【探访天津“地震大装置”】
根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

《瞭望东方周刊》记者宋瑞 编辑陈融雪

踏入天津大学北洋园校区,教师刘铭劼像往常一样,朝着不远处的建筑工地举起手机,手指轻点后,画面定格。照片中,一幢约10层楼高、红灰相间的巨型钢结构建筑十分显眼,与不远处科技感十足的仿真中心遥相呼应。

这座巨型钢结构建筑是国家大型地震工程模拟研究设施(以下简称“地震大装置”),是我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施。

“我亲眼看着地震大装置从无到有,一点点成长起来,内心非常激动。”刘铭劼是该项目建设管理办公室科学工艺部成员,他告诉记者,随着人防、规划、节能、竣工等验收工作陆续完成,地震大装置即将完成土建工程联合验收。

地下“利器”

走进建设现场,只见起重机正将一些大型设备稳稳吊起,运至相应位置供工人们安装。

地上的繁忙是为了“地下工作”。

“地震大装置的秘密就隐藏在这里。”刘铭劼踩了踩脚下,笑着说,“在整个设施中,最核心的部分就是位于地下的大型地震模拟振动台和水下振动台台阵。”

大型地震模拟振动台基础埋深达18米,20米长、16米宽的台面相当于一个标准游泳池1/3的大小,载重能力最大可达1350吨。

“我们在台面下方放置了作动器。试验中,作动器可以模拟横向、纵向的地震动,影响放在台面上的被测建筑,再通过台面上的传感器和周边摄像头,获取精准的振动数据。科研人员利用这些实测数据,可以研究出更具针对性的抗震性能提升方法。”刘铭劼说。

大型地震模拟振动台台面上方的巨大空间可满足大尺寸模型试验。“我们可以在台面上1∶1等比例还原一栋七层楼高的建筑物,比如住宅楼、医院和学校等,以实物形式对其内部进行抗震性能测试。国内外现有的上千条有记载的地震活动都能在此复现。”刘铭劼说罢,指了指实验中心的另一侧,“那边的水下振动台台阵是这个装置的另一‘利器’。”

水下振动台台阵不仅可以模拟不同位置的地震动,还可以模拟河流、海流、海浪等涉水环境,能为跨海大桥、海底隧道、水工大坝和海上风电等海洋中的“超级工程”提供实验环境,助力工程建设。

精雕细琢

“地基不稳,实验不准”。施工过程中出现的一点小纰漏,都会极大地影响未来实验的精准度。为实现“造地震”的设想,“打地基”工作成为重中之重。

“两个大型设备要在地下10多米的深基坑内安全、有效运转,光工艺设备埋件就多达7000余个,最大预埋件的单件重量超过10吨。更重要的是,要保证预埋件设计精度达到±1毫米,获得的地震模拟试验数据才精确有效。”刘铭劼说,这好比让重量堪比“400头大象”的实验器物“震起来”,但运动的精度却要求是毫米级的,难度可想而知。

据介绍,为实现地下施工的精之又精,2万立方米的混凝土进行了一次性浇筑,混凝土浇筑设备连续运转了60多个小时,近300人明确分工,项目成员轮岗值守,实时监测混凝土性能指标,严格控制温度影响。不仅如此,每寸施工材料都被“精雕细琢”,通过数值模拟分析、试验承重和牢固等方式,确保地震大装置在高频抗震试验过程实现功能。

项目建设管理办公室综合事务部成员杨政龙告诉本刊记者,该团队已连续攻克重大技术难题40余项,设施的技术指标和综合性能已进入国际同类装置领先行列。

“国外常见水下振动台台阵是圆形,防水效果更佳,但为了达到更好的地震模拟试验效果,我们将台阵设计为方形,这就对如何提升防水性能提出了挑战。”刘铭劼说。

从2017年着手研究,到2021年设计定型,项目团队与材料、力学、机械、流体等领域的校内外专家和设备生产厂家团队进行了多轮论证,尝试了几十种材料和分析方法,一遍遍将设计方案推倒重来,反复试验,终于取得成功。

