“极端环境中的极致建筑”——揭秘南极罗斯海新站的建筑设计

建设新考察站是中国第40次南极考察的突出亮点。

选址有哪些考量、新考察站“新”在何处、施工面临哪些挑战……来自中国建筑设计研究院的罗斯海新站建筑设计师祝贺，在“雪龙2”号上接受新华社记者采访时一一揭秘。

2023年12月7日，中国第40次南极考察队开展卸货作业。新华社记者 周圆 摄

科学价值主导选址工作

南极考察，基础设施建设是重中之重。位于罗斯海区域的新站是我国第5个南极考察站。

祝贺介绍，新站最终落子于罗斯海的恩克斯堡岛，西邻南森冰架，东濒终年不冻的特拉诺瓦湾冰间湖。独特的区位和环境有助于开展多圈层、多学科的观监测和科学研究工作。

“选址工作需要综合考量科学价值、气候特征与场地条件、后勤可达性与未来拓展性等多方面因素。”祝贺曾随我国第33次南极考察队考察，参与完成优化选址工作。他表示，各种因素中，科学价值无疑是南极考察站的重要支撑目标和选址的必要因素。

风环境是选址需要重点考虑的另一因素。“南极建筑需要着重考虑风荷载和积雪影响。”据祝贺介绍，考察站的规划布局和建筑形态综合考虑了主导风向、地形因素及洋流走向。主体建筑位于完整基岩之上，长轴保持与主导风向一致，底层架空，通过预应力岩石抗拔锚杆将建筑牢牢地锚固在地面。

此外，岸线平缓，可达性较强；地势开阔，具备未来拓展条件；300公里内存在多个考察站，具有一定应急救援能力……“新站站址经过多年考察、多方论证，可以说恩克斯堡岛在选址的诸多方面都颇具优势。”祝贺说。

2023年12月3日，“雪龙2”号为“天惠”轮破冰引航（无人机照片）。新华社发（祝贺 摄）

集约高效、绿色低碳、智能先进

新考察站是继长城站、中山站之后，我国在南极建设的第3个常年考察站。新考察站“新”在何处？祝贺给出的答案是“集约高效、绿色低碳、智能先进”。

——集约高效

效果图上，新考察站主楼由中央环廊和东西两翼构成，呈南十字星造型。各功能区高度集成、彼此衔接。

“设计时，我们考虑到当地高寒、强风、辐射等特殊的恶劣环境，建筑采用了集中式形态。考察队员生活、工作、交流等日常活动完全可以在一体式主楼里进行，除必要的野外工作，可以做到足不出户。”祝贺说，集中式建筑能使占地面积最小化，降低对南极环境的扰动。

主楼内部采用了模块化设计，模块化率达到45%，主要包括16个越冬宿舍单元、26个度夏宿舍单元以及各类办公室、实验室等。模块中大部分室内固定家具、设备及管线都在工厂预制，大大减少现场工作量。

在内部空间，“考虑到机械振动、噪声干扰、空气质量、封闭性环境的心理影响等，我们针对性地设计了解决方案”。祝贺以缓解考察队员心理压力为例，建筑内装采用明快的色调、温暖的木质表面；设置植物温室，屋内变得绿意盎然；餐厅落地窗面向海湾，队员可以欣赏绝佳的南极风光。

——绿色低碳

“绿色考察”理念贯穿新站设计、建设全过程。

祝贺说，新站以被动式建筑技术应对极端环境；采用可再生能源和传统能源相结合的能源系统，优先采用风能和太阳能等清洁能源，“设计方案中，风能、太阳能等新能源占比超过60%”。

此外，新站根据功能分区的使用特点，分别对越冬、度夏区域实行独立能源供应，根据工况状态灵活设置和调节。度夏宿舍及海洋实验室在冬季无人状态下仅维持值班温度，降低能耗。

——智能先进

在祝贺看来，近些年来，建筑新工艺、新材料、新技术等相关领域发展，支撑新站设计得更智能和安全。

新站采用了数据化、自动化、无人化、远程化运营系统。此外，新站还集成了微电网监控、能量管理平台等先进技术。“这是微电网跨技术领域、多系统协调集成的南极考察站综合应用示范项目。”祝贺说。

安全方面，采用轻质高强的建筑技术与材料，可以抵抗零下60摄氏度的超低温和海岸环境的强腐蚀；智慧火眼消防系统，10秒内精准识别，快速响应。

2023年12月7日，中国第40次南极考察队开展卸货作业。新华社记者 周圆 摄

建设施工颇具挑战

当前搭载新站建设队员和建站物资的“雪龙2”号和“天惠”轮已经抵达罗斯海区域，正在开展卸货作业。

“新站建设施工颇具挑战。”在祝贺看来，南极环境恶劣异常，建设窗口期短。由于南极大陆是中部隆起向四周倾斜的高原，一旦沉重的冷空气沿着南极高原光滑的表面向四周俯冲下来，便会狂风大作，形成南极内陆典型的“下降风”。新站所处区域位于下降风盛行区间内，给工程建设带来很大难度。

约100名建设队员、约9300吨建设物资，人员、材料和机械的协同是建设过程中的又一大挑战。对此，考察队多次专题讨论、修改完善卸货方案，按照“先生活保障、后施工生产；先主楼、后后勤”的原则，将卸货任务细化到每一环节。开展大规模建设物资卸运和人员登陆工作的同时，还将开展新站钢结构搭建。

设计蓝图正落地为实体建筑。2个月后，新站将矗立于恩克斯堡岛。

“面对极端环境，我们从考察队员的实际使用需求出发，根据现场水文地质条件，结合工程技术的现实考量，设计出了极致的建筑。”祝贺相信，新站一定会为中国人更好探索南极打下坚实基础。