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歷經(jīng)10年攻關(guān)，中國建筑技術(shù)中心啟動的“中建萬噸級多功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”于近日建成，正式投入試運(yùn)行，成為當(dāng)前世界上唯一的垂向加載能力上萬噸的六自由度工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可為國內(nèi)外工程領(lǐng)域巨型復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行足尺實(shí)驗(yàn)，避免因?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)加載能力和空間不足導(dǎo)致的“尺度效應(yīng)”，真實(shí)反映結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，從而科學(xué)客觀地了解其力學(xué)性能。

建筑性能的“預(yù)言家”

工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測是研究和發(fā)展結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的重要手段，從驗(yàn)證材料的力學(xué)性能到驗(yàn)證由各種材料構(gòu)成的不同類型結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的基本計(jì)算方法，以及近年來發(fā)展的大量大跨、超高、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建造，都離不開工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究。

中建萬噸級多功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)擁有世界領(lǐng)先的大噸位、大空間、六自由度加載能力，可對構(gòu)件進(jìn)行足尺加載檢驗(yàn)，科學(xué)直觀地了解構(gòu)件力學(xué)性能，并以此開展工程領(lǐng)域新型結(jié)構(gòu)體系研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制訂、產(chǎn)品研制。

中建集團(tuán)圍繞產(chǎn)業(yè)技術(shù)需求，加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究，成功研制出“中建萬噸級多功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”。可滿足國內(nèi)外工程領(lǐng)域?qū)扌徒Y(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、工程隔減震子結(jié)構(gòu)等進(jìn)行足尺試驗(yàn)的需求，為重大工程、設(shè)備的設(shè)計(jì)、建造和制造提供技術(shù)支撐，助力我國工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)革新。

行業(yè)科技創(chuàng)新的“助推器”

中建萬噸級多功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于橋梁、隧道、鐵道、道路、房屋、大壩等土木工程結(jié)構(gòu)，實(shí)體檢驗(yàn)大型、復(fù)雜、關(guān)鍵構(gòu)件在壓、彎、扭轉(zhuǎn)及動態(tài)往復(fù)加載等復(fù)雜受力狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)性能，是土木工程科技創(chuàng)新的重大試驗(yàn)裝備，將助推工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革。

傳統(tǒng)建造業(yè)務(wù)方面，超高層建筑單個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承重高達(dá)數(shù)萬噸，受實(shí)驗(yàn)設(shè)備制約，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一般通過有限元分析和小比例尺試驗(yàn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，無法真實(shí)反映實(shí)際構(gòu)件的力學(xué)性能。中建萬噸級多功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)擁有試件實(shí)體試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供精確高效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，助力集團(tuán)保持傳統(tǒng)建造業(yè)務(wù)的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

基礎(chǔ)設(shè)施及新業(yè)務(wù)方面，可對大型水壩、橋梁、隧道的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行足尺加載試驗(yàn)，充分驗(yàn)證結(jié)構(gòu)性能，為構(gòu)件的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新提供技術(shù)支撐，還可進(jìn)行直徑2米隔震支座及多個(gè)足尺隔震支座聯(lián)合加載試驗(yàn)，有助于提升我國隔減震技術(shù)與產(chǎn)品水平，為工程領(lǐng)域抗震防災(zāi)工作提供技術(shù)保障。

試驗(yàn)?zāi)芰Α叭I(lǐng)先”

加載能力領(lǐng)先。垂向加載能力達(dá)10800噸，超越了當(dāng)前國內(nèi)4000噸、國外6000噸的同類實(shí)驗(yàn)設(shè)備垂向加載能力，并可實(shí)現(xiàn)六自由度加載。水平X向最大加載力為±600噸，水平Y(jié)向最大加載力為±900噸，可滿足巨型結(jié)構(gòu)構(gòu)件足尺或大比例尺實(shí)驗(yàn)，可對巨型柱、巨型剪力墻、復(fù)雜空間節(jié)點(diǎn)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和阻尼器、隔振支座進(jìn)行動靜態(tài)加載試驗(yàn)，綜合加載能力世界領(lǐng)先。

加載空間領(lǐng)先。最大凈試驗(yàn)空間長9.1米、寬6.6米、高10米，垂向可實(shí)現(xiàn)0.5米至10米的連調(diào)，是全球加載空間最大的工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也是唯一可進(jìn)行多個(gè)足尺隔震支座聯(lián)合加載試驗(yàn)的設(shè)備。

加載技術(shù)領(lǐng)先。控制系統(tǒng)采用多冗余控制技術(shù)，通過控制連接在加載平臺上的18個(gè)作動器，實(shí)現(xiàn)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(jié)向最大位移±500毫米，繞X軸和Y軸最大轉(zhuǎn)動角±2度，繞Z軸最大轉(zhuǎn)動角±10度；可以模擬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的復(fù)雜邊界條件，可進(jìn)行直徑為2米的隔震支座的高速壓剪實(shí)驗(yàn)，在水平力為±600噸時(shí)，最大加載速度可以達(dá)到±1500毫米/秒，控制技術(shù)世界領(lǐng)先。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)之一“垂向作動器與滑動平板之間的摩擦系數(shù)”小于0.2%，舉重若輕，達(dá)到了近乎零摩擦的高技術(shù)要求，為試驗(yàn)的安全、高效、精確提供了關(guān)鍵技術(shù)保障。

創(chuàng)新背后的“智囊團(tuán)”

該系統(tǒng)集靜力和動力實(shí)驗(yàn)功能于一體，控制技術(shù)復(fù)雜，設(shè)計(jì)建造難度巨大，特別是加載框架生產(chǎn)加工與安裝技術(shù)、加載框架移動橫梁自動升降與鎖緊技術(shù)、大噸位垂向滑動微摩擦靜壓支承技術(shù)、六自由度控制技術(shù)等都給自主研發(fā)工作帶來了嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。

該系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)平均年齡38周歲，由清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校畢業(yè)的10多名博士、20多名碩士組成。雖然研發(fā)過程面臨技術(shù)研制、設(shè)備制造等多方面困難，但中國建筑技術(shù)中心堅(jiān)決落實(shí)中建集團(tuán)黨組關(guān)于“建立產(chǎn)學(xué)研深度融合創(chuàng)新體系，以創(chuàng)新驅(qū)動高質(zhì)量發(fā)展”的部署要求，大力弘揚(yáng)科學(xué)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(yè)、高校專家教授組成的顧問團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中建科工，以“科研機(jī)構(gòu)+高校+企業(yè)”融合創(chuàng)新機(jī)制，攻克了該系統(tǒng)在技術(shù)參數(shù)、試驗(yàn)功能、設(shè)備制造等方面的重重困難，解決了我國工程結(jié)構(gòu)科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段與實(shí)際需求嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)狀，是中國建筑在行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面的重大突破。

中國工程院院士鄧宗全院士評價(jià)：“這是集機(jī)、電、液于一體的復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，是實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域的大科學(xué)攻關(guān)項(xiàng)目。”

目前，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已接受了國內(nèi)外多家單位的試驗(yàn)預(yù)約，涉及建筑工程、基礎(chǔ)設(shè)施工程、能源電力工程等多領(lǐng)域。

中建技術(shù)中心將聚焦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究，以增強(qiáng)“中建萬噸級多功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”的實(shí)用性應(yīng)用性為目標(biāo)，建設(shè)開放性、國際化的實(shí)驗(yàn)平臺，與全行業(yè)、全社會共享創(chuàng)新成果。

【責(zé)任編輯：趙藝涵】