抗住了！3D打印房子超9度大地震測(cè)試巋然不倒

導(dǎo)讀：雖然3D打印房子的概念很火，但很多人依然心存質(zhì)疑，究竟3D打印的房子結(jié)不結(jié)實(shí)，能不能經(jīng)得住地震？是否有權(quán)威的機(jī)構(gòu)進(jìn)行過(guò)測(cè)試。

2025年2月，南極熊注意到，近日，《人民日?qǐng)?bào)海外版》發(fā)表了一篇文章，介紹了中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，對(duì)一座3D打印民居模型進(jìn)行抗震“破壞性”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。

從拍攝的視頻中看到，這座3D打印的民居模型，經(jīng)歷了不同等級(jí)的地震模擬測(cè)試，成功抵抗住了超9度大地震測(cè)試，巋然不倒。最后測(cè)試團(tuán)隊(duì)模擬了極端地震載荷情況，3D打印的民居模型依然經(jīng)受住了考驗(yàn)。

我們來(lái)看一下3D打印建筑模擬地震測(cè)試的過(guò)程：

準(zhǔn)備模型：浙江大學(xué)孫曉燕團(tuán)隊(duì)委托工廠，依據(jù)中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所（工力所）振動(dòng)臺(tái)尺寸限制，制作了 5 米長(zhǎng)、1 米多寬的最大尺寸縮尺比例全屋模型，其原型是位于河北省故城縣房莊鎮(zhèn)的 3D 打印民居。

選擇地震波與設(shè)定工況：實(shí)驗(yàn)選用唐山波、山東平原波、汶川臥龍波這三種與民居所在地地震特性相關(guān)或?qū)γ窬悠茐奶卣髅黠@的地震波，按照六度、七度、八度和九度地震強(qiáng)度分別加載。實(shí)驗(yàn)共設(shè)定 6 個(gè)工況，每個(gè)工況進(jìn)行 7 次測(cè)試，目標(biāo)是震壞模型，以探究其抗震極限。

運(yùn)用設(shè)備與監(jiān)測(cè)手段：借助國(guó)內(nèi)先進(jìn)的三向六自由度振動(dòng)臺(tái)模擬地震，該振動(dòng)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)水平、豎向震動(dòng)及不同方式轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，綜合運(yùn)用多種監(jiān)測(cè)手段，如布置加速度傳感器、位移傳感器、應(yīng)變片和基于視頻識(shí)別的光斑跟蹤技術(shù)，還在房屋兩側(cè)設(shè)置 4 臺(tái)超高速攝像機(jī)，精準(zhǔn)捕捉房屋在模擬地震中的細(xì)微變化，此外利用無(wú)人機(jī)記錄房屋整體情況。

測(cè)試結(jié)果：

主體結(jié)構(gòu)保持完好：在六度地震工況下，房屋模型未發(fā)生主體結(jié)構(gòu)損壞；七度、八度地震工況時(shí)，雖產(chǎn)生裂縫，但未延伸至結(jié)構(gòu)框架，整體結(jié)構(gòu)依然完整；九度地震工況下，裂縫貫通，但結(jié)構(gòu)主體未倒塌和嚴(yán)重破壞，表明 3D 打印民居模型基本達(dá)到 “小震不壞、中震可修、大震不倒” 的抗震設(shè)防目標(biāo)。

抗震性能優(yōu)異：在增加 1 噸配重繼續(xù)實(shí)驗(yàn)后，模擬地震產(chǎn)生的裂縫未到達(dá)房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋混凝土框架，進(jìn)一步驗(yàn)證其抗震性能優(yōu)異。孫曉燕團(tuán)隊(duì)計(jì)劃基于此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繼續(xù)研究損傷情況，適時(shí)開(kāi)展原型抗震試驗(yàn)，對(duì) 3D 打印混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 。


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