近期，國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)官方微信公眾號“國資小新”評出“2024年度央企十大超級工程”。其中，由中國建設(shè)科技集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱“中國建科”）設(shè)計(jì)完成的中國南極秦嶺站榜上有名，充分彰顯了中國建科作為建設(shè)科技領(lǐng)域“國家隊(duì)”的職責(zé)與能力，進(jìn)一步激勵(lì)和鼓舞中國建科服務(wù)國家重大戰(zhàn)略的使命與信心。
2024年2月7日，南極秦嶺站主體設(shè)施落成，成為我國首個(gè)面向太平洋扇區(qū)的南極考察站，為南極考察及國際治理提供了關(guān)鍵科學(xué)平臺(tái)，具有重要的戰(zhàn)略意義與科學(xué)價(jià)值。中國建科在全面保障南極秦嶺站建設(shè)的同時(shí)，通過前瞻性的設(shè)計(jì)發(fā)展理念與創(chuàng)新性的專業(yè)技術(shù)特色，有效推動(dòng)和提升了行業(yè)進(jìn)步與國際影響，為踐行國家新發(fā)展理念貢獻(xiàn)力量。
設(shè)計(jì)發(fā)展理念方面，南極秦嶺站的設(shè)計(jì)面向南極科學(xué)考察任務(wù)的多重需求，通過全尺度研究、全過程設(shè)計(jì)與全專業(yè)集成三個(gè)方面的基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新，深入開展跨學(xué)科跨領(lǐng)域合作，在全面保障南極秦嶺站建設(shè)的同時(shí)，建立了體系化的考察站發(fā)展理念與設(shè)計(jì)方法，形成具有前瞻性的系統(tǒng)成果。
立足全尺度規(guī)劃研究，探索設(shè)施發(fā)展路徑。南極考察站是保障國家極地權(quán)益、提高南極科研水平和增強(qiáng)南極治理能力的重要支點(diǎn)，南極秦嶺站設(shè)計(jì)立足南極全域尺度，從考察站主體功能規(guī)劃研究入手，統(tǒng)籌考慮南極環(huán)境特點(diǎn)、考察發(fā)展水平、后勤支撐能力以及國際治理要求等要素，通過對中國南極長城站、中山站及相關(guān)國際考察站的深入調(diào)研及規(guī)劃原則、規(guī)劃性質(zhì)、現(xiàn)狀分析、功能定位、功能分區(qū)、實(shí)施重點(diǎn)與保障措施等方面分析，嘗試建立南極考察站的功能發(fā)展模式和發(fā)展路徑，并以此為理論框架，系統(tǒng)應(yīng)用于南極秦嶺站的選址與規(guī)劃實(shí)踐，構(gòu)建以考察站為中心的多圈層全域考察模式，將南極秦嶺站考察范圍拓展到300至500公里的更大范圍，大幅提升科學(xué)考察與國際治理能力。
立足全過程設(shè)計(jì)實(shí)踐，完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則。南極考察站的建設(shè)從國內(nèi)項(xiàng)目立項(xiàng)、國際環(huán)境評價(jià)、主體與專項(xiàng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場工程實(shí)施到未來的運(yùn)維及更新回收等方面，具備典型的全過程設(shè)計(jì)特征。中國建科充分結(jié)合考察站的全生命周期特點(diǎn)，開展了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則的編制與研究，為南極考察站設(shè)施的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。其中，聯(lián)合中國極地研究中心完成的《極地建設(shè)項(xiàng)目選址報(bào)告編制技術(shù)要求》，結(jié)合南極秦嶺站的選址經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過初步預(yù)選、現(xiàn)場勘選、綜合比選等步驟，形成以場地先天稟賦為基礎(chǔ)、以建設(shè)項(xiàng)目功能需求為導(dǎo)向的多層次評價(jià)體系和科學(xué)的選址方法；聯(lián)合相關(guān)高校及企業(yè)完成的《南極考察站建筑設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（征求意見稿），全面涵蓋了從規(guī)模投資控制、場地選址規(guī)劃到全專業(yè)設(shè)計(jì)及環(huán)境保護(hù)、預(yù)裝運(yùn)輸和更新拆解等全生命周期的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與準(zhǔn)則，為建設(shè)行業(yè)同類項(xiàng)目的投資立項(xiàng)、可行性研究、工程設(shè)計(jì)、運(yùn)維管理等提供了重要參照。
