近期，国务院国资委官方微信公众号“国资小新”评出“2024年度央企十大超级工程”，其中由中国建设科技集团股份有限公司（简称“中国建科”）下属中国建筑设计研究院（简称“中国院”）设计完成的中国南极秦岭站榜上有名，充分彰显了中国建科作为建设科技领域“国家队”的职责与能力，进一步激励和鼓舞着中国建科服务国家重大战略的使命与信心。
2013年岁末，在自然资源部极地考察办公室和中国极地研究中心支持下，中国建科所属中国建筑设计研究院有限公司（简称中国院）开启服务国家极地事业的十年征程；2024年年初，南极秦岭站主体设施在罗斯海恩克斯堡岛顺利落成，成为我国首个面向太平洋扇区的南极考察站和开展南极考察及国际治理的关键科学平台，具有重要意义与科学价值。中国院设计团队通过先进的设计理念和创新的技术体系，为南极秦岭站崛起冰原保驾护航。
三大设计理念 服务南极
南极秦岭站的设计面向南极科学考察任务的多层次需求与南极极端自然条件和特殊国际环境等特点，充分体现“科学引领”、“文化驱动”和“环境协同”三大设计理念，打造具有国际先进水平的南极考察站。
科学引领
秦岭站位于罗斯海区域，是南极科学考察和南极国际治理的热点区域。这里是南极冰盖和南大洋相互作用最活跃的地区，深刻影响着全球气候变化；这里有地球上最接近火星环境的南极最大无冰区，是走向未来空间的重要前进基地；这里有全球最古老的海洋，蕴藏着南极生态系统的演化奥秘。这里作为南极岩石圈、冰冻圈、生物圈和大气圈相互作用最集中的区域，对全球气候变化响应最敏感，具有重要的研究价值，是开展科学考察的理想之地。秦岭站作为支撑我国在罗斯海及南太平洋海洋研究和保护工作的考察平台，承担着重要科学使命。
秦岭站设计从规划格局、选址定位、功能组织、技术支撑等各个环节着力强化南极考察科学目标的引领作用，通过多圈层全域规划模式、全要素综合选址体系、海陆一体化功能关系、极端环境可持续能力等系列技术方法，助力秦岭站成为南极冰海变迁与生命律动的监测仪和听诊器，全天候捕捉和倾听全球变化策源地的时空动态，成为最具前沿特点的极地大科学装置平台。
海陆一体示意图
文化驱动
南极考察是人类探索未知的伟大征程，从早期的自然探险到后来的科学考察与国际治理，人类在与南极自然环境的对话中写下壮丽的篇章，考察站对于人类的支撑作用也从最初简单的庇护于风雪发展为规模化系统性的全方位支持，成为全球意识、科学水平及后勤能力的综合体现。秦岭站的设计立足“文化驱动”理念，充分展现南极考察站的文化内涵、组织特点及人文特色。
国家层面的文化内涵。南十字星是南半球标志性导航天体，是地理大发现时代航海家的定位标尺，被誉为南半球的“璀璨之光”，出现在很多南半球国家的国旗上，可以说是南半球的重要文化象征。15世纪我国航海家郑和下西洋曾使用南十字星进行导航。秦岭站以“南极星•中国结”作为设计概念，兼顾了中国特色与国际话语，赋予建筑浓厚的文化内涵。
机构层面的组织特点。秦岭站是由国家专业考察机构全程建设和运转的常年性南极考察平台，其功能体系及组织模式体现了南极考察业务的组织特点。集约布局的建筑主体涵盖科研办公、居住、餐饮、社交、医疗、健康、物资存储、设备运转、废弃物处理等全方位要素，如同屹立于冰原之上的微缩科学城。主体格局采用陆基立体考察平台模式，通过多功能分层、分区、分仓和一体化集成，做到环境控制可分可合，空间布局高度集约，功能终端灵活扩展，充分适应极地考察的任务特点。
个体层面的人文特色。秦岭站的建筑空间及界面设计强调人因工程学原则，空间营造体现极端环境下安全、高效、友好的人文特征，助力科学家与考察人员更好应对强风寒冷、偏远孤独、极昼极夜等极端环境的挑战。
