团队|艺术与科技融合，清华教授马赛揭秘冬奥会火炬台设计冬奥会|火炬台|马赛|结构|原创-四川龙网

2022年2月4日，北京2022年冬奥会开幕式上，奥运之火在主火炬“大雪花”中心燃起。随后，位于国家体育场（奥林匹克中心区）及北京延庆赛区、河北张家口赛区的火炬台被依次点燃，将持续燃烧至本届冬奥会和冬残奥会结束，并将成为三地的永久性雕塑。

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北京2022年冬奥会火炬台夜景。清华大学美术学院供图
96片“小雪花”组成“大雪花” ，橄榄枝周围环绕着“银丝带” ， “大雪花”和“银丝带”之间非匀速双向同心旋转……火炬台的设计成为此次冬奥会的亮点之一。据悉，三个赛区的火炬台均由清华大学美术学院党委书记、教授马赛带队设计。
灵动飘逸的造型背后，是艺术与科技的融合。 “不仅是一个美学上的艺术品，更接近一项多学科交叉的工程。 ”马赛介绍，整个装置的研制过程充分体现了艺术、设计、美学与机械结构的交叉融合。
结构稳定性成最大挑战
2020年11月末，接到冬奥会开闭幕式团队的设计邀请，马赛立即组织工业设计系、雕塑系的教师以及10多名博士生、硕士生成立了设计团队。
马赛告诉采访人员，出于保密要求，张艺谋导演起初只简单介绍了国际奥委会通过的主火炬的核心元素是直径10米的圆形薄片，希望美院团队能够从设计的角度赋予该核心图形更多的艺术美感，同时在满足功能、安全的前提下，实现核心图形更多精妙、复杂的运动。
最初的方案设计中，更多是靠“想象” 。 “如果核心元素不清楚的话，其他元素就很难确定和展开。 ”在回来的路上，马赛和团队成员就在反复讨论，这个“圆形薄片”到底是啥？多次分析、讨论之后，团队猜想到， “大概率是雪花” 。因此，团队后来的设计都围绕雪花展开。

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清华美院教授马赛带领团队用快递捆扎带模拟火炬台支撑结构。清华大学美术学院供图
他们随手拿起工作室里的光盘来模拟这个“圆形薄片” ，用快递捆扎带来模拟支撑结构。马赛发现，当尺度超过一定的比例，就不仅仅是美学的问题，而是演变为工程方面的问题，直径长达10米的薄片在空中转动，其自身的重量就会让其弯曲，并且只有一个支点落地， “就像跳芭蕾舞一样，人体所有重量全部都落在脚尖上，脚尖上的受力是非常大的。 ”
此外，还要满足三地抵御严寒、强风等不利的气候条件，因此保证支撑强度和稳定性成为一大挑战。同时，这些支撑结构体量不能过粗过大，在造型上要与核心元素相得益彰，不能喧宾夺主，这更为设计增加了难度。
“设计火炬台不单单是艺术造型的问题，还有结构、燃气功能、运动等多方面需要考虑，当体量超出一定的尺度就演变为工程问题。 ”马赛说。因此，美术学院团队邀请了清华大学机械系、土木工程系教授团队通力合作。在一次次讨论后，综合考虑风载、雪压以及自重等因素，针对旋转运动支撑结构提出以上下两点支撑的方式，将上下橄榄枝条中的叶子与枝条搭接，构成双支撑结构，有效地提高了橄榄枝支撑点的强度。
“我们请土木系、机械系的老师来测试，考虑材料、重量、厚度等因素，用计算机来模拟测算不同风力下火炬台的受力情况。在这些数据下，我们把点位进行了加强。 ”马赛说。
为了贴近冰雪语言，马赛将支撑结构设计成为流动起伏的“银丝带”形态。 “这是对冬奥会众多赛事项目速度、激情、节奏、跃动等特征的抽象表达。 ”“银丝带”与底盘相接处，设计了三个支撑点，保证结构的稳定性；团队提出了“同心双向旋转”的设计方案，并通过动画演绎了灯光效果和旋转效果。

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