立足全專業(yè)集成創(chuàng)新，建立關(guān)鍵技術(shù)體系。獨(dú)特的科學(xué)考察任務(wù)、極端的自然環(huán)境特點(diǎn)，以及國際高度關(guān)注的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，都對考察站的設(shè)計(jì)建設(shè)提出了嚴(yán)格要求，中國建科立足中國南極考察的業(yè)務(wù)發(fā)展理念與南極環(huán)境保護(hù)的國際標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)整合新技術(shù)新工藝，打造國際領(lǐng)先的南極科學(xué)考察平臺(tái)。在南極秦嶺站的設(shè)計(jì)與研究過程中，充分把握南極國際政治、文化、自然及工程特點(diǎn)，系統(tǒng)提出基于南極考察戰(zhàn)略的規(guī)劃與選址技術(shù)、極端環(huán)境下的空間適宜性技術(shù)、偏遠(yuǎn)環(huán)境下的輕量化可持續(xù)建造技術(shù)、超低依賴的多能互補(bǔ)微網(wǎng)能源技術(shù)、極端條件下的水資源利用技術(shù)及南極考察無人化智慧化運(yùn)維技術(shù)六大技術(shù)體系，系統(tǒng)應(yīng)用于南極秦嶺站的設(shè)計(jì)與建設(shè)實(shí)踐，全面助力中國南極考察基礎(chǔ)設(shè)施能力的提升與發(fā)展。
專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面，中國建科深入了解南極羅斯海的自然與人文環(huán)境特點(diǎn)，從全方位、全過程、全要素、全專業(yè)四個(gè)方面開展技術(shù)創(chuàng)新與系統(tǒng)集成，形成了南極秦嶺站人性化、數(shù)字化、工業(yè)化和綠色化的技術(shù)特色。
全方位人性化設(shè)計(jì)。南極秦嶺站結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)和功能要求，以中國古代航海家鄭和下西洋導(dǎo)航使用的南十字星作為設(shè)計(jì)理念，兼顧中國特色和國際話語權(quán)，賦予建筑濃厚的人文特征。后勤中心與主體設(shè)施的集中式布局，形成功能分區(qū)明確、使用流線便捷的空間模式，全功能要素的集約使南極秦嶺站不僅成為中國現(xiàn)有考察站中規(guī)模最大的單體建筑，更成為一座冰原之上的微縮科學(xué)城。
面向冰川大海的公共空間，將羅斯海的大美景色盡收眼底；內(nèi)部的坡頂空間與木質(zhì)界面回應(yīng)早期探險(xiǎn)的傳統(tǒng)木屋，既有悠遠(yuǎn)歷史意味也具現(xiàn)實(shí)溫暖感受，流暢的空間組織、季節(jié)性光線調(diào)節(jié)、氣流與聲學(xué)的考量，獨(dú)具特色的標(biāo)識(shí)等，從生理、心理及精神等多個(gè)層面，改善極端環(huán)境下人員的工作效率和生活質(zhì)量，體現(xiàn)人與自然的和諧相處。
全過程數(shù)字化設(shè)計(jì)。方案研究階段，采用計(jì)算機(jī)CFD軟件進(jìn)行風(fēng)環(huán)境的模擬，優(yōu)化建筑基本形體與布局；聯(lián)合專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行縮尺模型風(fēng)洞試驗(yàn)，通過對不同風(fēng)向進(jìn)行測試，獲得主風(fēng)向下模型表面數(shù)百個(gè)點(diǎn)位的風(fēng)壓系數(shù)，為結(jié)構(gòu)構(gòu)件及建筑外圍護(hù)板的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；另外利用介質(zhì)模擬雪顆粒進(jìn)行風(fēng)洞吹雪試驗(yàn)，獲得建筑周邊地面積雪分布情況，優(yōu)化建筑形態(tài)，減少積雪影響。
工程設(shè)計(jì)階段，利用BIM模型進(jìn)行空間分析、碰撞檢測和可視化展示，以確保設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性。在BIM模型中嵌入各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，以評估設(shè)計(jì)方案的可持續(xù)性和適應(yīng)南極環(huán)境的能力。通過全專業(yè)BIM設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)之間的協(xié)同工作和信息共享，提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性確保設(shè)計(jì)方案的一致性、可行性和可持續(xù)性。
