为大型复杂建筑抗震把关

　　黑龙江日报记者彭溢

　　1月9日，2016年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行，中国地震局工程力学研究所研究员王涛带领团队完成的“大型复杂结构在线混合试验关键技术与应用”项目荣获国家科学技术进步奖二等奖。

　　近日，王涛赴北京领奖前，记者来到位于哈尔滨市南岗区学府路上的中国地震局工程力学研究所采访了他。采访前，记者拿到一份项目简介，在一系列晦涩的技术术语中，有一句话让记者眼前一亮，“项目成果成功应用于北京中国尊超高层建筑(北京最高建筑、528米)、云南龙江特大桥梁(亚洲最大山区悬索桥、主跨1196米)、邹城国际会展中心大跨结构等大型复杂工程建设项目”，记者的采访就从这句话开始。

　　“528米的中国尊，建成后将是世界上在抗震设防高烈度区建造的最高建筑。”王涛告诉记者。中国尊，因外形酷似中国古之礼器“尊”而得名。“建筑中运用了很多新的结构构件和结构体系，最特别的是坐落在中国尊四角的异形钢混凝土混合柱，柱子里有钢隔板，钢和混凝土能否协调好，大家都没把握，而且又是一个异形结构件，在不同方向地震动作用下的表现是不清楚的”，王涛介绍，因此，用精准的试验来检验其抗震能力，成为开工前的首要任务。

　　如何试验呢？王涛介绍，以往最常用的抗震试验方法是采用地震模拟震动台，就是把房屋盖好后放在上面，晃动震动台模拟地震来临。这是最真实的模拟地震输入的方法，但它的承载能力非常有限，大型建筑物不可能放在上面去晃。而大型复杂工程在地震作用下的破坏机理又十分复杂，如借助于缩尺模型只能看到宏观的破坏现象，细节的破坏情况还是看不到。因此，传统的数值计算和物理试验方法均难以准确模拟其大震损伤破坏的全过程。

　　王涛带领团队采用创新发展的大型复杂结构在线混合试验方法，对异形钢混凝土混合柱作了地震响应模拟试验，判断柱子能否达到设防要求，同时将中国尊的整体结构模型在计算机中作数值模拟，使两者协同完成整体结构的动力反应模拟，得出了中国尊的抗震系数。这与以往的试验方法相比，避免了建整个结构，不仅为工程节省了时间、经费，而且大大提高了试验结果的准确性。

　　这个方法业内人士听起来并不难，但要得出准确的试验结果却并不容易。因为该方法存在三大技术瓶颈：一是缺乏数值域和物理域的同步协调理论；二是难以实现复杂边界的协调；三是缺少可扩展的试验平台和可信的试验验证。

　　王涛坦言，抗震试验是一个多学科交叉的研究，不是单纯土木工程系的学者能完成的，还要结合计算机、信号处理、电子电路、控制自动化等学科的知识。在与美国科研机构联机做试验时，王涛带领团队按照美国作息时间，每天晚上8点开始做试验，一直工作到第二天早上五六点钟。看着实验结果按照预想的轨迹走完，他们兴奋不已，第一时间把实验数据整理汇总。那段时间，王涛每天只睡两三个小时。

　　功夫不负有心人。王涛带领团队历经12年的研究与实践，创新发展了协同数值域与物理域同步模拟的在线混合试验理论，“摸索出了协调数值模拟和试验的算法，建立了人们共同使用这项技术方法的平台。”这也是此次获奖项目取得的重大突破。

　　该成果获得2015年度中国地震局防震减灾科技成果一等奖。以中国工程院院士周福霖为组长，共包括5名院士在内的鉴定专家委员会一致认为，该项目研究成果为抗震试验提供了新方法和新途径，显著提升了我国在抗震试验领域的国际影响力，总体上达到了国际领先水平。目前，该项目成果获得了4项国家发明专利，发表SCI检索论文46篇，其中17篇发表在地震工程领域国际顶级期刊上，出版了国际上首部系统阐述在线混合试验理论和关键技术的专著。项目成果在美、日等国际重大科研项目中得到应用，为我国“建筑安全与环境国家重点实验室”等国家级平台提供核心技术，取得了显著的社会效益。(据黑龙江日报)