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2026-10-12
星期一
当前报纸名称:天津日报

全力释放国家重大科技基础设施的增量创新势能

日期:10-12
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版面:第08版:学习周刊·理论创新·调研       上一篇    下一篇

国家地震工程科学中心主任、天津大学建筑工程学院教授 韩庆华

  2026年4月30日,习近平总书记在上海出席加强基础研究座谈会时深刻指出:“基础研究是整个科学体系的源头,是所有技术问题的总机关。”这一重要论述,深刻揭示了基础研究在科技强国建设中的根本性地位,更为工程防灾减灾这一关乎国计民生的关键领域指明了方向。对于抗震研究而言,真正探明地震作用下工程结构的破坏机理、突破抗震设计瓶颈,离不开高水平极限试验的支撑。如果缺乏全尺度试验验证,抗震设计理论就容易停留在经验归纳层面,难以实现原创性和引领性科技攻关,制约关键核心技术的突破。

  作为培育新动能、拓展新赛道的重要抓手,做优增量既能满足当下的急切需求,也是为未来发展蓄积后劲。2024年11月,历经“十年磨一剑”,由天津大学牵头建设的大型地震工程模拟研究设施通过国家验收。作为地震工程领域首个国家重大科技基础设施,这座落户津门的“国之重器”,拥有世界上台面尺寸和载重量最大的地震模拟振动台,以及全球唯一的可移动水下振动台台阵。它的建成,标志着我国具备了全尺度剖析地震灾害机理、验证重大工程抗震安全的科学手段。

  当前,“十五五”发展规划全面展开,统筹高质量发展和高水平安全是推进中国式现代化的重大课题。牢记嘱托,立足天津、辐射京津冀、服务全国、链接世界,天津大学正全力释放这一平台的创新潜能,使其成为基础研究的重要策源地、工程安全的技术支撑点、区域发展的服务枢纽、创新人才的培养基地,以扎实的基础研究筑牢安全屏障,为推动天津建设社会主义现代化大都市、为实现高水平科技自立自强贡献天大力量。

  一、把握战略定位:

  重大科技基础设施的核心价值

  我国水利、土木、交通、能源、海洋等重大工程规模巨大,地震安全始终是悬在头顶的“达摩克利斯之剑”。长期以来,工程抗震研究长期依赖小尺寸缩尺模型试验。然而,当模型尺寸缩小,钢筋、混凝土、焊缝等结构细节的物理形态和受力特性随之改变,导致试验结果与真实结构破坏模式存在偏差。这种被称为“尺寸效应”的行业难题制约了试验成果向工程应用的转化,也成为重大工程抗震能力提升的技术瓶颈。

  大型地震工程模拟研究设施的建成,从根本上扭转了这一局面。该设施具备足尺/大比尺试验能力,能够完整复现人类有记录以来的各类破坏性地震场景。科研人员可以直接将水工大坝、跨海大桥、海底隧道、高层建筑等重大工程“搬”进实验室,直观观测其在地震作用下的动力响应、损伤演化与倒塌全过程。这种物理试验是数值模拟和小尺寸缩尺模型试验无法替代的极限研究手段,补齐了我国地震工程领域国家级平台短板,为开展“从0到1”的原始创新提供了硬件基础。

  更重要的是,这一重大科技基础设施发挥了贯通创新链条的“轴心”作用。向上支撑地震工程基础科学问题研究,向下为重大工程抗震设计、风险评估提供权威试验依据,同时推动新型减震隔震技术、智能监测装备、城市韧性提升措施等实用成果的持续产出。建好、用好这一平台,是天津大学践行科技创新“四个面向”、服务总体国家安全观的具体行动。

  二、聚焦技术攻关:

  极限试验平台的创新实践

  设施通过国家验收,意味着建设任务完成,但创新使命才刚刚开始。衡量一座重大科技基础设施的成效,关键不在于技术参数本身,而在于它能否持续产出高水平科研成果、能否真正服务国家重大需求,这也是天津大学研究团队的首要任务。

  在基础研究层面,致力于深挖灾害发生的物理本质。借助超大吨位、超大尺寸振动台,研究团队可以对完整工程构件乃至整体结构直接置于试验环境中,精准捕捉节点失效、结构破坏乃至倒塌等关键现象,探究深层次规律。基于这些足尺/大比尺试验,可以系统评估重大工程的抗震能力,积累权威试验数据,为国家抗震设计规范修订、工程设防标准升级提供直接依据,让抗震设计建立在更扎实的试验基础之上。

