近日，作为“国之重器”，国家十三五重大科技基础设施，天津大学国家大型地震工程模拟研究设施的核心设备——大型振动台台体，完成吊装。

根据规划，地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验，一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据，进行智能仿真和数据分析，帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

台体长20米、宽16米，高5米，重800吨。投用后，研究人员会在振动台上，放楼房、桥梁、大坝等实体模型。最高载重可以达到1350吨，相当于七层建筑物的重量。通过测试，可以对既有工程结构的安全性能进行评价加固，同时为新建建筑物提供安全验证。

“我们在台面下方放置了作动器。试验中，作动器可以模拟横向、纵向的地震动，影响放在台面上的被测建筑，再通过台面上的传感器和周边摄像头，获取精准的振动数据。科研人员利用这些实测数据，可以研究出更具针对性的抗震性能提升方法。”项目建设管理办公室科学工艺部成员刘铭劼说。

大型地震模拟振动台台面上方的巨大空间可满足大尺寸模型试验。刘铭劼表示：“我们可以在台面上1∶1等比例还原一栋七层楼高的建筑物，比如住宅楼、医院和学校等，以实物形式对其内部进行抗震性能测试。国内外现有的上千条有记载的地震活动都能在此复现。”

水下振动台台阵不仅可以模拟不同位置的地震动，还可以模拟河流、海流、海浪等涉水环境，能为跨海大桥、海底隧道、水工大坝和海上风电等海洋中的“超级工程”提供实验环境，助力工程建设。

“国外常见水下振动台台阵是圆形，防水效果更佳，但为了达到更好的地震模拟试验效果，我们将台阵设计为方形，这就对如何提升防水性能提出了挑战。”刘铭劼说。

从2017年着手研究，到2021年设计定型，项目团队与材料、力学、机械、流体等领域的校内外专家和设备生产厂家团队进行了多轮论证，尝试了几十种材料和分析方法，一遍遍将设计方案推倒重来、反复试验，终于取得成功。

2008年5月12日，四川汶川发生特大地震。正是从那时起，天津大学的学者下定决心，要建立一个“人造地震”的重大科技基础设施。

“我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位，地震活动频度高、强度大、分布广，而工程结构的失效和倒塌是造成地震中人员伤亡、财产损失和发展受阻的最重要原因。我们想从科学的角度搞清楚，楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里？怎样才能抵御地震的破坏？”项目建设管理办公室科学工艺部成员燕翔介绍。

据刘铭劼介绍，最初抗震研究主要通过震后观测开展——研究人员将观测仪器设置在震区的房屋结构上，等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。但实际发生的强地震相对较少，靠真实的地震来获取研究数据，不仅机会非常少而且周期长。

后来，国内外开始建设地震模拟振动台，但大多规模较小且实验功能单一，不能同时模拟地震与波浪、水流共同作用下的真实境况，无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。

因此，建设地震大装置的想法应运而生。团队的设想是：通过建设大型地震模拟振动台和水下振动台台阵，真实再现多种形式的地震，直观了解工程结构在地震中被破坏的机理和特征，为建筑工程结构的抗震减灾技术发展提供数据支撑，进而找到提高工程结构抵御地震的方法。

从行不行到怎么行，从理论到实践，项目团队十年酝酿，经历了上百次论证，终于在2018年8月，世界最大的地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。2019年10月，项目由天津大学牵头启动建设。

来源：天津大学

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