理论上来讲,任何结构都是可以被实现的,我不会考虑这个问题。况且,赫尔佐格和德梅隆他们是很有经验的设计师,他们知道如何达到何种效果。设计是一个产品,它不仅仅只是外形,如同一个人一样,有心脏、血液、神经系统等等。设计就包含了所有这些因素。当然,在结构的实施性上,来自英国的奥雅纳(Arup)公司对其进行了详细的测评,没有他们这样的工程结构公司,鸟巢是没有办法做成的,因为没有人能像他们那样进行专业的计算。鸟巢在前去竞标之前,就得到了这样专业公司的理论分析和认可。

作为结构设计中最复杂的一部分,其1600多个结点都不一样。因此,一共10多个建筑师在中国工作了几年,很细致地完成了这些结点的设计工作。

《商务周刊》:鸟巢在中标之初,遭到了很多来自专业方面的质疑,如今回想起来,您怎么看待这些批评和质疑?

艾未未:这些反对和质疑几乎葬送了鸟巢,不敢想象后果将会如何。记得当时国内一些建筑界人士,质疑鸟巢是“殖民主义建筑”,以及说中国变成了“外国建筑的试验场”等等。但很难理解,因为外国人是竞标来的,竞标书的预算40亿元,鸟巢的竞标价是38亿,这是符合当初要求的。可是打开2005年当时的媒体报道,充斥的都是反对的声音。有人说把鸟巢改成方的,可以省多少钱;如果不作外壳只做看台还可以省多少钱的。这些人是中国院士,可以想象吗?意见多了,政府决策层也犹豫,中途甚至传出要换方案的说法。后来,我记得北京市委书记说了一句话,“在奥运问题上,我们的改革开放路线是不会变的”。这可能对于当时的鸟巢起到了起死回生的作用。

但最终博弈的结果,是原来设计的顶盖略去了。根据最初的设计,整个结构是为了支持这个顶盖而形成的,没有盖,整个结构就变了味。当然,现在也不可能加上了,已经把钢材减少到了最合适的量。

《商务周刊》:您去看过最后完工的鸟巢么?其中哪些符合您的期望,哪些又超出了?

艾未未:它最终是一个好的设计,完全符合我的想象和期望。超出没有?没有达到期望的部分是有的,但这都不是问题。设计好,概念强,不怕你做不好。

我一共去过三次现场。一年前,我陪赫尔佐格他们去看过色标,决定采用哪个红色更合适;第二次是在鸟巢完全竣工后,我们又去看了一次,看了包括座椅和贵宾室在内的一些设施。我没有什么鉴别能力,但赫尔佐格和德梅隆他们去看过之后认为,非常好。事实上,,一些地方做得有些粗,但大建筑师反而不在意这些。因为他们觉得,他们从这些粗糙之处能看到施工人员们的努力的痕迹,这种努力达到完美的过程,比真正的完美更具美感。

《商务周刊》:赫尔佐格曾经对于“中国人按照自己的方式建造鸟巢”表达过不安的心情,在外国设计师和中国做法之间,这其中必然存在很多的矛盾和冲突吗?

艾未未:对,设计师差点疯了。德梅隆是这个项目的主要负责人,基本上,他要开很多会,对不同的领导不断进行有可能相同的汇报。在一个还不算很成熟的政府运行系统下,他们有时面对问题的束手无策是必然的。谁将决定你的命运?你不知道,因为谁都有可能突然提出一个莫名其妙的意见和建议,这是他们对中国做法一些无奈的地方。

当然,如今看来,这些所谓的矛盾和冲突都不是最主要的了。如今,作品完成了,他们很高兴。在他们看来,一个作品是否被当地人喜欢,相比是否会被常常提到自己的名字更重要。他们认为这么多人在很短的时间内建成了这样一个巨大的建筑,是非常不容易的事。

从我个人来说,我也很高兴,毕竟有没有鸟巢,对于中国这次奥运会来说肯定有着很大的不同,同时,一个好的建筑对一座城市的影响也是巨大的。

《商务周刊》:抛开建筑本身不谈,回顾鸟巢这一项目完成所经历的整个过程,能否被称为建筑对外开放的一个里程碑?

