哈工大成功研制全球首套大跨空间结构联合模拟试验系统

哈尔滨7月25日电 (记者张又元张国龙)——哈尔滨工业大学近日宣布，全球首套“大跨空间结构风-雨-热-雪全过程联合模拟试验系统”已成功研制并通过国家验收。这一突破标志着中国冰雪工程研究正式进入全要素耦合时代。

近年来，全球极端冰雪灾害频发，尤其在寒冷地区，每年因雪致工程灾害造成的损失愈加严重。大跨空间结构由于其独特的设计和广泛的应用，雪致灾害的影响尤为显著。哈尔滨工业大学土木工程学院的范峰教授指出：“传统研究方法如同盲人摸象，难以全面理解自然条件下的复杂变化。”

突破传统研究局限

范峰教授及其团队长期致力于雪荷载的理论与实践研究，主持编写了中国《建筑结构荷载规范》《工程结构通用规范》等标准中的雪荷载章节，并出版了中国建筑雪荷载研究的首部学术专著。然而，传统的现场实测依赖于自然条件，数值模拟难以解决相变机理，而风雪试验则无法复现太阳辐射下的积雪消融过程。

为解决这些问题，范峰教授团队获得了中国国家重大科研仪器研制项目的支持，开发了这套模拟极端冰雪气候的先进系统。该系统能够真实再现大跨空间结构屋面积雪的环境，解决雪致工程灾害预防的重大难题。

“我们压缩了自然气候的时空尺度。”团队成员、哈工大土木工程学院的张清文副教授介绍道：“风雪模块启动后，建筑模型屋面逐渐呈现自然堆雪过程；热辐射模块介入后，屋脊积雪渐成冰水混合物；而降雨模块喷射的过冷水滴撞击积雪表面，瞬间形成致命冰壳。”

通过各子系统的配合使用，该系统创造性地解决了风、雨、热、雪多因素条件下，屋面积雪连续累积变化全过程模拟研究的问题。它最大程度还原了屋面积雪堆积、漂移、消融、结晶、再堆积的周期性变化过程，从而获取最为真实的大跨屋面雪荷载研究数据。

该系统的研制为深入揭示大跨空间结构在风-雨-热-雪耦合作用下的屋面积雪全过程演变机理，提供了国际上独一无二的试验平台。范峰教授表示：“这一系统不仅是中国冰雪工程研究的重大突破，也为全球相关领域的研究提供了重要参考。”

随着极端天气事件的增多，这一系统的应用前景广阔。它不仅能帮助工程师设计更为安全的大跨结构，还能为政府和相关机构提供科学依据，以制定更为有效的防灾减灾政策。

未来，哈尔滨工业大学团队计划进一步优化系统功能，并与国际同行展开合作，共同推动冰雪工程领域的进步。