冰-雪-建-筑

冰雪建筑黑龙江省冰雪建筑艺术专家委员会[摘要]村镇建设工作在建设领域与城市建设一直无法相比，但是，随着建设事业的发展，特别是旅游业的兴起，占有特色旅游资源的农村，在发展中得到重视，在一定的领域开始处于国内或者世界领先地位，广大从事村镇建设的技术工作者开始在一些重要建设领域担负起举足轻重的项目，被逐步得到重视，在这篇文章里就是将村镇建设工作者曾经担负过的冬季旅游项目中创造出世界级品牌的重要项目——冰雪建筑介绍给大家，通过村镇建设工作者在建设领域完成的业绩，使广大村镇建设工作者的地位得到进一步提高和重视。冰雪建筑顾名思义就是以冰雪为材料搭建的“建筑”，冰雪建筑随着冰灯规模的扩大，艺术性和观赏性的提高而发展，在冰雪旅游（寒地旅游）业中占据了重要地位。冰雪建筑由于具有建筑物和构筑物的造型、类似的结构、施工特点以及实用功能，成为了一种新型材料的“建筑”。[主题词]冰雪建筑新兴项目独具特点冰雪建筑是指现代大型冰雪游乐园中，以冰雪为材料，通过建筑手段，建造的具有一定体量、模仿建筑物造型，具有观赏价值和实用功能的冰雪景观。冰雪建筑的雏形来源于冰灯，冰灯最初就是东北农民在春节期间，为了烘托节日气氛，用简单的容器冻制的冰体，经过简单加工，在冰体内放上蜡烛，经过装饰，制成形状各异，既有观赏性，又有实用性的简易冰灯，人们用“冰灯”代替灯笼装饰庭院和房屋，即经济又实用，晶莹剔透的冰体内透出桔红色的烛光，据传说还有驱鬼辟邪保平安的作用，小型的“冰灯”还可拎在手上，在拜年时走街串户时的照明。雪雕实际就是人们在冬季利用积雪堆积的“雪人”以及不同形式的“雪堆”。正是劳动人民的创造，为冰灯的发展奠定了基础，经过40余年的探索，广大艺术工作者和建设工作人员的不断创新，如今已经成为世界级的旅游项目，在发展地方经济中起到了重要的作用。冰雪艺术和建筑作为观赏性项目，被人们称为遗憾的艺术，因为寿命短，地域性强，观赏性好，互动性强，表现方式特殊，受到人们的青睐。在这篇文章中，将向人们介绍从冰雪雕塑中发展起来的一种全新的建筑种类——冰雪建筑。从传统的意义上讲，冰雪与建筑没有必然的联系，但冰雪可以如建筑材料一样，在特定的地域，特殊的环境下，为达到一定的使用功能，经过建筑施工，而搭建成建筑物和构筑物，因其特殊的观赏和使用功能，在社会经济活动中所占据的地位，而突现其建筑特性。一、冰雪建筑的形成。建筑作为人们生活中必不可少和现代人最重要的物资要求，被人们所熟知。但以冰雪建造的建筑并不被人们所熟悉，“冰雪建筑”一词只是近几年才被提出，直到今天并没有成型的文字记载。追溯冰雪建筑的历史，最早用冰雪作为建筑材料搭建具有使用功能的“建筑”，应当数爱斯基摩人，据有关资料记载，爱斯基摩人在狩猎生活中，有时赶不回营地，便将积雪锯成块状雪坯，垒砌成圆形雪堡作为临时性居住的房屋，据有关介绍，雪屋内的温度可以达到5℃，满足爱斯基摩人的生活需要。真正的冰雪建筑是随着寒地旅游即冰灯和雪雕的发展而逐步形成和发展，特别是近几年来，以冰雪旅游为主的特色旅游业的快速发展，形成了日本札幌雪节，中国哈尔滨冰雪大世界等世界著名的大型冰雪游乐园，冰雪实体的体量、高度不断加大和加高，模仿建筑物的冰雕垒砌高度达到了36米，达到超高层建筑；雪雕高度达到了20余米，由于大型的冰雪景观在平面、立面、造型上更趋向于以冰雪为材质的构筑物。一种新形式建筑的产生，是由于其使用功能和在社会经济中的地位而决定的，冰雪建筑由于在设计、施工、建设和使用上与建筑物和构筑物更贴近，而区别于大型冰雕和雪塑，就如窑洞建筑、干栏建筑、水上建筑等根据建设特点、形式，将以冰雪材料砌筑的景观称其为“冰雪建筑”。二、冰雪建筑特性。冰雪建筑具有与建筑物类似的特点。1、按照建筑设计程序实施，具有建筑造型。