艾未未:鸟巢是这个时代的野心和理想碰撞的结果。只有在一个全球化的时代,它才有可能实现;而同时,也只有在中国政府的现行体制下,在强大的集中的效率之下,鸟巢也才有可能盖成。奥运其实是中国人请客,是中国对全世界做出了一个承诺,此时,我们就不得不接受世界的监督。中国的改革开放不是一句顺口溜,改革是改掉陋习,开放就是引进别人的思考方式和技术。这当中,必然有痛苦。鸟巢所经历的公开、透明的入选程序,就符合了世界的建筑标准。从另一个角度说,我们也应该鼓励国内建筑师走出去,向国外的项目投标,这是双向的。

艾未未:一共加起来其实只有一两个月。关于鸟巢的室外设计以及环境概念都是我提出的,例如我提出了放射性道路、下沉的广场以及入口处的开口怎么开等等。但设计完之后,完成的并不好,很多东西没实现。

今年9月,我跟赫尔佐格和德梅隆将在威尼斯的双年展上再次合作,是一个关于应用竹子的作品。

许多人知道,因为将举办北京奥运会和残奥会开闭幕式、田径比赛和足球比赛,“鸟巢”使用的是便于快速拆卸和组装的“模块式移动草坪”(简称ITM系统)——由5000多个装着草的“盒子”像拼图一样拼装而成的草坪。但没有多少人知道,这块草坪拼图几乎是一件“不可能任务”,但又必须完成。

假设现在决定,明天此时要在广场举行一场足球比赛,你觉得可能吗?对于华体体育场馆施工有限责任公司工程部经理王宁来说,至少从场地设施来讲,他的团队必须准备好。华体中标了本次奥运会鸟巢移动草坪的项目施工。

24小时,是北京奥运会为鸟巢主体育场内足球场地从无到有和从有到无所预留的时间窗口。华体作为施工单位,必须确保“不掉链子”,王宁感到“时间压力非常大”。他的办公室墙上贴满了与奥运相关的工作文件,周末也要满城跑来跑去开会或者向市08办、国家体育场团队、国家体育场公司等领导汇报工作。

奥运期间,王宁率领的团队任务如下:在奥运会及残奥运举办的一个月的时间内,为配合国家体育场开闭幕式工程和田径、足球相关竞赛要求,共需完成四次大型场地转换任务。

“前面有开闭幕式在挤我们(的时间),后面有国际田联在堵我们。一共涉及到4次大的转场和2次功能性转换,包括一天之内完成两次转场:从田径到足球,再从足球到田径。”30岁的王宁对《商务周刊》说,“届时如果草坪搬不完,那我们要承担的责任可想而知。”

田径场与足球场之间的功能性转换需要重新划线,拆除、重置设施和检修、更换受损草皮,而开闭幕式场地与竞赛赛场之间的转场,更涉及到大规模的草坪搬运组装工程。更重要的是,还要保证场地的平整度、草高、花纹等达到苛刻的高标准。

鸟巢草坪共7811平方米,由5460块1.159m×1.159m草坪模块组装而成。每个草坪模块高30厘米,其中盒子高22厘米,草坪高8厘米,近1吨重,5460个模块共重4000多吨,鸟巢与草坪培植基地北京来广营相距11.4公里。根据奥运会开闭幕式的要求,数千个模块不仅要在24小时内搬进搬出鸟巢,还要确保它们的组装和摆放横平竖直,公差最小。假设摆放到最后一行留下的行距是1.1米,那么剩下的盒子就放不进去。此外,还要确保场地平整度、硬度达到比赛的标准,每一个模块的摆放方向无误,保证草坪花纹图案的协调。

