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布里斯托大學首次對3D打印混凝土結(jié)構(gòu)進行全面抗震試驗

3D打印動態(tài)
2025
06/17
16:29
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本帖最后由 冰墩熊 于 2025-6-17 16:29 編輯

2025年6月17日,南極熊獲悉,布里斯托大學(University of Bristol)的研究團隊最近完成了英國首次全面的3D打印混凝土結(jié)構(gòu)抗震測試。他們使用國內(nèi)最大的振動臺模擬中等強度的地震影響,以深入理解3D打印混凝土結(jié)構(gòu)在地震應力下的表現(xiàn),并對比3D打印結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)施工方法的抗震能力。這項研究的主要目標是為精確數(shù)字模型的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。

△3D打印混凝土建筑準備進行測試

項目負責人,教授Anastasios Sextos和博士Raphael D’Alessandro解釋道:“我們的實驗旨在填補關(guān)于3D打印單元動態(tài)響應的知識空白,特別是它們在記錄和模擬地震事件下的表現(xiàn)。通過這些實驗,我們旨在識別這種施工方法的獨特優(yōu)勢、潛在劣勢以及失效機制!

△用于建造混凝土建筑的3D打印機

3D打印混凝土結(jié)構(gòu)

盡管傳統(tǒng)混凝土的抗震性能已經(jīng)得到了廣泛驗證,3D打印結(jié)構(gòu)卻引入了一系列新的變量,包括逐層制造、獨特的材料特性以及非傳統(tǒng)的幾何形狀。這些變量導致了在地震中的行為存在不確定性,從而突顯了進行實驗測試的重要性,以更深入地了解結(jié)構(gòu)性能。

在本研究中,研究人員利用機器人3D打印技術(shù),構(gòu)建了一座接近全尺寸的3D打印混凝土房屋。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對材料布局和結(jié)構(gòu)幾何形狀的精確控制。此外,測試裝置配備了加速度計、位移傳感器以及其他設備,用于全面收集結(jié)構(gòu)在動態(tài)響應下的數(shù)據(jù)。

測試在一臺能夠承受高達50噸重量的先進振動臺上進行,這個振動臺能夠模擬與真實地震事件一致的地面運動。3D打印單元經(jīng)歷了系列受控的地震模擬,從低強度振動開始,逐漸增加至更劇烈的運動。每個測試都經(jīng)過嚴格監(jiān)控,實時觀察結(jié)構(gòu)變化,包括裂縫發(fā)展、位移和潛在的失效跡象。收集到的數(shù)據(jù)將用于支持抗震性能評估,與傳統(tǒng)建筑技術(shù)進行對比,并有助于改進預測地震荷載下結(jié)構(gòu)性能的數(shù)字模型。

研究人員補充道:“這項研究的成果將有助于識別優(yōu)化抗震性能的關(guān)鍵設計參數(shù),如層間粘結(jié)策略和鋼筋集成。我們最終的目標是驗證3D打印混凝土是否能夠滿足當前抗震應用的安全標準,并為制定包含增材制造技術(shù)的建筑規(guī)范打下基礎。這些發(fā)現(xiàn)對于工程師、建筑師以及政策制定者探索抗震建筑的未來至關(guān)重要!

△使用模擬器來測試3D打印結(jié)構(gòu)是否能夠抵御地震

對未來建筑行業(yè)的影響

研究人員相信,這項研究有望引領抗震建筑領域的革新。它的潛在應用領域包括快速、高效地建造符合特定抗震標準的住宅、應急避難所以及基礎設施。研究結(jié)果還可能指導制定新的建筑規(guī)范和監(jiān)管框架,這些規(guī)范和框架將充分考慮增材制造的獨特屬性,以確保在不損害結(jié)構(gòu)完整性的前提下,實現(xiàn)更廣泛的應用。

研究人員總結(jié)道:“通過首次測試3D打印混凝土的抗震性能,我們不僅在探索建筑的未來,還在助力構(gòu)建一個更加安全、智能和具有適應性的建筑環(huán)境!



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