值得一提的是,该项目科研团队的平均年龄仅36岁。

29岁的何金明从研究生期间就开始参与到项目中。他对本刊记者说:“我以工地为家,到现在已住了近3年,工地的每个角落都能如数家珍。每天一推开窗,就能看到项目的进展,像是在见证一个孩子的成长。”

一张简易床、一个办公桌,是他屋内仅有的大件家具。“一到冬天,活动板房里的室温和屋外一样冷,电暖气是唯一的取暖依靠,偶尔遇上停电,只有蜷缩成一团再盖上好几层棉被才能睡着。到了夏天,屋里又像桑拿房,酷热难耐,大伙儿经常‘抢’唯一的淋浴喷头。”何金明说。

“但我们都十分幸运,能够参与‘国之重器’的建设,内心无比自豪、干劲十足。”何金明说,“地震大装置是一本土木工程的‘百科全书’。世界范围内可遵循的建设经验不多,很多难题是第一次面对。每天的工作就是解决一个个新问题,面对一个个新挑战。”

“为了将停留在纸面的科学设想落在实处,每个工作人员都必须有钉钉子的精神,将建设中的各个细节反复演练,预判可能出现的隐患风险并做出有效化解。”何金明说。

十年磨一剑

为什么要“人造地震”?

刘铭劼的思绪回到2008年。2008年5月12日,四川汶川发生特大地震。正是从那时起,天津大学的学者下定决心,要建立一个“人造地震”的重大科技基础设施。

“我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位,地震活动频度高、强度大、分布广,而工程结构的失效和倒塌是造成地震中人员伤亡、财产损失和发展受阻的最重要原因。我们想从科学的角度搞清楚,楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里?怎样才能抵御地震的破坏?”项目建设管理办公室科学工艺部成员燕翔对本刊记者说。

随着经济社会的发展需求,我国大型基础工程建设日益增多,高层超高层建筑、跨海超长桥隧、大型水利工程、大型能源工程等重大项目都对抗震能力提出更高要求。

据刘铭劼介绍,最初抗震研究主要通过震后观测开展——研究人员将观测仪器设置在震区的房屋结构上,等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。但实际发生的强地震相对较少,靠真实的地震来获取研究数据,不仅机会非常少而且周期长。

后来,国内外开始建设地震模拟振动台,但大多规模较小且实验功能单一,不能同时模拟地震与波浪、水流共同作用下的真实境况,无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。

因此,建设地震大装置的想法应运而生。团队的设想是:通过建设大型地震模拟振动台和水下振动台台阵,真实再现多种形式的地震,直观了解工程结构在地震中被破坏的机理和特征,为建筑工程结构的抗震减灾技术发展提供数据支撑,进而找到提高工程结构抵御地震的方法。

从行不行到怎么行,从理论到实践,项目团队十年酝酿,经历了上百次论证,终于在2018年8月,世界最大的地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。2019年10月,项目由天津大学牵头启动建设。

“为了让项目建设精准完成,我们专人专岗,各司其职,团队制定了详细的工作计划,甚至把日程安排具体到每一天。每个阶段的规划都与上一个阶段的规划环环相扣,我们力图完善每一处细节,按时完成每一项节点任务。”杨政龙说,各个部门都建立了清单和工作台账,将节点、任务、负责人、监督人、协调人等事项逐一精细化,“大大小小的清单、台账摞起来有半个人高”。

2022年8月,地震大装置即将迎来土建工程联合验收。

用好是关键

2022年以来,四川雅安“6·1”芦山地震和四川阿坝州“6·10”马尔康地震牵动着项目团队的心。

“从了解到的情况看,当地不少房屋建筑和桥梁隧道在地震中抗震性能良好,这显示出我国工程领域近年来抗震水平不断提升。”刘铭劼认为,如果建筑物不会在地震中被损毁,地震就不再那么可怕。