現(xiàn)場實(shí)施階段，中國建科采用數(shù)字化工具指導(dǎo)施工企業(yè)進(jìn)行施工進(jìn)度和資源管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和協(xié)調(diào)施工活動(dòng)。使用激光掃描儀等數(shù)字化工具對南極考察站建設(shè)現(xiàn)場進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集，以獲取準(zhǔn)確的場地信息和即時(shí)建造信息，用以銜接下一階段工程的設(shè)計(jì)工作。基于采集到的數(shù)據(jù)，利用BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬施工模擬，以優(yōu)化施工流程、減少錯(cuò)誤和沖突，并提前發(fā)現(xiàn)潛在問題。
全要素工業(yè)化設(shè)計(jì)。南極秦嶺站主體結(jié)構(gòu)采用了鋼結(jié)構(gòu)全裝配方式建造，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用裝配式幕墻單元，科研、住宿等內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)功能單元采用工廠模塊化全裝修建造模式。考察站鋼結(jié)構(gòu)采用高級別耐候鋼，確保在-40℃低溫條件下良好的焊接性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及耐腐蝕性能。主體鋼柱采用整體加工工藝，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和現(xiàn)場精準(zhǔn)實(shí)施。
外圍護(hù)層采用單元式復(fù)合金屬幕墻形成六面體全方位覆蓋，綜合解決保溫、耐候、防火、外飾、防水、氣密等性能要求；通過氟碳涂層和表面處理工藝相結(jié)合的方式，形成整個(gè)建筑深藍(lán)與亮銀的色彩搭配。內(nèi)部空間借鑒船舶分段建造理念，模塊單元全部采用工廠大模塊全裝修建造模式，模塊中的室內(nèi)固定家具、設(shè)備及管線均在工廠預(yù)制，大大減少現(xiàn)場工作量。在進(jìn)行現(xiàn)場建造之前，對于整個(gè)主體結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)模塊、幕墻單元等，在國內(nèi)進(jìn)行了預(yù)組裝，確保實(shí)際建造的可行性與準(zhǔn)確性。
全專業(yè)綠色化設(shè)計(jì)。南極秦嶺站的設(shè)計(jì)采用集中布局形態(tài)，最大限度減少各類設(shè)施占地面積，實(shí)現(xiàn)更集約的土地利用，并盡量減少對南極自然環(huán)境的擾動(dòng)；建造策略上采用圍護(hù)、結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝一體化的模塊建造技術(shù)，不僅能節(jié)省運(yùn)輸成本，而且在減輕建材重量的同時(shí)增加平面功能的靈活性。工廠化的預(yù)制模式可有效控制建成質(zhì)量，減少現(xiàn)場人工和施工周期，減輕現(xiàn)場環(huán)保壓力。
建筑材料的選擇方面，著重采用輕質(zhì)、高強(qiáng)的建造體系，借用船舶制造的保溫防水工藝和材料，形成輕質(zhì)、防水、無毒、防火、保溫一體化外圍護(hù)體系，其厚度和重量都大大減少；采用輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料，如高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及高強(qiáng)螺栓等，結(jié)構(gòu)重量較以往集裝箱模塊建造方式減輕40%以上。新的模塊建造方式極大提高運(yùn)輸效率，并減少了各種輔助配套材料的用量。
運(yùn)行方面，南極秦嶺站站采用太陽能、風(fēng)能、氫能和柴油混合動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，在保障站區(qū)能源安全穩(wěn)定的前提下，最大程度利用氫燃料電池、耐低溫固態(tài)電池等高效儲(chǔ)能系統(tǒng)，新能源使用比例預(yù)計(jì)超過60%，同時(shí)采用智慧化集成能源管理系統(tǒng)，最大限度地減少傳統(tǒng)能源的消耗量及空氣污染物的排放。通過增加可再生能源、最大限度地利用室內(nèi)自然光和循環(huán)利用余熱，盡量減少化石燃料的使用。
前瞻性的設(shè)計(jì)發(fā)展理念以及創(chuàng)新性的專業(yè)技術(shù)集成，為冰原之上的南極秦嶺站注入了人文特色與科技力量，同時(shí)也為未來極地考察設(shè)施建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，中國建科將再接再勵(lì)，為我國逐夢星辰大海保駕護(hù)航。
