在“211工程”、“985工程”和“双一流”联合资助下,实验室经多年建设,逐渐发展成为结构工程灾变与控制领域具有鲜明特色、处于领先地位的科研基地,建成国际唯一能够进行风–浪–雨多项介质联合作用的大型实验平台“风洞与浪槽联合实验室”,以及具有国内先进水平的“结构与抗震实验室”、“国防抗爆与防护工程实验室”和“结构智能监测实验室”。
(1)风洞与浪槽联合实验室(“211”、“985”重点建设实验室)
风洞与浪槽联合实验室于2009年8月建成投入使用,占地面积约3400m2,总投资约1600万元。实验室是一座闭口回流式矩形截面风洞,有大小两个试验段。小试验段尺寸为25m长、4m宽和3m高,安装2个用于边界层建筑结构模型试验的自动转盘系统(直径2.5m)。大试验段为风浪联合试验段,风洞尺寸为50.0m长、6.0m宽、3.6m高,水槽尺寸为50.0m长、5.0m宽、4.5m高,水槽段的深井尺寸为5.0m长、5.0m宽、22.0m深,可实施风浪联合作用下结构响应试验;结合人工模拟降雨系统,能够进行风–雨联合试验和风–雨–浪联合试验。此外,自主研发风–雨–热–雪全过程联合模拟试验系统,主要由大气边界层低温风洞子系统、降雪模拟子系统、降雨模拟子系统、太阳辐射与建筑供热模拟子系统和高精度多任务监测与控制子系统等部分构成,创新解决多环境条件下工程系统降雪–吹雪–雨雪–融雪–再结晶全过程物理模拟难题。
实验室主要研究方向包括:重大工程结构(大跨空间结构、高层结构、高耸结构和桥梁结构等)风致动力灾变行为与抗风设计理论、海洋工程结构风–浪联合、风–雨联合、风–雨–浪、风–雨–雪联合试验技术和设计理论、近海风能开发与利用技术,以及计算流体力学技术等。
(2)结构与抗震实验室
结构与抗震实验室始建于1952年,是我国最早建成的工程结构实验室,也是国内外规模最大的工程结构实验室之一。实验室占地面积约2300m2,拥有静力试验厅、动力试验厅和大型结构试验厅;拥有设备500台套,总价值约3000余万元。主要设备有静力实验系统槽型反力台座(37m×8m),大型足尺结构抗灾害能力模拟试验台座(15.8m高反力墙、24m×9m的L型孔洞式试验台座等)、2500kN电液伺服试验机、4m×3m的地震模拟振动台、1000kN电液伺服作动器和1000kN高性能作动器、30000kN大型多功能试验系统、净空5m的1000kN和5000kN长柱压力试验机、1000kN和2000kN万能试验机、6500kN静力锚固实验台、大型环式加载试验系统等。
实验室与我校机电学院、计算机学部和航天学院密切合作,充分融合信息技术、网络技术和工业装备技术,在灾害智能监测、防灾减灾技术一体化装备等方面取得系统研究成果,在结构混合实验技术、结构主动控制实验技术、远程协同实验技术和重大工程应用等方面处于国内领先的地位。
(3)国防抗爆与防护工程实验室
属于土木工程防灾减灾学科特色实验室之一,是原国防科工委“工程力学”国防重点学科依托实验室。实验室拥有500m2试验大厅和150m2测试与计算工作室,拥有门类齐全的结构动力与静力试验测试设备,以及大型核爆炸模拟器试验装置,可以开展以结构抗爆抗冲击与安全防护、振动控制与健康监测、智能材料与结构系统等方向为主的科学试验。实验室特色试验设备——内径2.4m、高3.5m(可扩展至6.9m)的立式多功能爆炸荷载模拟器(国内现存抗力和几何尺寸最大)。经过系统的改造和检修,目前模爆器已经得到正式启用,可以用来开展多种对象的抗爆抗冲击试验(如:气、水、土等多种介质中的试验)。目前,实验室在原有模爆器大型试验设备基础上,新增设了开展爆炸冲击载荷测试的高速动态数据采集分析仪,并且可以进行结构常规动静力试验的数据采集和分析仪器设备等。
实验室主要研究方向包括:结构与工程设施抗爆抗冲击动力响应与防护设计理论、爆炸荷载作用下结构动力灾变行为与安全防护技术、气体、水体及土体等多介质环境中的爆炸试验技术、大型复杂结构爆炸冲击模拟与动态测试分析技术、结构振动控制与健康监测技术以及结构动静力试验与数据采集分析技术等。
(4)结构智能监测实验室
结构智能监测实验室使用面积约270m2,是以原“实验力学”研究室为基础,在国家“985工程”和“211工程”重点资助下组建。实验室拥有高性能电液伺服力学试验系统、精密阻抗分析仪、动态信号测试分析系统、长距离超声导波检测系统、激光超声损伤识别系统、实时数据采集PXI系统、任意波形发生器、多通道独立信号调理系统、智能激振器等先进设备。在光纤传感与测试方面拥有光谱分析仪、分布式光纤温度应变监测系统、光纤光栅解调仪、超弱光栅仪器平台、多波长计、光时域反射计等系列设备。此外,实验室还配置高性能深度学习服务器、专业无人机、机器狗、轮式机器人、机械臂、高清摄像机等人工智能与无人系统平台。
实验室与我校理学院以及电子与信息学院相关人员密切合作,主要致力于先进结构传感技术、结构智能监测理论与应用、结构无损检测等方向的研究。目前,已建成可从事基于力、热、声、光、电、磁等基本物理量监测、转换和数字化处理的有线或无线传感器网络、振动超声与图像等大规模多种类数据采集、远程通讯与数据管理、结构智能监测系统研究开发与工程应用的实验基地。