◎科技日報記者 矯陽
歷經10年攻關，中國建築技術中心於近日建成「中建萬噸級多功能實驗系統」，設備總重量約6900噸，垂向加載能力高達10800噸，超越當前國內4000噸、國外6000噸的同類實驗設備，並可實現六自由度加載，是當前世界唯一。
中建技術中心工程結構實驗室全景
「隨著建築技術的發展，超高層建築單個結構構件承重高達數萬噸，受實驗設備制約，結構設計人員一般通過有限元分析，加上小比例尺試驗作為設計依據，無法真實反映實際構件的力學性能。」7月29日，在接受科技日報記者採訪時，中建工程產業技術研究院有限公司首席專家、萬噸級多功能實驗系統研發負責人孫建運說。
單個結構承萬噸的構件，如果用4000噸設備進行受力試驗，存在哪些缺陷？
「如果實際構件承受1萬噸的力，其截面尺寸是1平方米。當只有加載能力為4000噸的試驗設備時，進行實驗的試驗模型就只能做到0.4平方米。」孫建運說，這樣試驗模型與實際構件就存在差別，做出的試驗結果只能反映0.4平方米構件的性能。
土木工程界都知道日本用小尺寸反推試驗出錯的實例。日本隔減震技術和隔減震水平非常高，由於沒有大的隔振支座試驗測試設備，只能先進行小尺寸隔振支座試驗測試，再把測試結果反推到大尺寸。2018年偶然發現這種計算方法是錯的，給當時日本土木工程界帶來很大衝擊。
「假若採用大尺寸隔振支座測試（或原尺寸測試），就不會存在這樣的問題。」孫建運說。
近20年來，我國建設規模不斷擴大，以高、大、特、新為特徵的複雜土木工程越來越多。同時，我國又是多地震國家，土木工程領域的抗震減災任務非常嚴峻。
如何科學合理地對重大工程關鍵技術進行試驗驗證，提升整個建築的安全水平，尤其是隔減震技術與隔減震產品的整體水平？
2009年，中國建築股份有限公司申請相關國家課題，規劃建設大型工程結構試驗室。
試驗室建築面積4680平方米，長130m，寬36m，高35m。由全球規模最大的反力牆與反力地板試驗系統，及全球加載能力最強的萬噸級多功能試驗系統組成，可滿足超高層、大跨度等複雜建築足尺試驗研究需求。
「系統集靜力和動力實驗功能於一體，控制技術複雜，設計建造難度巨大，特別是加載框架生產加工與安裝技術、加載框架移動橫梁自動升降與鎖緊技術、大噸位垂向滑動微摩擦靜壓支承技術、六自由度控制技術等，這些都給自主研發工作帶來了嚴峻的技術挑戰，是全球研製難度最高的土木工程試驗設備。」孫建業說。
中國建築技術中心組建了由6位中國工程院院士、30多位企業、高校專家教授組成的顧問團隊，聯合哈爾濱工業大學、中建科工，以「科研機構+高校+企業」融合創新機制，攻克了該系統在技術參數、試驗功能、設備製造等方面的重重困難，形成多項關鍵技術成果，解決了我國工程結構科學實驗手段與實際需求嚴重脫節的現狀，實現了中國建築在行業關鍵技術研發方面的重大突破。
「這是集機、電、液於一體的複雜的土木工程實驗設備，是實驗設備領域的大科學攻關項目。」哈爾濱工業大學教授、宇航空間機構及控制技術國防重點學科實驗室主任、中國工程院院士鄧宗全如此評價。
據介紹，「中建萬噸級多功能實驗系統」目前已陸續承接同濟大學、中國建築科學研究院等許多實驗任務。