同等规模的工程,在雅典奥运会时用了64小时,华体最初的工程投标文件上规定的转场时间是65个小时。但由于北京奥运会开幕式道具设备繁复,只能把场地转换的耗时压缩至24小时。为此,华体的合作伙伴、草坪的技术提供商美国Greentech公司甚至拒绝承担24小时完成转场的责任。

令王宁欣慰的是,在5月13日的奥运场地测试赛时,华体已经成功的实现了24小时内转场。这24小时的达成背后又有一连串的数字:动用了近百辆运输车,运输班次超过500次,共54台叉车同时组装,800多工人和管理人员参与工程,这一天的盒饭钱就花了17万元。

“我们经过大量的分析和计算,反复研究计算搬运的路线、步骤、流量等,把整个场地的出入口、跑道、草坪全都利用上,最后顺利完成了这个任务。”王宁回忆说,当时施工团队从正中间将场地一分为二,向两边铺装模块。两个作业面又各分成4段,即共8个作业区间。因为叉车的转弯半径所限,这是最大作业极限。有很多细节必须在实践中摸索才能创新,比如为了保证每一个模块的条纹方向无误(否则需要很长时间才能修复),人们想到在每个盒子的右上角插一面小红旗。模块底角的限位器(起校正公差的作用)、挡板(防止碰撞变形)、预埋件(方便模块单独抽离)、专用叉子等,是确保任务完成的必备技术工具。

“它不是简单的物流运输过程,而是个技术含量很高的工程,涉及到几何、运筹学、物理学等等。”王宁说。

事实上,这块造价高达4000万元、年维护费用50万元的“ITM移动草坪”,平均每平方米近1万元,其价值正在于其中的专业技术含量。

移动草坪系统最早于10多年前起源于美国,目前世界上共有8块,其中有7块用的是Greentech公司的ITM系统,比较著名的有刚刚落幕的温布尔顿网球公开赛赛场、威尔士千年球场、雅典奥运会主赛场、美国女足世界杯“玫瑰碗”等。

中标之后,Greentech和华体施工公司立即对原设计方案进行“深化设计”,即对跟草相关的建筑结构、改水、喷灌等进行重新设计。新设计得到业主的认可后,开始模块草坪的种植。华体一共购买了6000个与雅典奥运会上相同的ITM模具(即种草的容器)。业主通过北京市政府的协调,在北京五环边的来广营租了一块40多亩的地皮,按与鸟巢完全一样的场地平整度、尺寸大小和坡度铺上沥青混凝土之后,作为模块草坪的培植基地。

和一般的固定草坪种植不一样,仅高30厘米的ITM模具从上到下包含草坪模块、排水的立池和种植的基质层,要在沥青混凝土上种草,对给排水、温度、湿度等都有相当精确的要求。Greentech在草业方面并非专家,因此又把其雅典奥运会上的合作伙伴美国密歇根州立大学引荐给华体,后者拥有国际知名的草业专家。专家们对北京的地、热、风、湿度等地域情况进行分析后,提出了一系列指标。最底层是模块的排水砾石池孔隙率,以保持适中的渗水能力;然后是上层种植的基质——纯沙,过粗和过细的沙子粒径不行,菱形沙子也不行,只能是圆形沙子。华体先后提交了28种沙样给密歇根州立大学化验,皆因粒径分布、酸碱度、油碱成分不符合而被否。最后终于选定北京密云和秦皇岛卢龙的沙子按2:1的比例混配作为种植基质,从而节省了一大笔进口沙子的费用。

接下来是选择草种。华体先后与全球多家种子公司联系,综合考查了北京的气候、草的绿期、越冬能力等因素后,密歇根州立大学的专家选择了荷兰皇家百绿公司为华体专供的冷季型草种,播种密度为每平方米7克,但该草种绿期长达9个月(3—11月份),不易生病,养护得当可长期使用。