“我们要做出前人做不出的成果。地震大装置建成后,用得好才是关键。”他说,项目团队最大的愿望是在建成第一天就能立刻投入地震模拟实验。

根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

不仅如此,年轻的团队还希望其能发挥更大的作用——为全世界地震领域的科学家提供开放共享的实验平台,为全社会普及防震减灾的科学知识。

“我们设计了对外开放端口,希望通过设施、数据、成果共享,吸引世界上更多的科学家和工程技术专家共同研究,为人类科学技术发展作出贡献。”杨政龙说。

据介绍,现在已有上百家工程设计院、施工单位和建筑公司关注着地震大装置的建设进展,前来调研并提出合作设想。项目组为此专门成立了用户库,希望通过前期调研和沟通交流,了解现实需求,为后续更好地服务国家重大工程建设做准备。

“我们‘制造’的‘地动山摇’,是为了让世界更加平安美好。”刘铭劼说。

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【光明日报:#北京按下全国文化中心建设快进键#】中轴线上庄严恢宏的殿宇楼阁、四合院里质朴诙谐的京腔京韵,京剧舞台上的唱念做打、金字招牌下的技艺传承,随处可见的红色记忆、星罗棋布的奥运遗产……3000多年建城史、860多年建都史,汇聚起北京独具魅力的古都文化、红色文化、京味文化和创新文化。

“文化,是北京最大的魅力。”在北京生活了50多年的作家梁晓声这样感慨!

的确,北京城里的一砖一瓦,一条胡同、一个地名都藏着说不尽的故事。如何擦亮文化这张“金名片”,让城市留住记忆、让人们记住乡愁?北京,按下全国文化中心建设“快进键”。

将红色印记深深镌刻在人们心里

2021年,年度大剧《觉醒年代》火遍大江南北,新编现代京剧《李大钊》、话剧《香山之夜》在各地舞台上常演不衰……一个个动人心魄的故事,激荡着亿万观众的满腔豪情。

一百年前,红色文化在北京这座城市孕育发芽、蓬勃生长;一百年后,红色“课堂”吸引无数年轻人前来瞻仰追忆。红色文化是当代首都文化的核心和灵魂。

“马克思主义从北大红楼开始传播,‘七七事变’吹响全民族浴血抗战的号角,香山革命纪念地见证中国共产党领导人民解放全中国的伟大胜利……”北京市委宣传部常务副部长赵卫东这样定位,“为了用好红色资源、赓续红色血脉,北京全力打造了‘建党’‘抗日战争’‘新中国成立’三大红色文化主题片区。”

以北大红楼、抗日战争纪念馆、香山革命纪念地等为重点,北京着力推动在京革命活动旧址保护连片成群。北大红楼、《新青年》编辑部旧址、“亢慕义斋”旧址、北京女子高等师范学校旧址……31处与党早期创建有关的重要会议场所、重大历史事件发生地得到保护修缮、立牌存念。通过党史展览馆建设,重大纪念日、革命历史事件蕴含的红色文化价值被深度挖掘……

绿树掩映下的西城区椿树街道京报馆旧址,是最早介绍俄国十月革命的先驱者之一、传奇报人、共产党员邵飘萍战斗过的地方。从2021年至今,在这里举办的“聆听四点钟”红色初心课堂已近百场。一批一批来访者,在这里缅怀先烈,重温追求真理的革命岁月。“怀念您、致敬您,也相信您,只是更早地看见了这一曙光……”无数观众和这位留言者一样,将红色印记深深镌刻在心里。

让古都神韵永存于城市记忆之中

不久前,清华大学国家遗产中心主任吕舟教授收到的一份请求,让他颇为感慨——北京史家小学的一群学生想拍一个反映北京中轴线的短视频,几经辗转找到他,希望得到专业指导。

中轴线,是北京古都文化的一个重要组成部分,正在申请世界文化遗产。以往,这似乎是专业部门的事情,但如今,越来越多的市民,甚至小学生都积极参与其中。这从一个侧面反映出,这些年北京不遗余力推动古都文化保护的实践,已经让古都保护理念深入人心。

