近期，我系冯鹏教授研究团队与建筑学院徐卫国教授团队合作完成了一个3D打印混凝土结构缩比模型的振动台试验，据对相关文献的调研，该试验应为国际上首个3D打印混凝土建筑结构的振动台试验。该结构仅采用了混凝土材料和少量纤维复材（FRP），未配置钢筋，抗震性能大大超出预期！最大加速度达1.5g，结构保持基本完好，证实了3D打印混凝土结构具有较好的抗震性能。
该结构模型的设计、打印主要由建筑学院徐卫国教授团队完成，原型已经在河北张家口已建成，试验在地震局工程力学所燕郊园区王涛老师的支持下完成。
最大一级加载的试验视频如下：
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结构介绍
年，一栋3D打印混凝土农宅在河北张家口市下花园武家庄建成。为了更直观和真实地得到其结构实际抗震性能水平，设计了本次3D打印混凝土农宅结构振动台试验，验证了其抗震性能，为未来优化3D打印新型建筑的设计与制造提供试验依据。武家庄3D打印混凝土农宅（可点击图片了解详细信息）基于实际建造设计，该结构主体均采用3D打印混凝土建造，结构在构件连接节点及关键受力区域使用FRP进行增强。全结构实际建造时采用了年冯鹏课题组提出的3D打印+FRP增强的技术方案：用柔性随形的FRP提供抗拉承载力，混凝土提供抗压。结构主体所用3D打印混凝土为聚丙烯纤维增强混凝土。FRP增强3D打印构件的研究考虑到实际条件，对原型结构进行等比缩放，取模型结构几何相似比为1:3，由此可以得到模型结构相似关系如下表所示。3D打印混凝土结构振动台试验的施工流程如下图所示。3D打印混凝土结构振动台试验施工流程图为全面测试模型结构的地震响应，试验加载制度为：从6度小震开始进行X方向和Y方向两个方向的加载，直至9度大震，之后继续在加速度峰值1g、1.5g下对模型结构进行XY方向加载；加载所用地震波为EL-Centro波、唐山波、Taft波。02
试验成果
试验加载过程如开篇视频所示。不同地震加速度情况下结构的响应情况如下图所示。加载制度与结构损伤情况以下为不同加载工况下的结构情况及损伤细节。门框柱脚破坏图拱底CFRP布剥离图拱底左侧裂缝图最终结构情况03
试验小结
本试验设计了河北武家庄多厢单层农宅房屋结构缩尺模型的模拟地震振动台试验，进行了从六度小震到峰值加速度1.5g的地震波工况加载。通过分析试验现象可以得到以下初步结论：（1）通过采用3D打印混凝土+FRP增强圈梁构造柱的新型结构体系，农宅模型结构能够满足八度设防地震要求。在八度小震XY方向加载时，结构基本无破坏；在八度中震XY方向加载时，结构仅出现了局部FRP布剥离；在八度大震XY方向加载时，结构中间开间左侧拱脚处出现了一条水平轻微裂缝。结构破坏不严重，满足《建筑抗震设计规范》GB-规定的建筑结构“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。（2）通过新型结构体系中FRP布的应变测量表明，FRP能够增强3D打印混凝土结构的变形和承载能力。模型结构在八度中震工况加载时，部分圈梁构造柱节点位置出现了混凝土开裂现象，但由于FRP布的增强作用，结构体系能够带裂缝工作，保持良好的结构刚度和完整性，克服了纯混凝土结构抗拉差、延性差等缺陷。试验｜张道博编辑｜高欣审核邢沁妍预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