布里斯托大学首次对3D打印混凝土结构进行全面抗震试验

2025年6月17日，南极熊获悉，布里斯托大学（University of Bristol）的研究团队最近完成了英国首次全面的3D打印混凝土结构抗震测试。他们使用国内最大的振动台模拟中等强度的地震影响，以深入理解3D打印混凝土结构在地震应力下的表现，并对比3D打印结构与传统施工方法的抗震能力。这项研究的主要目标是为精确数字模型的开发提供数据支持。

△3D打印混凝土建筑准备进行测试

项目负责人，教授Anastasios Sextos和博士Raphael D’Alessandro解释道：“我们的实验旨在填补关于3D打印单元动态响应的知识空白，特别是它们在记录和模拟地震事件下的表现。通过这些实验，我们旨在识别这种施工方法的独特优势、潜在劣势以及失效机制。”

△用于建造混凝土建筑的3D打印机

3D打印混凝土结构

尽管传统混凝土的抗震性能已经得到了广泛验证，3D打印结构却引入了一系列新的变量，包括逐层制造、独特的材料特性以及非传统的几何形状。这些变量导致了在地震中的行为存在不确定性，从而突显了进行实验测试的重要性，以更深入地了解结构性能。

在本研究中，研究人员利用机器人3D打印技术，构建了一座接近全尺寸的3D打印混凝土房屋。该方法能够实现对材料布局和结构几何形状的精确控制。此外，测试装置配备了加速度计、位移传感器以及其他设备，用于全面收集结构在动态响应下的数据。

测试在一台能够承受高达50吨重量的先进振动台上进行，这个振动台能够模拟与真实地震事件一致的地面运动。3D打印单元经历了系列受控的地震模拟，从低强度振动开始，逐渐增加至更剧烈的运动。每个测试都经过严格监控，实时观察结构变化，包括裂缝发展、位移和潜在的失效迹象。收集到的数据将用于支持抗震性能评估，与传统建筑技术进行对比，并有助于改进预测地震荷载下结构性能的数字模型。

研究人员补充道：“这项研究的成果将有助于识别优化抗震性能的关键设计参数，如层间粘结策略和钢筋集成。我们最终的目标是验证3D打印混凝土是否能够满足当前抗震应用的安全标准，并为制定包含增材制造技术的建筑规范打下基础。这些发现对于工程师、建筑师以及政策制定者探索抗震建筑的未来至关重要。”

△使用模拟器来测试3D打印结构是否能够抵御地震

对未来建筑行业的影响

研究人员相信，这项研究有望引领抗震建筑领域的革新。它的潜在应用领域包括快速、高效地建造符合特定抗震标准的住宅、应急避难所以及基础设施。研究结果还可能指导制定新的建筑规范和监管框架，这些规范和框架将充分考虑增材制造的独特属性，以确保在不损害结构完整性的前提下，实现更广泛的应用。

研究人员总结道：“通过首次测试3D打印混凝土的抗震性能，我们不仅在探索建筑的未来，还在助力构建一个更加安全、智能和具有适应性的建筑环境。”