“伺候”名贵草种的“仆人”也同样是世界顶级品牌,且都有严格的讲究。比如肥料是用钙磷钾的含量8+24+5(毫克)的美国SCOTT牌;杀虫剂、杀菌剂是瑞士先正达(SYNGENTA);灌溉用水是专门在来广营地区钻的两口280米深井,“化验以后是一级饮用水,比自来水干净得多”;灌溉用喷枪则采用射程能达到46米雾状水的美国TORO产品、荷兰VERTI-DRAIN等公司的产品。

一切就绪之后,2007年秋季,华体完成了播种,盖上遮阳的黑色无纺布(既防止水分蒸发又保持一定的温度),约15天后草坪逐渐发芽,经过一段时间的施肥、打药、防病等养护措施后,草坪进入越冬阶段。满浇冻水,再盖上黑色无纺布,使小幼苗得以越冬。到2008年3月5日,培植基地周边的植被还一片枯黄时,王宁等人惊喜的看到了遮阳布下绿色的草皮。在专家的悉心照料下,4月底时草坪已经达到近20厘米高,密度也非常理想。

5月,完成一次全场搬进搬出鸟巢的测试赛之后,王宁心里对于转场成功才有了底。“通过5月份测试赛,我们历练出了经验和信心。”让他更有把握的是,“北京市交管局、公安局等各部门都关注和全力支持开闭幕式和足球田径场地转场的事情,这不是单纯一个草坪的事,还是向全世界展示我们能力的一个很重要的事情”。

从2005年加入鸟巢项目的调研团队,直至2008年6月参加鸟巢建筑智能系统最后一次的测试,戎一农——霍尼韦尔中国区建筑智能系统的技术总监,掐指算算,自己已经参与鸟巢项目三年有余了。

戎一农的办公桌上,一本几百页厚的红皮书格外显眼——《国家体育场弱电系统建议书》。这是霍尼韦尔2005年6月向鸟巢承建方提出的弱电系统,也就是所有有关30伏以下电压环境中运行的包括环境控制、安全系统以及赛场运营等多个建筑智能系统的解决方案建议。事实上,这份建议书是戎一农和霍尼韦尔为鸟巢专门成立的调研团队,在结合了本地和国际经验的基础上,向承建方——也就是负责鸟巢建设的中信建设国际工程承包公司(下称“国华公司”)及北京城建集团有限责任公司,展示公司实力的一份建议书。戎一农对《商务周刊》说,“我们通过与客户的交流,让他们更了解霍尼韦尔的能力。”

事实上,作为全部参与了2000年悉尼奥运会以及部分参与2004年雅典奥运会的全球顶级智能系统提供商,霍尼韦尔在大型体育场馆智能系统操作方面经验丰富。在这份基于调研基础上的建议书里,霍尼韦尔应用了自己已经非常成熟的企业建筑集成(EBITM)系统,并集成了建筑设备监控、火灾自动报警及安全防范等15个子系统,能将鸟巢包括售验票、卫星和有线电视监控、赛场温度控制、楼宇管理等诸多涉及安全、环境问题的方方面面,集中到统一的平台上进行管理。

然而,早做准备的霍尼韦尔却险些与鸟巢“失之交臂”。2006年6月初,负责鸟巢建设的国华公司及北京城建集团向全球发出国家体育场智能建筑工程深化设计、设备材料及服务采购的招标书时,霍尼韦尔却“意外”缺席了。

对于霍尼韦尔来说,这并非“意外”。“我们当时还没有完全准备好。”谈到这次缺席,戎一农还记忆犹新。根据承包方发出的技术要求,霍尼韦尔发现仅使用自己的现有产品还无法满足要求。“使用其他品牌、符合该技术要求的产品,势必意味着霍尼韦尔要在每一个系统列出至少三个备选品牌,这无疑也使得公司要准备的相应解决方案要乘以3。”戎一农不无惋惜地说,“当时的时间完全来不及做充分的准备,因此,霍尼韦尔不得不通知承建方自己可能不会参加竞标。”

