2025年2月7日,《人民日报海外版》发表文章《3D打印的房子,能扛多强地震?》,详细报道了一项3D打印房屋的抗震测试。实验结果表明,这座3D打印混凝土民居模型成功通过考验,在九度地震工况(极强烈地震)下依然未发生倒塌或严重破坏。
此次实验在中国地震局工程力学研究所(工力所)科技园区进行,研究团队由智能建造、建筑结构及工程抗震领域的专家组成,浙江大学、大连理工大学及工力所的师生全程参与。测试的3D打印房屋模型由浙江大学建筑工程学院孙晓燕副教授团队建造,其原型位于河北省故城县房庄镇,因其独特的建造方式,建成后成了当地一个打卡“景点”。
研究团队的核心问题是:“3D打印的房子结实吗?”为解答这一问题,孙晓燕团队联合灵砼科技(杭州)有限公司等机构,通过三维数字建模对建筑的抗震性能进行了计算分析。理论上,该建筑具备优异的抗震性能,但为了进一步验证,他们决定在振动台上进行真实模拟地震实验。
此次实验使用国内最先进的三向六自由度振动台,可同时模拟水平、竖向及旋转震动,并设定了六个地震工况,每个工况下进行7次测试,以逐步加大地震强度,直至建筑结构损坏。选取的地震波形包括唐山地震波、山东平原地震波、汶川卧龙地震波,加载六度、七度、八度和九度地震强度,以测试建筑的耐震能力。
在整个实验过程中,六度地震工况下房屋主体结构未受损;七度、八度地震工况下虽然出现裂缝,但未影响结构框架,整体保持完整;九度地震工况下裂缝贯通墙体,但钢筋混凝土结构仍保持完整,未发生倒塌或严重破坏。实验结果证明,这座3D打印民居成功通过极端地震考验。研究团队随后增加1吨配重,进一步测试其极限抗震能力,结果显示裂缝未影响内部钢筋混凝土框架,抗震性能依然优异。
孙晓燕认为,3D打印混凝土建筑具有“变形金刚”特性:通过数字化建造、增材制造及预制装配,能够快速建造,并适应多样化建筑设计需求;墙体内含空腔,嵌合钢筋框架形成钢筋混凝土结构,提高抗震能力,增强安全性和耐久性。她指出,在农村地区,由于传统砖瓦房抗震性能较差,且劳动力短缺,3D打印房屋将成为未来住房建设的理想方案。不过,作为新兴建造技术,3D打印混凝土房屋仍需进一步的专业认证和实践检验,此次实验的优异表现无疑为后续研究及产业化推广提供了信心。
据了解,这座3D打印民居原型占地400平方米,由浙江大学智能建造团队联合灵砼科技、冠力科技、山东基石增材公司共同研发建造。
这次实验验证了3D打印混凝土房屋在强震下的稳定性,证明其可作为地震多发地区的建筑解决方案之一。随着进一步研究,3D打印房屋有望成为未来城乡住房建设的新方向,不仅提高施工效率,也能增强房屋的抗震安全性,为乡村建设和灾后重建提供新的技术支撑。
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