环境协同
南极洲是地球上最寒冷、最干燥、最多风、最偏远、最黑暗（半年极夜）的大陆，是最具挑战性的自然环境。同时，南极洲也是地球最后的纯净之地和天然实验室，具有极为脆弱的生态系统和环境敏感性，倡导国际合作和执行严格的国际环境准则。
设计充分融合南极的考察需求与环境特点，基于 “环境协同”理念，建立建筑与环境之间积极的协同关系。一方面，秦岭站的设计利用数字化工具和风洞试验，优化建筑形态、外围护构造参数及基础形式，提升安全可靠性，通过轻量化体系实现快速建造与更新、多能互补系统提升持续运转能力，系统提升考察站对极端环境的适应能力；另一方面，采用可再生能源、全生命周期建造、智慧化运行等可持续技术，最大程度减少对南极环境的影响。
六大技术体系 保护极地
基于南极考察特点的规划与选址技术
南极洲地域广袤，科学研究、后勤运输及站区自然条件对考察站的建设和运行效率、成本等影响巨大，因此好的规划与选址可实现事半功倍。
秦岭站设计立足南极全域尺度，从考察站主体功能规划研究入手，统筹考虑南极环境特征、考察发展水平、后勤支撑能力以及科学研究等要素，通过对我国南极长城站、中山站及相关国际考察站的深入调研及规划原则、规划性质、现状分析、潜力判断、功能定位、功能分区、实施重点与保障措施等方面的分析，尝试建立南极考察站的功能发展模式和发展路径，并以此为理论框架，系统应用于南极秦岭站的选址与规划实践。秦岭站的规划与选址综合考虑罗斯海地区的后勤运转、科学观测、国际合作和环境保护等要素，结合域内各国考察站的建站经验，梳理提炼包括科考方向、气候条件、场地条件、海空运输条件等6类一级指标和50多项二、三级指标，通过FAHP分析法确定相关指标权重，将要素评估描述由定性向定量转化，形成以场地先天禀赋为基础、以建站功能需求为导向的多层次评价体系，最终获得相对均衡客观的选址结果和总体格局。
基于南极考察特点的规划与选址技术有力支撑了以秦岭站为中心、作业半径超过300公里的多圈层全域考察模式，有效填补了我国在罗斯海地区的考察空白。
极端环境下的空间适宜性技术
面对罗斯海地区高寒、强风等特殊环境以及高度的环境保护要求，设计采用系列空间适宜性技术，最大程度减少环境与建筑之间的相互影响。
通过对建筑形体、结构的实体与数字化模型，开展多组风洞试验，模拟南极当地雪荷载、风压、风致振动、风吹雪等一系列实际环境指标，获得相关数据，并最终确定低体形系数的理想建筑形体及结构。集中形态和独立分舱方式，以及高密闭性与保温性的构造设计，强有力的预应力岩石锚杆体系等，保证建筑结构、保温、防火等方面的整体安全，充分适应南极罗斯海区域风、雪、严寒、干旱等一系列极端自然气候。针对极端恶劣气候、极昼极夜的生物节律影响以及偏远孤立的地理特征等，秦岭站遵循人因工程学原则进行内部空间设计，打造安全、高效的人性化环境。面向冰川大海的公共空间，将罗斯海的大美景色尽收眼底；内部的坡顶空间与木质界面回应早期探险的传统木屋，既有悠远历史意味也具现实温暖感受，流畅的空间组织、季节性光线调节、气流与声学的考量，独具特色的标识等，从生理、心理及精神等多个层面，改善极端环境下人员的工作效率和生活质量，体现人与自然的和谐相处。
公共空间示意图
偏远环境下的轻量化可持续建造技术
南极地理位置偏远，考察站面临建设物资洲外远洋运输，现场大型机具载具种类受限，建筑结构及构造风致疲劳及低温变形，材料设施更新回收等现实挑战。
