黃浩華

1954年中國科學院土木建筑研究所成立，劉恢先所長成立了中國第一個抗震研究機構，名為抗震組。劉恢先所長非常重視抗震試驗研究，1956年從鐵道部調來了二臺火車皮作為振動臺臺面，經過幾年的研發，于1961年建成了一個123.3 m的機械式單向水平正弦振動臺， 1962年獲得中國科學院三等獎，中央人民廣播電臺對外廣播。可惜的是在1966年文化大革命中由于試驗室倒塌而毀壞。

1963年由黃浩華負責研制1×1.5m電液伺服單水平向地震模擬振動臺，由于1966年文化大革命的開展而停止，被批為敗家子項目。

1962～1964年建造了數個電磁臺，供小型模型試驗用。

1979年建成了加速度控制的1.2×1.2m電液伺服地震模擬臺，實現了地震波再現，為國內第一臺。

1978年北戴河全國地震工程專業會議上決定成立全國研制中型地震模擬振動臺的聯合研制小組，我所為主力成員，首先在1983年研制成功3×3m單水平向地震模擬臺，1988年又研制成功了全國第一臺規模最大的5×5m雙水平向地震模擬臺，設置在地震模擬試驗室內。1997年將此振動臺改造為三向地震模擬臺。

一、12×3.3 m機械式單向水平正弦振動臺

機械式單向水平正弦振動臺原理圖如圖1所示，臺面為一臺火車皮，上有10cm厚的鋼筋混凝土作上臺面，尺寸為12×3.3m，自重20噸，可載重20噸的試件。臺面由兩對車輪支承導向，車輪在導軌上滾動。臺體一端有彈簧組連到擋墻上，另一端連有摩擦阻尼器。臺體中間為起振裝置，由兩組偏心輪組成，產生單向激振力，見圖2。起振裝置有兩組傘形齒輪換向，用95馬力的解放牌汽車發動機驅動。最大出力40噸，最高頻率40Hz。

圖1機械式單向水平正弦振動臺原理圖

在劉恢先所長的運作下，1956年從鐵道部調來了二臺火車皮作為振動臺臺面，后來只用一臺作臺面，起振裝置和彈簧組由所工廠設計組陳文平負責設計，所工廠加工。調試時由黃浩華負責，將彈簧組改少，降低系統的固有頻率，為減小系統共振影響，設計了摩擦阻尼器，使系統可正常運行。

振動臺建成后，進行了墻體、磚房和高爐的模型試驗。1962年獲得中國科學院三等獎，中央人民廣播電臺對外廣播。是我國第一臺用于抗震試驗的振動臺，其規模也是世界上最大。可惜的是在1966年文化大革命中由于試驗室倒塌而毀壞。

圖2 偏心塊慣性式起振機的工作原理圖

1.成為正；2.兩力抵消；3.兩力合成為負；4兩力抵消。

二、電磁臺

1962～1964年建造了數個電磁臺，供小型模型試驗用。

圖3中1×0.8m電磁振動臺建于辦公樓北一樓108室，由抗震室儀器組設計，所工廠加工。激振器的驅動為500瓦功率放大器，頻率范圍1～1000Hz，由所儀器組負責制造。激振器出力為100公斤，位移2cm。建成后進行了水壩橡膠模型、冷卻塔有機玻璃模型等試驗。

圖3 1x0.8m電磁振動臺

圖4中0.8×0.6m電磁振動臺建于辦公樓北一樓，由工廠設計組設計，所工廠加工。激振器的驅動為1000瓦功率放大器，頻率范圍1～1000Hz，由所儀器組負責制造。激振器出力為100公斤，位移2cm。建成后進行了廠房有機玻璃模型、李立的砂層隔振等試驗。

圖4 0.8×0.6m電磁振動臺

三、1×1.5m電液伺服單水平向地震模擬振動臺

1963年由黃浩華負責研制1×1.5m電液伺服單水平向地震模擬振動臺，機械設計由所工廠設計組負責設計，所工廠負責加工，由于1966年文化大革命的開展而停止，被批為敗家子項目。

四、加速度控制的1.2 × 1.2m單水平向電液伺服地震模擬臺

1979年建成了加速度控制的1.2 × 1.2m單水平向電液伺服地震模擬臺，實現了地震波再現，為國內第一臺。

利用國家地震局從日本展覽會上的展品，出力1.5噸、位移10cm的電液伺服激振器進行配套，機械部分由所工廠設計組負責設計，所工廠負責加工。采用了鎂鋁合金的臺面，靜壓導軌支承方式。

控制方式由原來的位移控制改造為三參量加速度控制，擴寬了頻率范圍，位移控制為0～5Hz擴寬到0.1～50Hz，實現了地震波再現，并為后來研制大型振動臺打下技術基礎。

