2025年2月7日,《人民日報海外版》發(fā)表文章《3D打印的房子,能扛多強地震?》,詳細報道了一項3D打印房屋的抗震測試。實驗結果表明,這座3D打印混凝土民居模型成功通過考驗,在九度地震工況(極強烈地震)下依然未發(fā)生倒塌或嚴重破壞。
此次實驗在中國地震局工程力學研究所(工力所)科技園區(qū)進行,研究團隊由智能建造、建筑結構及工程抗震領域的專家組成,浙江大學、大連理工大學及工力所的師生全程參與。測試的3D打印房屋模型由浙江大學建筑工程學院孫曉燕副教授團隊建造,其原型位于河北省故城縣房莊鎮(zhèn),因其獨特的建造方式,建成后成了當地一個打卡“景點”。
研究團隊的核心問題是:“3D打印的房子結實嗎?”為解答這一問題,孫曉燕團隊聯合靈砼科技(杭州)有限公司等機構,通過三維數字建模對建筑的抗震性能進行了計算分析。理論上,該建筑具備優(yōu)異的抗震性能,但為了進一步驗證,他們決定在振動臺上進行真實模擬地震實驗。
此次實驗使用國內最先進的三向六自由度振動臺,可同時模擬水平、豎向及旋轉震動,并設定了六個地震工況,每個工況下進行7次測試,以逐步加大地震強度,直至建筑結構損壞。選取的地震波形包括唐山地震波、山東平原地震波、汶川臥龍地震波,加載六度、七度、八度和九度地震強度,以測試建筑的耐震能力。
在整個實驗過程中,六度地震工況下房屋主體結構未受損;七度、八度地震工況下雖然出現裂縫,但未影響結構框架,整體保持完整;九度地震工況下裂縫貫通墻體,但鋼筋混凝土結構仍保持完整,未發(fā)生倒塌或嚴重破壞。實驗結果證明,這座3D打印民居成功通過極端地震考驗。研究團隊隨后增加1噸配重,進一步測試其極限抗震能力,結果顯示裂縫未影響內部鋼筋混凝土框架,抗震性能依然優(yōu)異。
孫曉燕認為,3D打印混凝土建筑具有“變形金剛”特性:通過數字化建造、增材制造及預制裝配,能夠快速建造,并適應多樣化建筑設計需求;墻體內含空腔,嵌合鋼筋框架形成鋼筋混凝土結構,提高抗震能力,增強安全性和耐久性。她指出,在農村地區(qū),由于傳統磚瓦房抗震性能較差,且勞動力短缺,3D打印房屋將成為未來住房建設的理想方案。不過,作為新興建造技術,3D打印混凝土房屋仍需進一步的專業(yè)認證和實踐檢驗,此次實驗的優(yōu)異表現無疑為后續(xù)研究及產業(yè)化推廣提供了信心。
據了解,這座3D打印民居原型占地400平方米,由浙江大學智能建造團隊聯合靈砼科技、冠力科技、山東基石增材公司共同研發(fā)建造。
這次實驗驗證了3D打印混凝土房屋在強震下的穩(wěn)定性,證明其可作為地震多發(fā)地區(qū)的建筑解決方案之一。隨著進一步研究,3D打印房屋有望成為未來城鄉(xiāng)住房建設的新方向,不僅提高施工效率,也能增強房屋的抗震安全性,為鄉(xiāng)村建設和災后重建提供新的技術支撐。 |
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