再添一科研“重器” 北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室全面建成

  5月29日，北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室顺利通过专家组成果验收，标志着这项历时九年、投资近3亿元的重大科学技术基础设施全面建成。该实验室共建设有4台三向六自由度多功能振动台，可用于地震和振动模拟，其性能在国内外同类型设备中处于领先水平，未来将面向国内外科研团队开放。

  北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室于2012年开始做规划和建设方案论证，分两期进行建设。土建工程始于2015年4月，2019年1月正式完成一期项目土建施工，2024年5月完成项目终验收。整个建设周期历时9年，总投资近3亿元，是该校历史上最重要的科研重器建设项目，其目标定位是建成国内领先、国际一流的高水平实验室和人才教育培训基地。

  振动台是用于地震和振动模拟的大型实验平台，即通过实验平台对工程结构模型开展抗震、减震和隔震的创新研究，旨在提升工程韧性，实现韧性城市和社会可持续发展的目标。该实验平台主要面向复杂建筑结构、交通基础设施、地下工程结构、生命线工程等项目的科学研究，兼顾建筑遗产保护、电气设备、核电设施、大型机械振动等领域的研究，切实提升我国基础设施抗震能力和城市防灾水平。

  大型多功能振动台阵实验室总建筑面积5300平方米，包括振动台区域和静力试验区域，共建设4台三向六自由度多功能振动台，每台台面尺寸为5米*5米，单台载重60吨，频率范围0.1-100赫兹，水平最大加速度1.5g，垂直最大加速度1.2g，可以在满载情况下模拟大震下结构的性能。

  据北京建筑大学校长张大玉介绍，作为学校历史上最重要的科研重器，大型多功能振动台阵实验室构建了隔震结构多目标一体化设计技术，研发了系列功能可调控、高性能隔震装置，建成了国际领先水平的多功能振动台阵（四台阵）系统。实验室可完成各种长大型桥梁、长型地下结构、大跨结构的多台联动振动试验，以及核电站结构和设备等重要工程试验，将全面服务于土木、建筑、机电、电信、测绘等相关学科专业的科学研究和人才培养。

  据北京建筑大学土木学院实验中心主任、大型多功能振动台阵实验室副主任张国伟教授介绍，在申报建设实验室之前，团队调研了同济大学、中南大学、美国纽约州立大学等多所国内外知名院校的振动台阵，北京建筑大学的设计建设方案在台面的尺寸、数量、承载力、自由度、工作频率等诸多体现台阵性能的数据上实现了领先。

  除了振动台，实验室建设的L形大型反力墙的高度也突破了现有兄弟高校同类墙面高度的上限，可以为6层楼高的足尺结构模型提供抗震试验研究；实验室的屋顶采用天窗设计，在开启状态下能够很好的满足超过30米的超高振动台模型的实验需求。

  项目开展了单台阵和多台阵的系列测试和联调联试，测试根据结果得出，各项指标全部满足目标要求，与国际、国内同类型振动台阵相比均具有国际领先性。

  “更大规模、更大跨度、更不规则……当前，慢慢的变多的实际建设工程建设项目对抗震和振动性能提出了更高难度和更严要求。自由组合的台阵联动模式，能够完全满足不同工程的不同试验需求。”北京建筑大学首席教授、大型多功能振动台阵建设领导小组执行组长李爱群介绍说。

  基于此，北京建筑大学大型多功能振动台实验室建设完成两条长度分别为55米和30米的导轨。四台多功能振动台安置于导轨内，可以在导轨上任意位置移动。其中，还有两台可以跨轨道移动，实现多种形式组合使用。

  实验室的四台多功能振动台既可以单独控制，也可以双台、三台或四台组成台阵系统联动，可完成多、高层建筑的单台振动试验，各种长大型桥梁和长型地下结构的多台联动振动试验，大跨结构的四台联动振动试验，以及核电站结构和设备等重要工程和设施的振动台试验，在最大限度上让四台振动台的功能得到了充分发挥。

  “实验室建成后可以服务于土木工程、建筑遗产保护工程，以及机械工程、控制工程、信息工程、现代测绘技术、力学等多个学科，这将覆盖学校现有的全部理工类专业。”李爱群介绍说，测绘学科能够给大家提供动态、非接触、高精度实时测量技术和方法；机电学科可以支撑台阵机电一体运维和研究；控制和计算机学科可以开展实时反馈控制技术、软件和方法研究；力学等基础学科则能开展基础和应用基础性研究。实验室搭建了教育、科技、人才协同发展的平台和多学院、多学科的共享平台，服务未来多学科协同科学技术创新，实现学科高质量发展。

  为充分发挥大型多功能振动台阵功能的优越性和先进性，更好地满足国家和北京市各类基础设施及生命线工程抗震减灾研究的试验需求，学校成立科研创新平台“工程韧性实验室”以及实验室管理委员会、实验室技术委员会，同时，成立大型多功能振动台阵实验室党支部，全面加强对实验室建设工作的领导，高质量、全方位推进实验室的建设管理工作。

  早在2021年，一期建设完成时，该实验室便正式全方面开展教学、科研和社会服务，基于研发搭建实验室配套“大型多功能振动台阵实验室虚拟仿真平台”，并已陆续完成包括科技部国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、“华龙一号”和“国和一号”、海上风力发电塔等国家重大基础设施建设项目、应县木塔加固、清华大学老图书馆抗震加固等古建保护项目在内的二十余项的抗震能力与振动台模型试验。

  为促进土木工程领域的基础研究和应用基础研究及学术交流，促进新兴和交叉学科的形成与发展，北京建筑大学自2021年设立“大型多功能振动台阵实验室开放研究专项基金”，至今已连续举办三届，共资助项目34个，为包括清华大学、同济大学在内的30余位青年老师提供了高水平的开放交流平台。

  北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室秉持“开放、合作、共享”的理念，将在面向全行业开展实验室设备仪器共享的基础上，切实实现相关试验数据资源的共享，推动行业科研创新和技术进步，为行业高质量可持续发展贡献重要力量。

  该实验室从项目申报起便得到了业界院士专家的全力支持。中国工程院院士周福霖、杨秀敏、何华武、周丰峻、聂建国、张建民、徐建、杜修力、曾滨等多位专家先后来到学校提出指导意见。专家们一致认为项目建设符合国家科技战略主导方向，符合北京建设国际科学技术创新中心的战略定位，对结构抗震的研究具备极其重大的促进作用。

  大型多功能振动台阵实验室的建设将有力提升我国抗震研究设施和装备的水平，将成为国际领先、具备极其重大国际影响的高水平振动台阵实验室和人才教育培训基地，为北京“世界城市”基础设施建设、“京津冀一体化”协同发展、共建“一带一路”倡议，国家“生命线工程”的全寿命期抗震安全提供关键科技支撑。

  北京建筑大学党委书记郑宇表示，北京建筑大学将以此次多功能台阵实验室落成为契机，进一步建立健全科技攻关体系，加强有组织科研，把实验室打造成具备极其重大影响的地震和振动模拟国际试验基地。未来，北京建筑大学将坚持“四个面向”，进一步强化科学技术创新布局，规划凝练特色科研方向，在韧性城市、城市更新等方面组织优势力量开展技术攻关和工程实践，着力破解建筑抗震、隔震减振等领域“卡脖子”难题，助力北京建设国际科学技术创新中心，为实现高水平科技自立自强和建设教育强国、科技强国、人才强国，全方面推进中国式现代化作出新的更大贡献。

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