冰雪建筑发展到今天，从策划开始，便已步入了建筑设计程序，大型冰雪游乐园和滑雪场，面积都在数公顷以上，对于功能分区、空间结构、交通组织等各个方面都需要详细的规划设计；在大型单体景观创意和设计上，方案设计、结构设计、电照设计、音响设计、采暖设计等建筑设计的各方面内容都要涉及到，对冰雪建筑的造型、艺术效果、安全性、造价等相对于建筑设计要求要高得多。现代大型冰雪建筑的设计、施工已经完全按照建筑程序进行。大型冰雪建筑一般由从事建筑施工的企业承担建设任务，冰雪建筑大多模仿已有的建筑物以冰雪为材料搭建而成，冰雪建筑主要缺少了被模仿建筑物的使用功能，其价值在于供游人观赏。2、以观赏功能为主，具有一定的使用功能。随着冬季旅游业的发展，人们更加喜欢冒险和参加新奇、刺激性的活动，冰雪旅游项目正好满足了当代人的旅游需求，出现了世界性的冬季旅游热。芬兰人建造冰屋供旅游者和好奇的人居住；加拿大人建造雪屋供旅游者使用，使得冰雪建筑在以观赏为主的内容上，增加了使用功能，更加与真正意义上的建筑相近。而为冰雪体育和各类活动建造的滑雪场、冰场、攀冰、滑梯等实则为冰雪构筑物。3、按照建筑施工要求规范冰雪工程项目。冰雪建筑工程从小体量、建造简单的冰灯和雪雕逐步发展成为体积达到2万立方米的单体冰建筑，单体用雪量达到3万立方米的雪建筑，大型冰雪建筑已经加进钢、木材料，在基础、结构、施工方式上按照建筑物的要求进行，以往制作简单冰雕和雪雕的方式，已经不能在短时间内完成大工作量和搭建复杂冰景的要求。通过实践，大型冰雪建筑按照建筑施工方式建造，完全可以达到大型冰雪景观的设计要求。在建设大型冰雪游乐园的工程中，通过严格的施工组织，曾经在30万平方米的工地上，组织1万多名建设工作者同时施工，20天完成300多处景观施工，完成冰雪量达20余万立方米的工程量。在单体冰建筑施工中工程量达到2万立方米，高度超过36米，创造了世界冰建筑史上的奇迹。4、冰雪专项施工。冰雪建筑是由最初的冰灯和雪雕衍生出来的，五彩缤纷、色彩斑斓的灯光是冰雪建筑的灵魂。在大型冰雪游乐园中，用电量达到数千瓦，第三届哈尔滨冰雪大世界总用电量达到7000KVA，贵重到数百万元的激光，便宜到几元钱普通白炽灯；复杂光电程控到简单的普通照明，数以万计的用电器，使得冰雪建筑电照设计和施工十分复杂。水暖施工、土方施工、声讯施工在冰雪建筑建造过程中都会涉及到，使冰雪建筑从原先简单的冰雕发展成为完全的建设行为。5、冰雪建筑的地域性。冰雪建筑寿命短，必须在特定的低温环境下才能够存在，冬季漫长的寒冷地区是进行寒地旅游，建造冰雪建筑的良好地区，目前在我国境内，辽宁、吉林、内蒙古、黑龙江等省、自治区的部分地区每年建设室外大型冰雪乐园，在北京、台湾、深圳等省、市建设过室内冰灯。在国外只有北半球，高纬度地区的加拿大、美国、芬兰、瑞典等国家将冰雪活动和观赏作为旅游项目，由于分布区域的限制，只有在极少数地区才能欣赏到冰雪景观。大型冰雪建筑由于需要一定的建设时间，大量的冰雪资源和足够的展出时间(经营时间)，经营期的长短，决定了冰雪建筑的生命周期，直接影响到经济效益。三、冰雪的物理特性。冰雪是水的固体表现，由于水的物理特性，决定了冰雪材料的特点，净水在－0℃时结冰，成为固体，－4℃时密度最大，一般的固体是热胀冷缩，而水在严寒下膨胀，在大型冰雪建筑中需要考虑膨胀问题。自然界的水体内含有气体，由于冷冻条件和方式不同，结冰时会产生透明、半透明或不透明奶白色。雪花是一种多边形冰晶体，六角为多。人们正是利用冰雪的物理特性，才创造出了美轮美奂的冰雪景观。通过试验，得出冰的部分物理数据。1）冰砌体的摩擦系数f=0.12）冰砌体的线膨胀系数为58×10-63）冰的平均容重为0.92（ｇ/cm3）4）冰的传热系数λ=2.22(1+0.15t)W/m2K式中：t—冰体温度5）冰在光线作用下的折射率n=1.37n=Sinα/Sini式中α—入射角I—折射角四、冰雪建筑的结构。