来源：人民日报海外版
科研人员在为产生裂缝的点位做标记。本报记者 康朴摄
振动台上，液压杆通过剧烈晃动模拟地震。（俯视图）受访者供图
海外客户在交付现场了解中科视界的超高速摄像机使用方法。受访企业供图
3D打印混凝土民居模型，是浙江大学建筑工程学院副教授孙晓燕团队送来测试的。模型原型也是3D打印的，位于河北省故城县房庄镇，由孙晓燕团队建造，建成后成了当地一个“景点”，吸引不少行业专家和当地老百姓前去“打卡”。
打印的房子，结实吗？这是孙晓燕被问得最多的一个问题。
结不结实，最关键得看抗震性能。她曾联合专注数字建筑与打印设计业务的灵砼科技（杭州）有限公司，用三维数字模型精确计算过，理论上，这座建筑的抗震性能很优异。
为进一步验证理论分析和模拟测算结果，孙晓燕与多领域多学科专家研讨决定，开展振动台模型实验。房子搬不来，根据工力所振动台尺寸限制，孙晓燕委托工厂做了5米长、1米多宽的最大尺寸缩尺比例全屋模型。
此次实验总共设定6个工况，每种工况下要进行7次测试。“测试目标就是把它震坏，看看究竟能闯到第几关，承受多强的地震。”孙晓燕笑着说。
到第二个工况时，还没有出现明显裂痕。
振动台，是一种能模拟地震发生的设备。眼前的这台三向六自由度振动台，既可以水平方向震动，也可以产生竖向震动，还可以产生不同方式的转动，是国内最先进的一套地震模拟设备，房屋、桥梁、隧道、大坝、管道、输电线路的抗震测试它都能干。
一边跟记者介绍设备情况，作为现场总指挥的赵登科一边拿起对讲机发出指令：“工况31，实验准备。”
“可以测试。”对讲机那头，中控室工作人员已准备就绪。
一架无人机从地面起飞，飞向房屋模型后方。“它可以记录下房屋整体情况。”孙晓燕说。
“开始！”
随即，耳畔传来一阵蜂鸣，振动台液压杆剧烈抖动地震来了。房屋出现轻微晃动。
震动消失后，几名科研人员箭步迈上振动台，目光仔细扫描房屋模型的每个角落，对产生裂痕的地方做下标记。
肉眼观测只是辅助。布置在模型上的加速度传感器、位移传感器、应变片和基于视频识别的光斑跟踪技术，加上房屋两侧的4台超高速摄像机，可以更精准捕捉房屋经历模拟地震后发生的细微变化。
超高速摄像机厂商合肥中科君达视界（以下简称“中科视界”）工作人员祝良应告诉记者，普通单反相机，可以拍摄帧率为120的视频，也就是每秒钟成像120个画面。“这台超高速摄像机，帧率可以达到3000，每秒产生6GB的图像数据，房屋的每个细微变化都逃不过它的‘法眼’。”
大连理工大学建设工程学院副教授何化南告诉记者，为了保障建筑安全，我国制定了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。
抗震设防目标是一个与地域相关的概念，而非震级。具体来说，小震指多遇地震，即在50年设计基准期内，超越该烈度的概率为63%，震后不需修理；中震是指基本烈度的地震，在50年设计基准期内超越概率为10%，允许有一定的损坏，但经修理后仍能使用；大震是指罕见地震，在设计基准期内，超越概率为2%3%，其设防目标为防倒塌，保护生命安全。
经过一天的实验，房屋模型在六度地震工况下未发生主体结构损坏；在七度、八度地震工况下虽产生裂缝但并未延伸至结构框架，整体结构完整；在九度地震工况下裂缝贯通但结构主体完整，并未发生倒塌和严重破坏。
也就是说，3D打印民居模型经受住了考验。这时，孙晓燕决定，给模型加配重看看这种新型民居在极端地震荷载下的结构破坏形态是什么，并从中找到抗震设计的关键。
工力所研究团队根据房屋原型，为模型设计了1吨的配重继续实验。结果显示，现有模拟地震所致的裂缝未到达房屋结构内部的钢筋混凝土框架，抗震性能优异。孙晓燕计划继续研究实验中出现的损伤，并适时开展原型抗震试验，进行3D打印混凝土结构优化设计。
在孙晓燕眼中，3D打印的混凝土建筑堪称“变形金刚”。一方面，通过数字设计、增材制造、预制装配，3D打印建筑可以快速精准建造，还可以适应多样化的建筑外形需求；另一方面，墙体内含空腔，嵌合钢筋框架形成钢筋混凝土结构，抗震性能好，安全耐久。
“在广大乡村地区，自建房多为砖瓦结构，壮劳力也存在短缺，用3D打印技术盖房子前景广阔。”孙晓燕表示，作为新型建造工艺，3D打印混凝土民居的可靠性需要经过进一步专业认证和实践检验，缩尺模型的良好抗震性能为后续深入科研和相关技术推广带来信心。（本报记者 康朴）
《人民日报海外版》（2025年02月07日第10版）