在承建方组织的第一次竞标中,由于这项标额高达1.65亿元人民币,关系到能容纳9.1万名观众的北京奥运会主体育场安全和良好运行的项目,一般企业不敢投标。第一次投标截止日的竞标名单中事实上只有两家——西门子公司,以及江森自控、GE及北京城建组成的三方联合体。

霍尼韦尔是幸运的。由于仅有两家竞标单位,第一次招标不符合规则而作废,因而在一个月后进行了重新招标。这为霍尼韦尔赢得了宝贵的时间。霍尼韦尔建筑智能系统部中国区总经理高志长在提到缺席第一次竞标时,认为原因在于该公司“在产品、技术和解决方案上考虑得较细致”。虽然这一点使其错过了第一次竞标的机会,但在第二次竞标过程中,却成为了霍尼韦尔的优势。

2006年6月底的第二轮竞标,最高报价是西门子的1.68亿元人民币,最低是江森自控三方联合体1.44亿元的投标总价,而霍尼韦尔则提出了1.486亿元的报价,处于中间位置。

事实上,在招标文件中,国华公司和北京城建对于竞标企业提出的两个严格要求:其一是绝对符合技术要求,其二是价格合理。据一位参与了鸟巢智能化管理控制系统招标全过程的人士透露,招标方既不喜欢“以高质量为名漫天要价”,也不希望竞标方“低价竞标”,从而形成恶性竞争。于是,霍尼韦尔不高不低的报价占了些先机,但经历过很多项目竞标的戎一农坦言:“能够感受到,这次竞标过程中的招标方非常负责任。”

合理的报价,加上细致的技术方案,让霍尼韦尔最终战胜了此前势在必得的两家对手。在最终的量化评分上,霍尼韦尔以高出第二名9分的优势成功中标。中标价是1.46亿元人民币。这个价格比其最初竞标价1.648亿元人民币低1880万元,比标的额1.65亿元人民币低1900万元。

“1900万元——这几乎相当于霍尼韦尔中国区北方公司一年的利润总和。”霍尼韦尔全球CEO高德威(Dave Cote)曾经这样说。显然,为了赢得这项竞标,霍尼韦尔在利润方面做出了一定的牺牲。

在现阶段所有项目已经基本完工之时,据戎一农介绍,由于一些产品和设备得到了国内企业的赞助,以及某些功能例如安保系统的实施进行了一定调整,项目成本在原有报价基础上有了一定的变化,但总体是控制在1.46亿元的预算之内的。

面对强势的竞争对手,在总结成功经验时,戎一农认为除了价格上的合理性,霍尼韦尔的优势还在于“充分了解到了奥运项目的特点——‘绿色、科技、人文’,具备详尽的应急预案和突发问题解决方案,并考虑到了鸟巢赛后功能转换问题,而设计出具有扩充性、灵活性以及可发展性的系统。”

霍尼韦尔智能系统部的鸟巢项目团队在2007年开始项目实施时,即重点贯彻了这些优势,尤其是对“绿色奥运”、“科技奥运”以及“人文奥运”三大要求的落实。

“尽管霍尼韦尔在建筑智能系统方面已经具备全球领先的水平,但鸟巢的结构特点不同于一般的建筑工程,整个建筑结构具有大跨度、大空间、开放式的特点。”高志长在接受《商务周刊》采访时,摇摇头说道,“应用常规技术和产品在鸟巢上根本不可能。”

在建筑智能系统应用中,10万平方米的建筑面积已经很大,更何况鸟巢这样大约25万平方米的“巨无霸”。戎一农回忆说,施工初期,霍尼韦尔应用于鸟巢的产品都经过了工厂的有针对性严格测试,对适用性进行了详细预估。“虽然没有针对鸟巢开发出一整套全新的系统,但霍尼韦尔应用了在该领域最可靠、最先进的系统。”他认为,这背后也是霍尼韦尔本地化技术服务和全球化技术支持相互合作的结果。