  在研究范式层面,致力于打破学科壁垒,构建交叉融合新生态。工程抗震研究天然具有极强的交叉学科属性。例如,跨海大桥遭遇地震时,会同时受到波浪、海流、地基液化等多重因素耦合影响;城市地下管网、综合管廊的地震监测与震后恢复,涉及地质、材料、信息技术、应急管理等多个领域。为此,天津大学整合地震工程模拟试验、高性能计算与智能仿真、试验配套与共享服务三大系统,构建了“物理试验+数值仿真+智能感知”深度融合的研究范式。不同学科背景的科研人员协同攻关,不仅解决了具体的工程难题,也为高校开展有组织科研、深化交叉学科建设提供了实践路径。

  在技术攻坚层面,致力于突破关键核心技术,护航国家重大工程。设施运行以来,技术团队相继攻克了宽频带长行程地震模拟、地震波流耦合模拟等关键技术,整体试验能力达到国际领先水平。依托这一平台,天津大学已深度参与高坝大库抗震论证、跨海通道风险评价、大型能源基地减震优化等多项国家级和区域级重点工程,用真实试验数据为工程安全保驾护航。

  三、推动成果落地:

  服务天津与区域发展的务实路径

  大型地震工程模拟研究设施自规划之初,就确立了开放运行、服务发展的理念。天津大学主动走出实验室,从工程安全保障、开放共享服务、创新人才培育三个维度,深度融入天津经济社会发展和京津冀协同创新大局。

  在工程安全服务方面,实现了从科学研究到法定检测的能力跨越。2026年5月,国家地震工程科学中心取得检验检测机构资质认定(CMA)。这意味着,平台出具地震工程、水动力环境检验检测报告具备了法律效力,打通了“基础研究—技术攻关—标准制定—工程应用”的完整链条。如今,国家地震工程科学中心服务范围从科研场景延伸至工程建设、质量监管、防灾减灾决策等全领域,不仅为京津冀地区重大水利、交通、城建工程排查安全隐患,也能带动本地新型建筑材料、防灾减灾装备等关联产业发展,为天津实体经济高质量发展注入科技动力。

  在开放共享与国际合作方面,致力于打造全球地震工程创新的“会客厅”。设施坚持开放共享原则,面向国内外高校、科研院所、行业企业开放试验机时、数据和技术成果,联合全球顶尖团队攻关前沿科学问题,积极参与全球科技治理,提升我国在地震工程领域的国际话语权。同时,设施不仅是科研平台,也是重要的科普教育基地。依托天津大学“海棠季”等品牌活动,定期面向市民和中小学生开展防震减灾科普,提升全社会防灾避险意识和应急能力。

  在人才培养方面,致力于构筑工程安全领域的“人才蓄水池”。重大科技基础设施本身就是锤炼拔尖创新人才的实战平台。依托天津大学综合性学科优势,搭建了本研贯通的培养体系,组织青年师生扎根试验一线,在试验方案设计、设备运维、数据分析、对外交流中经受全流程历练。坚持将立德树人贯穿始终,引导青年科技工作者立足国家需求、厚植报国情怀。近年来,平台持续为京津冀乃至全国工程安全、防灾减灾领域输送专业人才,为区域创新发展积蓄力量。

  当前,大型地震工程模拟研究设施主动服务和融入新发展格局,正在打造汇聚创新要素、赋能产业升级、保障区域安全的生态系统。面向“十五五”新征程,天津大学将一体贯彻落实习近平总书记关于加强基础研究的重要讲话精神和视察天津重要讲话精神、给天津大学师生重要回信精神,以正确政绩观管好、用好这一国家级平台,坚持把设施运行与国家战略需求紧密结合,在科研上“顶天立地”,深耕工程抗震基础研究,强化有组织科研,集中力量攻克关键核心技术,以前沿试验技术守护工程安全,全力提升重大工程防灾能力和城市安全韧性;在产业上“研用贯通”,依托CMA资质打通实验室到生产线的转化堵点,以“天津标准”赋能实体经济发展,加快培育壮大新质生产力,助力天津建设全国先进制造业基地、打造科技创新高地;在区域上“联防联控”,主动融入京津冀协同创新共同体,携手京冀构建地震灾害防御体系,为雄安新区、北京城市副中心等区域重大战略筑牢安全屏障。