我國建成萬噸級多功能實驗系統 檢驗建筑抗震等性能
文章來源：中國建筑集團有限公司 發布時間：2020-08-11
歷經10年攻關，中國建筑技術中心啟動的“中建萬噸級多功能實驗系統”于近日建成，正式投入試運行，成為當前世界上唯一的垂向加載能力上萬噸的六自由度工程結構實驗設備，可為國內外工程領域巨型復雜結構進行足尺實驗，避免因實驗系統加載能力和空間不足導致的“尺度效應”，真實反映結構受力狀態，從而科學客觀地了解其力學性能。
建筑性能的“預言家”
工程結構試驗與檢測是研究和發展結構計算理論的重要手段，從驗證材料的力學性能到驗證由各種材料構成的不同類型結構和構件的基本計算方法，以及近年來發展的大量大跨、超高、復雜結構的設計建造，都離不開工程結構試驗研究。
中建萬噸級多功能實驗系統擁有世界領先的大噸位、大空間、六自由度加載能力，可對構件進行足尺加載檢驗，科學直觀地了解構件力學性能，并以此開展工程領域新型結構體系研發、標準制訂、產品研制。
中建集團圍繞產業技術需求，加強基礎科學研究，成功研制出“中建萬噸級多功能實驗系統”?？蓾M足國內外工程領域對巨型結構、復雜結構、工程隔減震子結構等進行足尺試驗的需求，為重大工程、設備的設計、建造和制造提供技術支撐，助力我國工程結構科學研究和技術革新。
行業科技創新的“助推器”
中建萬噸級多功能實驗系統可廣泛應用于橋梁、隧道、鐵道、道路、房屋、大壩等土木工程結構，實體檢驗大型、復雜、關鍵構件在壓、彎、扭轉及動態往復加載等復雜受力狀態下的結構性能，是土木工程科技創新的重大試驗裝備，將助推工程結構領域的技術革新和產業變革。
傳統建造業務方面，超高層建筑單個結構構件承重高達數萬噸，受實驗設備制約，結構設計人員一般通過有限元分析和小比例尺試驗作為設計依據，無法真實反映實際構件的力學性能。中建萬噸級多功能實驗系統擁有試件實體試驗能力，將為結構設計和施工提供精確高效的試驗數據支撐，助力集團保持傳統建造業務的技術領先優勢。
基礎設施及新業務方面，可對大型水壩、橋梁、隧道的結構構件進行足尺加載試驗，充分驗證結構性能，為構件的安全、可靠、經濟、創新提供技術支撐，還可進行直徑2米隔震支座及多個足尺隔震支座聯合加載試驗，有助于提升我國隔減震技術與產品水平，為工程領域抗震防災工作提供技術保障。
試驗能力“三領先”
加載能力領先。垂向加載能力達10800噸，超越了當前國內4000噸、國外6000噸的同類實驗設備垂向加載能力，并可實現六自由度加載。水平X向最大加載力為±600噸，水平Y向最大加載力為±900噸，可滿足巨型結構構件足尺或大比例尺實驗，可對巨型柱、巨型剪力墻、復雜空間節點等結構構件和阻尼器、隔振支座進行動靜態加載試驗，綜合加載能力世界領先。
加載空間領先。最大凈試驗空間長9.1米、寬6.6米、高10米，垂向可實現0.5米至10米的連調，是全球加載空間最大的工程結構實驗設備，也是唯一可進行多個足尺隔震支座聯合加載試驗的設備。
加載技術領先?？刂葡到y采用多冗余控制技術，通過控制連接在加載平臺上的18個作動器，實現6自由度加載：垂向最大位移250毫米，水平X向最大位移±1500毫米，水平Y向最大位移±500毫米，繞X軸和Y軸最大轉動角±2度，繞Z軸最大轉動角±10度；可以模擬結構構件的復雜邊界條件，可進行直徑為2米的隔震支座的高速壓剪實驗，在水平力為±600噸時，最大加載速度可以達到±1500毫米/秒，控制技術世界領先。實驗系統的關鍵技術參數之一“垂向作動器與滑動平板之間的摩擦系數”小于0.2%，舉重若輕，達到了近乎零摩擦的高技術要求，為試驗的安全、高效、精確提供了關鍵技術保障。
創新背后的“智囊團”
該系統集靜力和動力實驗功能于一體，控制技術復雜，設計建造難度巨大，特別是加載框架生產加工與安裝技術、加載框架移動橫梁自動升降與鎖緊技術、大噸位垂向滑動微摩擦靜壓支承技術、六自由度控制技術等都給自主研發工作帶來了嚴峻的技術挑戰。
該系統研發團隊平均年齡38周歲，由清華大學、同濟大學、哈爾濱工業大學等高校畢業的10多名博士、20多名碩士組成。雖然研發過程面臨技術研制、設備制造等多方面困難，但中國建筑技術中心堅決落實中建集團黨組關于“建立產學研深度融合創新體系，以創新驅動高質量發展”的部署要求，大力弘揚科學精神和工匠精神，組建了由6位中國工程院院士、30多位企業、高校專家教授組成的顧問團隊，聯合哈爾濱工業大學、中建科工，以“科研機構+高校+企業”融合創新機制，攻克了該系統在技術參數、試驗功能、設備制造等方面的重重困難，解決了我國工程結構科學實驗手段與實際需求嚴重脫節的現狀，是中國建筑在行業關鍵技術研發方面的重大突破。
中國工程院院士鄧宗全院士評價：“這是集機、電、液于一體的復雜的實驗設備，是實驗設備領域的大科學攻關項目?！?/p>
目前，該實驗系統已接受了國內外多家單位的試驗預約，涉及建筑工程、基礎設施工程、能源電力工程等多領域。
中建技術中心將聚焦產業技術研究，以增強“中建萬噸級多功能實驗系統”的實用性應用性為目標，建設開放性、國際化的實驗平臺，與全行業、全社會共享創新成果。
【責任編輯：趙藝涵】
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