古都文化是首都文化重要的根脉。近年来,随着“老城不能再拆了”理念的步步落实,北京更加注重保护传承的长期性和整体性。

北京前门的三里河,曾有500多年历史,在《明史》中有专门记载,居民沿河而居,戏楼、会馆错落其间。但到清末,随着人口增加、新的泄洪通道形成,已被填平。2016年,北京启动三里河绿化景观项目,让三里河重现于世。“瞧,这脚下古石板、百年香椿树,蜿蜒的溪流水……”漫步在河畔,在这里工作生活近50年的老居民周丽连声赞叹,“‘水穿街巷’‘庭院人家’的景象又回来了!”

还古都以历史风貌,还市民以旧时记忆。在北京,不仅更多的“三里河美景”正重新回到市民身边,还有众多背街小巷,通过整治提升,一改脏乱差的印象,恢复了古朴整洁的风格,成为闹中取静的网红打卡地。

“一个城市的历史遗迹、文化古迹、人文底蕴,是城市生命的一部分。”北京市文物局局长陈名杰说。目前,北京正努力探索历史文化传承发展的“北京路径”,工作格局由城市站位转向首都站位,工作理念由旧城改造转向老城保护,工作对象由重点保护转向全域保护,工作重心由静态保护转向活化利用,努力展现首都风范、古都风韵、时代风貌。

以丰富的文化供给激活创新活力

“不入园林,怎知春色如许……”8月5日,在修葺一新的正乙祠戏楼,昆曲《牡丹亭》正在上演。随着杜丽娘长袖起舞,观众沉浸在凄美动人的故事里。

位于前门西河沿街的正乙祠戏楼,已有300多年历史,被称为“中国戏楼活化石”。在这里,京剧大师梅兰芳祖孙三代都曾登台献艺,留下了芳华绝代的身影。2021年,北京市文化和旅游局经过深入调研,将正乙祠戏楼交由北方昆曲剧院修缮、运营及使用。如今,这里已经成为“小而精”“小而雅”“小而美”的演艺新空间。

“文艺院团演出进入会馆旧址,是首都文化建设的一个创新之举。在有岁月感的建筑中品味艺术之美,是一种格外与众不同的文化享受。”北京市文化和旅游局局长杨烁深有感触。

文化的根本,在于服务人民。

为了让老百姓在家门口就能实现与诗和远方的相遇,北京全力推进“书香京城”,近年来建设了2000家实体书店;

为了让历史文物能够浸润日常“活起来”,北京加快建设“博物馆之城”,让各类博物馆的体系布局与城市空间发展珠联璧合;

为了让观众享受高水平的文化盛宴,北京倾力打造“大戏看北京”文化品牌,大小剧场各美其美,2021年,北京13家市属文艺院团和国家大剧院共创排舞台剧111部。

为了克服疫情影响,北京打造“云端”演艺新空间。前不久,北京人艺建院70周年纪念版《茶馆》在首都剧场上演,院方首开8K高清实时直播,创下了一场大戏5000万次播放量的纪录。

刚刚发布的《北京文化产业发展白皮书(2022)》显示,2020年北京市文化产业实现增加值3770.2亿元,占地区生产总值的比重10.5%,这也是北京文化产业增加值占经济的比重首次超过10%。这一比重稳居全国第一……

“北京正在通过科技、金融、旅游、教育的全面融合,持续助推文化高质量发展。”北京市文资中心主任刘绍坚说,“特别是科技赋能文化发展,正在成为北京文化产业发展新的重要推动力。2021年,北京文化新业态企业实现营业收入10246.5亿元,占全国文化新业态企业收入的比重为25.9%。文化内容与数字技术相结合的文化新业态新模式已成为北京文化产业的重要组成部分。”

北京,建设全国文化中心的脚步仍在加快!(光明日报)


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