“土木工程大型地震与火灾耦合试验平台”建设完成并顺利通过验收

建

设

历

程

自2018年起，力学与土木工程学院确立了多种灾害作用下的结构行为特征和多灾害耦合作用机理研究方向。为此，学院组织各专业和学科负责人进行多次方案论证和实施细则。

2019年初，确立以“土木工程大型地震与火灾耦合试验平台”项目为建设核心的高水平学科发展思路，举全院之力凝聚优势资源、提升学院学科水平、着眼前沿研究、夯实高水平研究成果、吸引高层次领军人才为目标，立足城市综合风险防控技术、工程设施重大事故灾害耦合全过程致灾机理的原始与集成创新研究。决定学院负责项目统筹、学科协调和远景规划，力学与土木实验中心负责牵头项目建设细则。时任土木学院院长的叶继红教授作为项目负责人，由郭震副教授、陈伟副教授、张营营教授、姜健教授、赵武超副教授组成项目实施与攻关小组，正式开启项目实质性建设工作。

项目小组进行了近三十轮次的系统方案、核心设备设计、配套空间与电力改造论证工作，提出“强核心、共能源、多功能”的系统优化策略，最终确立了以“强震-真实火灾”耦合试验系统为核心的项目建设方案，旨在面向重大事故与灾害难防控的重大需求，认识事故灾难各种要素的相互制约机制、多灾种耦合机制和灾害链复杂演变机制，进而对灾害次生衍生的风险进行科学预测与防控。该套试验系统包括先进试验设备、全自动行走辅助系统、一体化操作控制平台、试验消防与安全防护系统、多维试验监控系统等具有自主创新特征的综合性实体试验平台，是国内首套大型灾害真耦合试验系统，授权发明专利多项，形成了多尺度系统性“震-火”耦合科研平台，广泛适用于民用建筑、输电塔、核电站、巷道、隧道、边坡等方面研究对象。

2020年1月3日，实验室与设备管理处下发“关于做好2021年中央高校改善基本办学条件专项资金（购置类）项目预申报工作的通知”，首次提出设立“上水平”项目。学院借助前期完备的调研论证和系统方案初步设计，以“强震-真实火灾”耦合试验系统为建设核心，于2020年5月16日成功获批立项（全校唯一），资助强度896.15万元，建设周期2年（2021.1~2022.12）。

在学校及学院各级领导关怀下，学院各专业协调配合，项目小组稳步推进建设进度。建设期间，校长宋学锋教授亲自视察项目建设进展并现场办公解决项目建设困难。副校长叶继红教授多次带队考察试验系统建设质量并提出更具体的优化建议。学院多位领导定期驻场协调建设进度，协助项目建设。同时，项目建设还得到了学校学科建设处、实验室与设备管理处、基建与修缮处、国有资产与合同管理处、财务处、审计处、采购与招标办等多家职能单位的全方位支持和协助，保证了项目的顺利实施。

时

间

节

点

2020.10.25

基础改造工程招标

2020.11.09

基础改造施工进场

2021.03.15

设备系统招标

2021.05.19

基础改造工程验收

2021.09.01

系统设备开始陆续进场安装调试

2021.12.14

子系统4高温耦合环境多维空间加载系统完成验收

2021.12.31

子系统1地震模拟振动台机械系统完成验收

2022.01.27

电力系统升级改造工程招标

2022.12.01

子系统3大型量热与烟气净化系统完成验收

2022.12.08

子系统2大型火灾耦合试验系统完成验收

在2022年11月19日召开的第十一届全国结构抗火会议技术研讨会上，副校长叶继红教授首次向与会专家代表全方位推介该套“震-火”耦合系统，得到全体参会人员的高度关注，表达了强烈的合作愿望。很多专家学者认为该套系统为认识多灾害下结构响应本质提供了重要的技术支撑，为我国工程结构防灾减灾科学发展提供了重要参考。目前已有多家校外机构和单位进入试验申请流程。

“震-火”耦合系统所有子系统顺利测试验收，表明力学与土木工程学院学科建设与发展完成了第一阶段的实质性工作，向学校“上水平”项目交出了圆满的答卷，也将为学院承办的第十二届全国结构抗火会议技术研讨会提供一次科技盛宴。随着系统平台成果落成，将成为学校和学院标志性的高水平科研实体平台，也必将成为向全国科研院所、企事业单位进行高水平成果推介、高层次人才流动、高水平项目合作的重要宣传窗口。 

系

统

构

成

（1）地震模拟振动台机械系统，包括：定制振动台面（尺寸4mx6m）、大型结构试验油泵系统、双MTS动态作动器、MTS控制系统等。

（2）大型火灾耦合试验系统，包括燃气装置、送风装置、燃烧器装置、点火装置、监测及控制装置等组成。其中，燃烧器装置采用基本燃烧单元组装方式。由于不同火灾场景的火灾规模、试验模型尺寸等不同，根据不同试验需求，选择相应数量的基本燃烧单元进行灵活组装，并可在水平和竖向组装；此外，该系统还包括火灾降温模拟系统、物理参量测试装置以及试验安全保障装置等。

（3）大型量热及烟气净化系统，包括可移动式大型锥形量热仪以及试验大厅烟气净化系统等。

（4）高温耦合环境多维空间加载系统，包括多维电动及电液伺服加载作用器、防火保护反力架系统、液压油源、控制系统等。

技

术

指

标

地震模拟振动台机械系统

1、蜂窝全包覆式钢台面，4m×6m，最大载重50T。

2、MTS作动器，最大1800L/min瞬时流量。 

3、最大加速度：试件15T，+/-2g；试件50T，+/-1g。

4、最大速度：+/-1m/s。

5、最大位移：+/-250mm。

大型火灾耦合试验系统

1、两类燃烧器阵列式设计，单本燃烧单元火灾热释放率范围20~2400kW；

2、火灾总热释放率控制范围0~25MW，最高温度1300℃；

3、每平方冷却水供给强度范围0~10L/min； 

4、火灾降温模拟系统，构件表面的降温最大速率 10℃/s；

5、移动式模块化炉体设计，实现不同高度、平面尺寸的模型试验。

大型量热与烟气净化系统

1、火源量热测量范围：0~10MW；

2、烟罩尺寸5米×8米；

3、氧气测量范围0-25%；

4、二氧化碳测量范围0-10%；

5、一氧化碳测量范围0-1%；

6、双工位、双量程设计。

高温耦合环境多维空间加载系统

1、试验空间: 7800mm(长)，5600mm(高)；

2、竖向加载能力400吨，水平加载能力200吨；

3、循环水冷却，适用于明火试验；

4、移动式设计，试验空间自由调整，反力大梁平面高度液压调整。