高低溫試驗箱而在5米×5米的多功能振動臺

　　伴隨著機器的啟動聲，六層基準鋼結(jié)構(gòu)模型開始振動。從上往下看，模型上方的“基準框架模型振動臺試驗”紅色橫幅正在有節(jié)律地發(fā)生抖動，而在5米×5米的多功能振動臺底部，肉眼清晰可見呈現(xiàn)XY雙向振動。

　　12月23日，在北京建筑大學大型多功能振動臺陣實驗室現(xiàn)場，建成的首臺振動臺正在進行基準模型的振動試驗演示，模擬人類歷史上早收集到的地震波埃爾森特羅地震波所產(chǎn)生的振動。倘若把模型換成1：10、1：20縮小的房屋、橋梁、地鐵、管廊等，再現(xiàn)地震發(fā)生的情況，就能知曉建筑物的抗震安全是否合格。

　　未來地震趨勢依然嚴峻，建設(shè)大震下永遠不倒的建筑物，是在場所有觀眾乃至人類對美好生活的共同希望所在。

　　汶川地震時，眾多房屋瞬間倒塌；日本311大地震，福島核電站損毀也許生活中難遇如此多天災(zāi)，但卻與號稱“生命線工程”的道路、橋梁、地鐵、管廊等息息相關(guān)。它們一旦產(chǎn)生破壞，城市可能陷入癱瘓。如何保障生命線工程的安全？

　　科學家們想到了利用振動臺，再現(xiàn)地震發(fā)生時的實際情況。它就像地震中的一桿秤，提前掂量著建筑物的安全。

　　制作一個理想的振動臺，從來都是科研界孜孜以求的目標。同濟大學、中南大學、美國紐約州立大學等國內(nèi)外知名院校研發(fā)的振動臺陣，可謂各有千秋。

　　“與國內(nèi)外現(xiàn)有振動臺陣相比，我們的大型多功能振動臺陣的總承載力、臺面總面積�！北本┙ㄖ�大學土木學院結(jié)構(gòu)實驗室主任張國偉說。

　　據(jù)悉，每臺臺面尺寸5米×5米，單臺載重60噸，頻率范圍0.1-100赫茲，水平加速度1.5米/秒，垂直加速度1.2米/秒，可以在滿載情況下模擬大震下結(jié)構(gòu)的性能。

　　北京建筑大學土木學院院長戚承志解釋，“大”所體現(xiàn)的比較優(yōu)勢在于實驗?zāi)芰μ嵘�。模型壓縮得越小，和實際情況的誤差越大；模型制作得越大，和實際情況的誤差越小。

　　除了振動臺，實驗室建設(shè)的L形大型反力墻的高度也突破了其他高校同類墻面高度的上限，可以為6層樓高的足尺結(jié)構(gòu)模型提供抗震試驗研究；實驗室的屋頂采用天窗設(shè)計，在開啟狀態(tài)下能夠滿足超過30米的超高振動臺模型的實驗需求。

　　聽過年初大卡車進出校園車輪聲的北建大師生，大概都會對大型多功能振動臺陣實驗室有印象。經(jīng)過晝夜連續(xù)37個小時的緊張奮戰(zhàn)，振動臺基礎(chǔ)第二次混凝土澆筑完成。在此前3個月，他們經(jīng)歷了53小時的次“大混戰(zhàn)”。

　　“振動臺的基礎(chǔ)是大體積混凝土，我們對基礎(chǔ)的精度要求特別高。”張國偉回憶，當時家給振動臺建設(shè)執(zhí)行組提出要求，軌道長達50米，誤差僅允許1毫米；8根導軌之間的相對誤差也僅允許1毫米。這樣的要求，就連土建專家都說“很難實現(xiàn)”。

　　經(jīng)過多次專家論證，他們終確定了首要保證導軌表面的加工精度�！拔覀冞x擇了有高鐵施工經(jīng)驗的家生產(chǎn)導軌，每根7至9米的導軌，表面的精度誤差是0.1毫米。在施工中設(shè)計了多種支架的加固和調(diào)整措施，保證導軌的支架更穩(wěn)固，使得澆筑時導軌不會產(chǎn)生變形�！被貞浧鹗┕み^程，張國偉歷歷在目。

　　在北京建筑大學2260㎡的實驗室大廳內(nèi)，偌大的場地，一臺振動臺陣顯得有些寂寥。實際上，未來他們計劃再建3臺同樣的振動臺。

　　戚承志指出，4個臺陣的協(xié)同工作或非同步的振動激勵，對設(shè)制造商來說也是一項挑戰(zhàn)。頻率越大，對設(shè)的損壞越大，對所需材料、制造工藝、設(shè)指標要求也更高。

　　北京建筑大學土木學院副院長龍佩恒和振動臺建設(shè)執(zhí)行組成員都曾暢想過，“可以單獨控制，也可以雙臺、三臺或四臺組成臺陣系統(tǒng)聯(lián)動，像城市分叉曲線橋梁、大跨橋梁、大跨空間結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)、城市地下綜合管廊、地鐵車站模型等復雜結(jié)構(gòu)的實驗，都可以在實驗室完成”。

　　為實現(xiàn)這一功能，實驗室建設(shè)了兩條長度分別為50米和30米的導軌。四臺多功能振動臺安置于導軌內(nèi)，可以在導軌上任意移動，其中還有兩臺可以跨軌道移動，實現(xiàn)多種形式組合使用。

　　全裝配式鋼框架振動臺試驗、古木結(jié)構(gòu)減振耗能機理振動臺試驗、“華龍一號”核島房隔震結(jié)構(gòu)模型振動臺試驗實驗室剛剛建設(shè)完成，已有不少科研團隊表達了盡早在振動臺上開展實驗研究的意愿。

　　“實驗室建成后將是具有國際水平大型多功能振動臺陣試驗基地，既可以服務(wù)北京市政建設(shè)，又將有效地支撐國家地震科技研究，以及服務(wù)一帶一路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求�！北本┙ㄖ�大學副校長李愛群說，實驗室除了為土木工程、建筑遺產(chǎn)保護工程，以及機械工程、控制工程、信息工程、現(xiàn)代測繪技術(shù)、力學等多學科的科學研究服務(wù)，還將覆蓋北建大全部理工類專業(yè)，對人才培養(yǎng)大有裨益。
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