2013年岁末，中国建设科技集团股份有限公司（以下简称“中国建科”）所属中国建筑设计研究院有限公司（以下简称“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。
南极秦岭站（央视截图）
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，充分考虑南极极端的自然条件和特殊的国际环境等特点，充分体现“科学引领”“文化驱动”“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。南极秦岭站位于南极罗斯海区域，是南极科学考察和南极国际治理的热点。该地区是南极冰盖与南大洋互动最活跃的地带，对全球气候变化有重要影响。此外，南极秦岭站所在的区域是全球最古老的海洋，对研究南极生态系统演化至关重要。作为研究南极各圈层相互作用的关键区域，南极秦岭站对全球气候变化极为敏感，是科学研究的理想场所。支撑着我国在该区域的海洋研究和保护工作，担负着重要的科学使命。
南极秦岭站的设计强化了南极考察科学目标的引领作用，采用多圈层规划、综合选址、海陆一体化功能和可持续技术等方法，使其成为监测南极冰海变化和生命活动的先进平台，全天候记录全球变化的动态，成为极地科学装置的前沿。
文化驱动。南极考察是人类探索未知的壮丽征程，从自然探险到科学考察与国际治理，考察站从简单的庇护所发展为全方位支持系统，体现了全球意识、科学水平和后勤能力。南极秦岭站的设计以“文化驱动”为理念，展现其文化内涵、组织特点和人文特色。南极秦岭站的设计概念“南极星·中国结”融合了中国特色与国际话语，体现了南半球文化，象征南十字星。此外，15世纪郑和下西洋时使用南十字星导航，南极秦岭站的设计也体现了这一文化内涵。
南极秦岭站作为常年性南极考察平台，由国家专业考察机构建设和运转，其功能体系和组织模式展现了南极考察业务的组织特点。建筑主体集成了科研办公、居住、餐饮等全方位要素，采用陆基立体考察平台模式，实现环境控制和空间布局的高度集约化，适应极地考察任务。
南极秦岭站的建筑空间和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，帮助科学家和考察人员应对极端环境挑战。
环境协同。南极洲是地球上最具挑战性的环境之一，以其极端的气候和脆弱的生态系统著称。它不仅是纯净之地，也是国际科研合作的重要场所，需要遵守严格的环境保护规定。南极秦岭站的设计考虑了南极的特殊需求和环境，采用“环境协同”理念，通过数字化优化和风洞试验，提高建筑的安全性和适应性。同时，利用可持续技术，如可再生能源和智慧化运行，减轻对环境的影响。
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。南极秦岭站的设计基于南极全域考量，从功能规划开始，综合南极环境、考察水平、后勤能力及科研需求。通过研究国内外考察站，分析规划原则、现状、潜力、定位等，建立功能发展模式。理论框架应用于南极秦岭站选址与规划，综合后勤、科研、国际合作和环保等因素，结合建站经验，提炼关键指标，运用FAHP法评估权重，实现定性到定量的转化，形成评价体系，得出均衡客观的选址结果。
基于南极考察特点的规划与选址技术有力支撑了以南极秦岭站为中心、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。通过研究建筑模型以及开展风洞试验，模拟南极环境，获取数据以确定理想建筑形体和结构。采用集中形态、独立分舱、高密闭性和保温性设计，以及预应力岩石锚杆体系，确保建筑在极端气候下的整体安全。南极秦岭站内部空间设计遵循人因工程学，创造安全、高效的人性化环境。公共空间面向冰川大海，内部设计回应探险传统，考虑空间组织、光线、气流和声学，展现人与自然的和谐。
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。
南极秦岭站采用主结构、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℃至-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，极大提升考察站全生命周期的环境适应能力，减轻远程转运的压力，有效降低环境负荷。
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。
南极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南极秦岭站成为一座绿色低碳的常年考察站。
能源系统示意图
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。
南极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。
水系统示意图
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，南极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。
央企担当 责无旁贷
南极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外的设计与建设经验，创造性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。
俯瞰南极秦岭站（祝贺 摄）
中国建科始终坚持党的领导，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，以南极秦岭站建设为契机，积极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。
