海洋工程结构在其工作寿命期间，除了受到静荷载作用外，还有可能受到风、地震、冲击、爆炸等动荷载的作用。常用的工程结构建筑材料（钢筋和混凝土）都是率敏感性材料，在不同应变率下会表现出不同的力学和变形性能，可以预见，由这两种材料构成的钢筋混凝土构件和结构的力学和变形性能也将会受到加载速度的影响，在某些特殊情况下，这种影响将会改变构件或结构的破坏模式。揭示工程结构的动力破坏机理并提出有效的设计方法，对于降低结构动力响应，提高海洋工程结构韧性具有重要意义。

地震是对人类危害最大的自然灾害之一，而我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震断裂带十分活跃，地震灾害严重，因此研究钢筋混凝土结构在地震作用下的性能具有重要的现实意义。目前的结构模型抗震试验方法(包括振动台试验和拟动力试验)中，存在模型缩尺导致的严重尺寸效应问题；而人们欲详细研究和刻画破坏形态和破坏机理的构件试验，又无法模拟地震中的动力加载和真实边界条件。

针对上述问题，在国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（项目编号：52027811）的资助下，李宏男教授团队设计了一种考虑真实复杂边界条件的结构多维加载系统，能够模拟复杂边界条件、实现不同加载速率的多维动态加载。结构多维动力加载系统主机由钢混基础、反力门架、吊装架、六自由度作动系统等组成，如图1所示。为实现50Hz高频率加载，作动系统需要刚度足够的反力支点，依据结构多维动力加载系统主机总体方案，设计了主机钢筋混凝土基础，将5套六自由度作动系统设置在基坑内部；同时便于试件进出，将1套六自由度作动系统设置在反力门架上。设计了反力门架移位机构，包含起落架、行走轮等，实现了自动移位。目前，项目组已经对试件进出步骤进行了推演，对反力门架的结构件、连接件进行了强度、刚度分析计算；对试件起吊、行走的稳定性进行了分析评估；对移位机构进行了接触强度、驱动力计算校验。仪器设备的关键部件已经开始加工测试，研制工作整体上按计划进行。

图1 加载系统主机示意图

上述成果已经取得国家专利（专利号：ZL202120061728.0），主要完成人是我学部李宏男教授、霍林生教授和李钢教授。