霍尼韦尔所承担的智能管理系统,是“鸟巢”这一建筑中的重要组成部分。高志长认为,这一系统“不仅能够充分体现现代化建筑内涵,同时也是实现绿色奥运、科技奥运、人文奥运理念的必要保障”。

在霍尼韦尔提供的15个建筑智能化系统中,建筑设备监控系统XL5000被认为是最能体现“绿色、人文、科技”的部分。XL5000对鸟巢场内的各种机电设备节能型监测、控制、数据记录实现分散控制和集中管理,为体育场内的工作人员、观众、参赛选手提供舒适的工作、观赛和比赛环境,同时减低能耗、提高设备的运行性能及节省人力。

通过设备管理自动控制系统,鸟巢在系统投入使用之后可以优化设备运行,节省能源的消耗。戎一农对《商务周刊》具体介绍说,“通过设备监控系统,可以提供舒适环境、减少设备运行能耗、延长设备使用寿命、提高人员工作效率,同时,开放式的结构可以适应奥运会赛时和赛后应用需求的差异,最大限度地应用工程实施的投资。”

以空调为例,在接待重要贵宾的VIP室里,设备监控系统通过温度传感器,根据环境温度的变化,可以自动对室内空调发出调节命令,以保证VIP室的温度保持在22-24摄氏度;而对于比赛场馆来说,基于数字量传递的智能系统,可以实现在比赛和非比赛时段进行不同的自动空调运作。

除了在“绿色奥运”上的体现,霍尼韦尔对于在鸟巢中运用的全球先进技术也颇为自豪。据高志长介绍,鸟巢的建筑智能化系统充分应用了国际上的主流新技术,包括信息系统与自动化系统集成技术、网络化的物业及设施管理技术、信息服务与光纤用户接入的计算机网络和通信网络技术、智能卡“一卡通”技术、音视频数字化管理技术以及建筑节能技术等等。

为将鸟巢建成一个真正的“绿色新型节能建筑”,霍尼韦尔在工程施工过程中也遭遇了巨大的困难。“时间紧、施工现场交叉作业带来的干扰都是非常现实的困难。光霍尼韦尔的工地办公室就搬过四次。”戎一农苦笑着说,“当然,所有的施工方都遇到过类似的困难。”

如今,离2008北京奥运会开幕的日期越来越近了,鸟巢的建筑智能管理系统建设也已经基本结束,并通过了测试赛的考验。戎一农看了看桌上的台历,告诉记者,他最后一次去鸟巢,还是上个月,言谈间有些许的怅然,奥运会开幕在即,工程师们已经不能像以前一样凭一张“工作卡”自由进出鸟巢了。不过,很快戎一农就会以一个普通观众的身份进入鸟巢,体验一下这个由自己和同事们共同参与建造的建筑给自己带来的别样愉悦。

7月,在北方雨季的第一个月,北京就经历了20多次降雨过程,但夏季的强降雨与全年干旱少雨并不矛盾。从历史记录来看,北京在一年中的大部分时间干旱少雨,这个人均水资源占有量只有不足300立方米的缺水城市,任何新增的用水需求都可能成为压倒骆驼的“最后一根稻草”。鸟巢周边百余株常绿乔木、数千株落叶乔木和灌木、近8万平方米的草坪,如何既为这些绿色植物“解渴”,又兼顾水资源紧张呢?最终鸟巢的设计师选择用雨洪综合利用系统解决了这一难题。

在鸟巢里,夏季的雨水被更有效的利用。整个地下雨洪综合利用系统的面积相当于6个足球场,在22公顷的范围内共分布着近千个雨水收集点。下雨时,雨水通过这些收集点进入地下蓄水池,实现雨水收集。处理后的雨水共有场馆内外的绿化灌溉、厕所冲洗、空调冷却、汽车清洗、场地灌溉、跑道冲洗等9类用途。