秦岭站采用主结构、外围护和内模块三级装配化模式，适应极端环境下建筑的全生命建造、运维与更新。主体结构采用钢结构全装配方式，由近5万套零件和高强螺栓组装而成，其中主钢柱采用整体加工工艺，高标号耐候钢可在-40℃～-60℃低温条件下保持良好的结构性能，保证结构稳定性和现场精准实施。办公、科研、住宿等标准使用单元，采用工厂模块化全装修建造模式。外围护结构采用复合保温一体化金属幕墙单元，节点可伸缩构造具备适应低温变形能力。
系列轻量化可持续的建造技术，极大提升了考察站全生命周期的环境适应能力，减轻了远程转运的压力，并有效降低了环境负荷。
集成建造示意图
超低依赖的多能互补微网能源技术
作为独立于天气条件的能源，在南极使用传统柴油能源具有高效、稳定和持续的优势；同时也存在运输成本高，环境事故风险大，碳排放高等问题。
秦岭站的能源系统设计基于中国南极中山站及泰山站的新能源早期应用试验，进一步结合罗斯海区域日照、风、雪等气候特点，考虑冬夏转换和昼夜转换工况需求，协同建筑节能改进、建筑气密性提升、能源保障、可再生能源利用的动态响应，形成可再生能源和传统能源相结合、多能互补的微电网能源系统。包括太阳能、风能、氢能和柴油在内的混合动力发电系统，采用智慧化集成能源管理系统，在保障站区能源安全稳定的前提下，最大程度利用氢燃料电池、耐低温固态电池等高效储能系统，可再生能源使用比例预计超过60%，最大限度地减少对传统能源的依赖及空气污染物的排放。
超低依赖的多能互补微网能源技术使秦岭站成为一座绿色低碳的常年考察站。
极端条件下的水资源利用技术
南极储藏了全球70%以上的淡水资源，由于低温酷寒，却成为最干旱的大陆。考察站主要的水源来自海水淡化、湖水净化以及融冰融雪等方式，水的输送、淡化、净化及处理等需要消耗能源并符合严格的排放标准，且运行过程中存在低温、强风、海冰等因素影响。
秦岭站的水资源利用充分考虑了地形和洋流条件，采用适应多种工况的海水、融雪等采集和处理方式。取水口采用近岸深井方式，避免海冰侵扰影响，实验用海洋原水相对独立采集与处理，生活用淡化系统采用多层级过滤与反渗透工艺，存用结合，保障用水的洁净与安全；生活污水采用膜生物处理系统，配以一体化膜生物反应器降解处理，达到南极排放标准。
极端条件下的水资源利用技术系统整合多态水资源，分类处理污废，形成可靠环保的水循环系统。
南极考察无人化智慧化运维技术
作为偏远环境下的考察设施，秦岭站配置卫星通信、短波通讯与导航等多层级通信系统，实现考察活动的中远程通信、数据管理及远程同步。
科学观测方面，设置自动检测、数据采集等专用网络系统，实现对罗斯海环境的长期观监测，开展近岸海洋环境的在线监测与数据传输、样品预处理分析实验，并逐步实现极地观监测的无人化、智慧化。站区运行方面，采用智慧科考运营监控指挥系统，智慧消防火眼超级预警系统，智慧站区保障系统，集成能源管理系统，可视化监控与无线物联网系统等。野外考察活动、自动化采集数据及考察站运行数据汇集于主体建筑顶层的指挥中心，形成智慧考察站的态势感知及快速响应和指挥调度能力。
俯瞰秦岭站（祝贺 摄）
秦岭站作为我国最新一代极地考察站，充分借鉴吸收了国内国际的设计与建设经验，创造性地提出融合南极环境特点和科学考察需求的三大前瞻设计理念，系统性地集成跨专业跨学科的六大创新技术，助力我们更好地认识南极、保护南极、利用南极，为极端环境下的考察设施注入文化特色与科技力量，也为未来极地考察设施建设积累宝贵经验，为中国人逐梦星辰大海贡献专业力量。
秦岭站前的帝企鹅（祝贺 摄）
中国建科秉承“传承中华文化、打造中国设计、促进科技进步、引领行业发展”的企业使命，以秦岭站建设为契机，探索不同气候条件下的创新建筑技术，在担当实干中锐意进取，在攻坚克难中开拓创新，更好践行建设科技领域“国家队”的职责使命，为以中国式现代化推进强国建设、民族复兴伟业贡献中国建科智慧和力量。
