行业互联网|历时10年！我国建成世界唯一万吨级多功能实验系统
科技日报采访人员 矫阳
历经10年攻关 ， 中国建筑技术中心于近日建成“中建万吨级多功能实验系统” ， 设备总重量约6900吨 ， 垂向加载能力高达10800吨 ， 超越当前国内4000吨、国外6000吨的同类实验设备 ， 并可实现六自由度加载 ， 是当前世界唯一 。
本文插图
中建技术中心工程结构实验室全景
“随着建筑技术的发展 ， 超高层建筑单个结构构件承重高达数万吨 ， 受实验设备制约 ， 结构设计人员一般通过有限元分析 ， 加上小比例尺试验作为设计依据 ， 无法真实反映实际构件的力学性能 。 ”7月29日 ， 在接受科技日报采访人员采访时 ， 中建工程产业技术研究院有限公司首席专家、万吨级多功能实验系统研发负责人孙建运说 。
单个结构承万吨的构件 ， 如果用4000吨设备进行受力试验 ， 存在哪些缺陷？
“如果实际构件承受1万吨的力 ， 其截面尺寸是1平方米 。 当只有加载能力为4000吨的试验设备时 ， 进行实验的试验模型就只能做到0.4平方米 。 ”孙建运说 ， 这样试验模型与实际构件就存在差别 ， 做出的试验结果只能反映0.4平方米构件的性能 。
土木工程界都知道某发达国家用小尺寸反推试验出错的实例 。 其隔减震技术和隔减震水平非常高 ， 由于没有大的隔振支座试验测试设备 ， 只能先进行小尺寸隔振支座试验测试 ， 再把测试结果反推到大尺寸 。 2018年偶然发现这种计算方法是错的 ， 给当时该国土木工程界带来很大冲击 。
“假若采用大尺寸隔振支座测试（或原尺寸测试） ， 就不会存在这样的问题 。 ”孙建运说 。
近20年来 ， 我国建设规模不断扩大 ， 以高、大、特、新为特征的复杂土木工程越来越多 。 同时 ， 我国又是多地震国家 ， 土木工程领域的抗震减灾任务非常严峻 。
如何科学合理地对重大工程关键技术进行试验验证 ， 提升整个建筑的安全水平 ， 尤其是隔减震技术与隔减震产品的整体水平？
2009年 ， 中国建筑股份有限公司申请相关国家课题 ， 规划建设大型工程结构试验室 。
试验室建筑面积4680平方米 ， 长130m ， 宽36m ， 高35m 。 由全球规模最大的反力墙与反力地板试验系统 ， 及全球加载能力最强的万吨级多功能试验系统组成 ， 可满足超高层、大跨度等复杂建筑足尺试验研究需求 。
“系统集静力和动力实验功能于一体 ， 控制技术复杂 ， 设计建造难度巨大 ， 特别是加载框架生产加工与安装技术、加载框架移动横梁自动升降与锁紧技术、大吨位垂向滑动微摩擦静压支承技术、六自由度控制技术等 ， 这些都给自主研发工作带来了严峻的技术挑战 ， 是全球研制难度最高的土木工程试验设备 。 ”孙建运说 。
中国建筑技术中心组建了由6位中国工程院院士、30多位企业、高校专家教授组成的顾问团队 ， 联合哈尔滨工业大学、中建科工 ， 以“科研机构+高校+企业”融合创新机制 ， 攻克了该系统在技术参数、试验功能、设备制造等方面的重重困难 ， 形成多项关键技术成果 ， 解决了我国工程结构科学实验手段与实际需求严重脱节的现状 ， 实现了中国建筑在行业关键技术研发方面的重大突破 。
“这是集机、电、液于一体的复杂的土木工程实验设备 ， 是实验设备领域的大科学攻关项目 。 ”哈尔滨工业大学教授、宇航空间机构及控制技术国防重点学科实验室主任、中国工程院院士邓宗全如此评价 。
据介绍 ， “中建万吨级多功能实验系统”目前已陆续承接同济大学、中国建筑科学研究院等许多实验任务 。
编辑：张爽
【行业互联网|历时10年！我国建成世界唯一万吨级多功能实验系统】审核：管晶晶
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