这套系统的核心技术由通用电气(GE)水处理及工艺过程处理集团提供。该集团大中华区总裁周威方说:“鸟巢雨洪综合利用系统所采用的技术凝聚了当前全球水处理科技领域的至高成就,代表着未来的发展趋势。雨水回用仅仅是实现绿色奥运的一个起点,从这个意义上说,绿色奥运为绿色中国树立了一个典范,也给出了一个标杆。”

据GE公司介绍,整个系统运行由雨水收集和雨水处理两部分组成,雨水收集由分布在体育场周围的雨水收集点和收集管网收集至如图B、C、D、E、F五个蓄水池,进行初期沉淀、弃流后,优质雨水被提升至A蓄水池,然后由A蓄水池进入雨水处理系统进行雨水处理,处理后的产品水再被收集到合用水池,通过各回用系统传送至各用水点。在非雨季时,将由市政优质中水为该系统进行供水。

除了场馆周围以及场内草坪,鸟巢的上方和基座上也都有雨水收集点。但由于鸟巢的表面是马鞍形曲面,所以水不会往一个方向流,如果靠雨水自身的重力排水,就需要在体育馆四周安装无数排水管,这不仅会破坏鸟巢整体的美感,排水管的重量也会给结构带来影响。为此,设计师特别在鸟巢的两层膜中间又建造了虹吸排水系统。鸟巢的上层遮雨膜和下面的遮阳膜中间有13米的空间,这里藏了120个水箱,雨水先通过遮雨膜上的虹吸管被引导到水箱中,再排入下面的污水处理系统,大大减少了管子的数量。而且由于下层的遮阳膜只有30%的透光率,观众看不到这120个大水箱。

所有收集到的雨水最终被汇集到鸟巢地下的水处理系统中,经过三层过滤后,污水变成优质中水,实现回用。GE公司水处理集团中国区水处理设备销售总经理吴大伟介绍:“整套系统的设计日净产水量为2000立方米,年回收利用总量约6.7万立方米。遍布于场馆及周边绿地的收集引流系统可以将雨水汇集至6个地下蓄水池中,其最大储水能力高达12000立方米。”

目前北京年平均降水量为630毫米,由此估算,鸟巢蓄水池每年可以填满16次。经净化处理后的“雨水”水质远高于国内中水回用标准。体育场内70%的供水由回用水代替,其中23%来自系统处理后的雨水。

但是回收后的水资源能否实现真正的“高效回用”,关键在于净化。鸟巢的雨洪利用系统核心技术是过滤技术,由砂滤、超滤和GE的纳滤膜三大部分组成。经过初期弃流过的优质雨水从A池通过加压泵进入砂滤,进行过滤以去除水中的悬浮物,达到超滤进水的要求,一部分作为砂滤的反洗用水,其余水量通过超滤加压泵、自清洗过滤器进入超滤系统。超滤系统的主要功能是去除水中的细菌、胶体和大分子有机物质,达到纳滤的进水指标。出水也是一部分供自身反洗使用,其余的水进入纳滤系统,经过纳滤系统处理后的产品水被收集至合用水池、消防水池和回用水池,通过各回用系统的回用泵回用至各用水点。

中央控制机房是雨洪综合利用系统的核心,对雨水收集、弃流、处理及供水等各个环节的全自动运行进行控制。在机房中可以通过Led虚拟即时显示并监控系统的运行,这里同时也是水样采集和数据分析的科研中心。

国家体育场雨洪利用项目总设计师,中国建筑设计研究院建筑节能与新能源工程中心副总工程师刘鹏表示:“率先采用领先环保科技的‘鸟巢’,既凸显出积极贯彻实施‘绿色奥运’理念的种种努力,也展示了北京奥运所秉承的追求‘人与自然协调发展’的生态文明观。”