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(qiáng)地震?》,詳細(xì)報道了一項3D打印房屋的抗震測試。實驗結(jié)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(qiáng)烈地震)下依然未發(fā)生倒塌或嚴(yán)重破壞。
此次實驗在中國地震局工程力學(xué)研究所(工力所)科技園區(qū)進(jìn)行,研究團(tuán)隊由智能建造、建筑結(jié)構(gòu)及工程抗震領(lǐng)域的專家組成,浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)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(xué)建筑工程學(xué)院孫曉燕副教授團(tuán)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(dāng)?shù)匾粋€打卡“景點”。
研究團(tuán)隊的核心問題是:“3D打印的房子結(jié)實嗎?”為解答這一問題,孫曉燕團(tuán)隊聯(lián)合靈砼科技(杭州)有限公司等機(jī)構(gòu),通過三維數(shù)字建模對建筑的抗震性能進(jìn)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(jìn)一步驗證,他們決定在振動臺上進(jìn)行真實模擬地震實驗。
此次實驗使用國內(nèi)最先進(jìn)的三向六自由度振動臺,可同時模擬水平、豎向及旋轉(zhuǎn)震動,并設(shè)定了六個地震工況,每個工況下進(jìn)行7次測試,以逐步加大地震強(qiáng)度,直至建筑結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(jié)構(gòu)未受損;七度、八度地震工況下雖然出現(xiàn)裂縫,但未影響結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)仍保持完整,未發(fā)生倒塌或嚴(yán)重破壞。實驗結(jié)果證明,這座3D打印民居成功通過極端地震考驗。研究團(tuán)隊隨后增加1噸配重,進(jìn)一步測試其極限抗震能力,結(jié)果顯示裂縫未影響內(nèi)部鋼筋混凝土框架,抗震性能依然優(yōu)異。
孫曉燕認(rèn)為,3D打印混凝土建筑具有“變形金剛”特性:通過數(shù)字化建造、增材制造及預(yù)制裝配,能夠快速建造,并適應(yīng)多樣化建筑設(shè)計需求;墻體內(nèi)含空腔,嵌合鋼筋框架形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),提高抗震能力,增強(qiáng)安全性和耐久性。她指出,在農(nóng)村地區(qū),由于傳統(tǒng)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(shè)的理想方案。不過,作為新興建造技術(shù),3D打印混凝土房屋仍需進(jìn)一步的專業(yè)認(rèn)證和實踐檢驗,此次實驗的優(yōu)異表現(xiàn)無疑為后續(xù)研究及產(chǎn)業(yè)化推廣提供了信心。
據(jù)了解,這座3D打印民居原型占地400平方米,由浙江大學(xué)智能建造團(tuán)隊聯(lián)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(qiáng)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(jìn)一步研究,3D打印房屋有望成為未來城鄉(xiāng)住房建設(shè)的新方向,不僅提高施工效率,也能增強(qiáng)房屋的抗震安全性,為鄉(xiāng)村建設(shè)和災(zāi)后重建提供新的技術(shù)支撐。 |
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