水在液体状态时没有任何强度，当结冰变为固体时产生强度，其强度随着温度降低而强度增加。根据实验，得出冰体的各项指标。1、冰体和冰砌体强度：冰体强度单位：N/mm2项目冰体温度℃-5-10-15-20-25-30-35-40抗压强度2.793.093.514.054.715.496.397.41抗拉强度0.1080.1090.1110.1140.1190.1250.1350.142抗剪强度0.360.450.550.640.740.830.931.02冰砌体强度单位：N/mm2项目情况-5℃时强度其他温度时的换算式抗压强度每层冰块为40cm以下的整齐状砌体1.4510.52R1轴心抗拉强度沿冰体截面0.0960.933√￣R1抗剪强度沿通缝截面及沿阶梯形截面0.0440.32√￣R1（（R2—1）/R2）表中：R1—冰体强度R2—冰浆强度，可采取同温度下的冰体强度。2、冰砌体及冰柱体的高厚比，冰砌体及冰柱体允许的高厚比（β）=H0/d项目冰砌体冰柱主要承重件108次要构件1210式中d—短边长度H0—设计计算高度(m)，参照砌石结构设计规范规定采取。3、独立构件断面尺寸。承受上部荷载的独立承重构件的最小尺寸情况断面不得小于(mm)建议断面(mm)空心安灯构件450×450500×500实心构件400×400450×450偏心受压构件的荷载偏心距e0不宜超过0.7y(y为截面重心到纵向力所在方向截面边缘的距离)。冰砌体截面中受局部均匀压力计算公式：KN1.2AR式中K—安全系数N—纵向力(N)A—部受压面积(mm2)R—砌体抗压强度(N/mm2)五、冰雪材料的生产。冰雪材料主要有两个来源，一是采于自然界的天然冰和积雪。二是人工冻制的人造冰和制雪机造雪。1、冰材料。大型冰雪游乐园和冰建筑的建设，需要大量的冰材料，在这种情况下，只有采用天然冰源。一般选择背风，上冻较早，泥沙含量低，冰量充足，便于施工，交通方便，有一定水深的大型水库、江河或湖泊作为冰材料的供应基地。制作冰灯的（天然冰和人造冰，不包括彩色冰）毛冰（冰胚）应透光性良好，冰胚内气泡、裂缝、泥沙等杂质较少。当天然冰冻层厚度大于250mm时，可进行采冰作业，采出的毛冰，应搁置20小时以上（困冰），以提高毛冰强度。天然毛冰一般采用的几何尺寸为900mm×900mm×冰厚度（大于250mm）和1200mm×1200mm×冰厚度（大于250mm）；人造冰几何尺寸可采用600mm×300mm×200mm；冰雕比赛宜使用整块毛冰，几何尺寸可采用2000mm×1200mm×冰厚度（大于500mm）。人工冻制普通冰，应向水中充氧或使水缓慢流动，降低水中含气量，减少结冰过程中产生的气泡，使冰质透明。人工冻制彩色冰，使用的彩色染料应选择易溶于水，无污染，悬浮性好，透光性强的高效颜料做染色剂，可适当加入扩散剂或活化剂。彩色冰的色相和饱和度，应按照设计要求，通过冻制实验，找出适合的配比。2、雪材料。天然降雪只有经过长时间的堆积，达到一定强度，才能够在雪雕中使用，当年的降雪只能用于滑雪等活动。雪雕和大型雪建筑用雪，只能用制雪机制造。雪雕和雪建筑用雪坯需要在模具内填雪夯实，使雪容重达到0.7以上。为满足大型雪建筑的结构要求，根据设计要求，有时需要预先在雪坯内绑扎木架或钢架，增加雪建筑的稳定性和承重能力。人工制雪对水质要求较高，避免对制雪机造成破坏，使用的水不得带有杂质和颜色。人工制雪应在－5℃以下，温度偏高时，雪中含水量相对较高，使用效果不好，人工制出的雪，最好随造随用，堆积时间不宜过长。冰雪建筑是用水这种特殊材料在严寒下建造，可以说是世界上寿命最短的“建筑”，但其艺术内涵远远高于实用价值和功能，冰雪建筑将以其在冬季旅游和旅游经济中起到的独到作用，得到发展和壮大。执笔：郝刚