近期，國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會官方微信公眾號“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)科技集團股份有限公司（以下簡稱“中國建科”）設(shè)計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”的職責與能力，進一步激勵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)鍵科學平臺，具有重要的戰(zhàn)略意義與科學價值。中國建科在全面保障南極秦嶺站建設(shè)的同時，通過前瞻性的設(shè)計發(fā)展理念與創(chuàng)新性的專業(yè)技術(shù)特色，有效推動和提升了行業(yè)進步與國際影響，為踐行國家新發(fā)展理念貢獻力量。
設(shè)計發(fā)展理念方面，南極秦嶺站的設(shè)計面向南極科學考察任務(wù)的多重需求，通過全尺度研究、全過程設(shè)計與全專業(yè)集成三個方面的基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新，深入開展跨學科跨領(lǐng)域合作，在全面保障南極秦嶺站建設(shè)的同時，建立了體系化的考察站發(fā)展理念與設(shè)計方法，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南極治理能力的重要支點，南極秦嶺站設(shè)計立足南極全域尺度，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、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)、實施重點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)應用于南極秦嶺站的選址與規(guī)劃實踐，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，大幅提升科學考察與國際治理能力。
立足全過程設(shè)計實踐，完善行業(yè)標準導則。南極考察站的建設(shè)從國內(nèi)項目立項、國際環(huán)境評價、主體與專項設(shè)計、現(xiàn)場工程實施到未來的運維及更新回收等方面，具備典型的全過程設(shè)計特征。中國建科充分結(jié)合考察站的全生命周期特點，開展了相關(guān)標準導則的編制與研究，為南極考察站設(shè)施的規(guī)范化標準化發(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)項目選址報告編制技術(shù)要求》，結(jié)合南極秦嶺站的選址經(jīng)驗，經(jīng)過初步預選、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)項目功能需求為導向的多層次評價體系和科學的選址方法；聯(lián)合相關(guān)高校及企業(yè)完成的《南極考察站建筑設(shè)計導則》（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)計及環(huán)境保護、預裝運輸和更新拆解等全生命周期的設(shè)計要點與準則，為建設(shè)行業(yè)同類項目的投資立項、可行性研究、工程設(shè)計、運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。獨特的科學考察任務(wù)、極端的自然環(huán)境特點，以及國際高度關(guān)注的環(huán)境保護標準，都對考察站的設(shè)計建設(shè)提出了嚴格要求，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)境保護的國際標準，精準整合新技術(shù)新工藝，打造國際領(lǐng)先的南極科學考察平臺。在南極秦嶺站的設(shè)計與研究過程中，充分把握南極國際政治、文化、自然及工程特點，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維技術(shù)六大技術(shù)體系，系統(tǒng)應用于南極秦嶺站的設(shè)計與建設(shè)實踐，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，從全方位、全過程、全要素、全專業(yè)四個方面開展技術(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。南極秦嶺站結(jié)合環(huán)境特點和功能要求，以中國古代航海家鄭和下西洋導航使用的南十字星作為設(shè)計理念，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)界面回應早期探險的傳統(tǒng)木屋，既有悠遠歷史意味也具現(xiàn)實溫暖感受，流暢的空間組織、季節(jié)性光線調(diào)節(jié)、氣流與聲學的考量，獨具特色的標識等，從生理、心理及精神等多個層面，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。方案研究階段，采用計算機CFD軟件進行風環(huán)境的模擬，優(yōu)化建筑基本形體與布局；聯(lián)合專業(yè)機構(gòu)進行縮尺模型風洞試驗，通過對不同風向進行測試，獲得主風向下模型表面數(shù)百個點位的風壓系數(shù)，為結(jié)構(gòu)構(gòu)件及建筑外圍護板的設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；另外利用介質(zhì)模擬雪顆粒進行風洞吹雪試驗，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)計階段，利用BIM模型進行空間分析、碰撞檢測和可視化展示，以確保設(shè)計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)計方案的可持續(xù)性和適應南極環(huán)境的能力。通過全專業(yè)BIM設(shè)計，實現(xiàn)不同專業(yè)之間的協(xié)同工作和信息共享，提高設(shè)計效率和準確性確保設(shè)計方案的一致性、可行性和可持續(xù)性。
現(xiàn)場實施階段，中國建科采用數(shù)字化工具指導施工企業(yè)進行施工進度和資源管理，實現(xiàn)實時監(jiān)控和協(xié)調(diào)施工活動。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)場進行三維數(shù)據(jù)采集，以獲取準確的場地信息和即時建造信息，用以銜接下一階段工程的設(shè)計工作?；诓杉降臄?shù)據(jù)，利用BIM技術(shù)進行虛擬施工模擬，以優(yōu)化施工流程、減少錯誤和沖突，并提前發(fā)現(xiàn)潛在問題。
全要素工業(yè)化設(shè)計。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，外圍護結(jié)構(gòu)采用裝配式幕墻單元，科研、住宿等內(nèi)部標準功能單元采用工廠模塊化全裝修建造模式?？疾煺句摻Y(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)場精準實施。
外圍護層采用單元式復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，形成整個建筑深藍與亮銀的色彩搭配。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制，大大減少現(xiàn)場工作量。在進行現(xiàn)場建造之前，對于整個主體結(jié)構(gòu)和標準模塊、幕墻單元等，在國內(nèi)進行了預組裝，確保實際建造的可行性與準確性。
全專業(yè)綠色化設(shè)計。南極秦嶺站的設(shè)計采用集中布局形態(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；建造策略上采用圍護、結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝一體化的模塊建造技術(shù)，不僅能節(jié)省運輸成本，而且在減輕建材重量的同時增加平面功能的靈活性。工廠化的預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、保溫一體化外圍護體系，其厚度和重量都大大減少；采用輕質(zhì)高強的結(jié)構(gòu)材料，如高強鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及高強螺栓等，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輸效率，并減少了各種輔助配套材料的用量。
運行方面，南極秦嶺站站采用太陽能、風能、氫能和柴油混合動力發(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)電池等高效儲能系統(tǒng)，新能源使用比例預計超過60%，同時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，同時也為未來極地考察設(shè)施建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗，中國建科將再接再勵，為我國逐夢星辰大海保駕護航。