建成后進行了避雷器、磚房模型等試驗。

五、5×5m電液伺服地震模擬振動臺

（一）立項

1975年海城地震后，國家對抗地震研究特別重視，計委立項投資要研制地震模擬振動臺。地震局（在中國科學院內的局）有意爭取立項，下達中國科學院工程力學研究所。

在儀器研究室主任呂啟惠主持下搞方案論證和申請報告。當時有電動方案和電液伺服方案之爭，擬建3×3m以上的規模。1975年末向地震局和國家計委回報，以電液伺服方案為主去爭取。當時黑龍江省副省長陳劍飛也參與了回報。

由于我所上報晚，國家計委立項由中國建筑研究院獲得。當時地震局負責這方面工作的于允生說，地震局要單獨撥款進行地震模擬臺的研發，要工程力學研究所組織人員進行此項工作。

1978年在北戴河召開了全國地震工程專業會議，決定成立全國地震模擬振動臺聯合研制組進行開發，由建工部抗震辦負責組織，國家投資110萬元研制費。起初有中國科學院工程力學所、機械部設計總院、機械部自動化所、中國建筑研究院、上海同濟大學和天水紅山試驗機廠組成，后來僅剩中國科學院工程力學所、機械部設計總院、天水紅山試驗機廠三家組成。地震模擬振動臺的研制工作正式列入國家計劃。

組織機構建立

為了適應地震局的要求，1977年所內在儀器研究室的基礎上成立了大型振動臺研究室，

由呂啟惠任主任，下設機械組、模控組、數控組和強電組。共有20多人。1978年由黃浩華任主任，1984年改為大型振動臺組。

研制方案確定

1978年正式成立了地震模擬振動臺聯合研制組，基本為中國科學院工程力學所和天水紅山試驗機廠兩家進行開發。

從各研究室研究需要，確定了建造5×5m規模的振動臺作為目標。

聯合研制組研究決定分兩步進行，先進行3x3m單水平振動臺的樣機研制，積累技術后再進行5×5m雙水平向振動臺的研制，并留有擴展為三向六自由度振動臺的余地。

幾個關鍵點

1976年4月參加地震工程考察團赴美國進行考察，了解和學習國外先進技術，為自行開發進行技術準備。

（1）1984年又組織振動臺考察組赴日本進行考察，由蘭貴祿、黃浩華和劉達三人組成，為調試和繼續開發積累技術儲備。

（2）地震局在日本展覽會上為我所進口了1.5噸推力的電液伺服激振器，自行改造為1.2×1.2m單水平向振動臺，對控制系統進行了改造，使能進行加速度控制的地震模擬試驗，為后來的大臺開發打下技術基礎。

（3）地震局調撥DJS154計算機，為振動臺數字控制提供硬件準備。

（4）1981年建工部抗震辦的龔永松對黃浩華提出國家有200萬美元的額度可以進口國外地震模擬振動臺，請考慮要不要。向劉恢先所長匯報后，劉所長決定不進口，要自己研制開發，為后來的自行開發定了調。

（5）1982年在所內刮起了一股下馬風，“國內無能力研制”，“大批鋼材白扔在土坑內，是敗家的做法，已準備的土建用近200噸鋼材退貨，相當一部分人員退出了大振動臺研究室，所級領導也相繼提出懷疑，劉所長、胡聿賢副所長、靳連仲副所長均找黃浩華詢問能否搞成，黃浩華回答：“3×3m振動臺正在調試，看情況吧”。

（6）1983年3×3m振動臺研制成功，在天水紅山試驗機廠由建工部抗震辦主持召開了鑒定會，并開展5×5m雙水平向地震模擬振動臺的研制工作。至此下馬風才剎住。

（7）1983年蘭貴祿副所長臨危出面組織地震模擬振動臺試驗室建設的實施，他調動了全所有關部門的力量，包括基建負責試驗室的土建施工，土建設計組負責土建設計，大振動臺研究室負責振動臺設備的研制，整個工作走上了正規。基礎施工是個關鍵，調動了一個連的部隊進行晝夜連續作業施工。

（8）1984年胡聿賢任所長，向地震局提出原DJS154計算機太落后，需要進口振動臺數字控制系統，地震局批準了從美國MTS公司引進。

（9）安裝、調試、試運行和鑒定會

1）1984年下半年開始安裝和調試。

2）1986年開始進行試運行，進行了幾個試驗，性能指標達到了研制指標。

3）1988年在哈爾濱召開了5×5m地震模擬振動臺的鑒定會。

4）獲得了建工部的科技進步三等獎。

5×5m電液伺服地震模擬振動臺是我國自行研制的最大的雙水平向振動臺，是一個大的系統工程，所內先后參與的人員有99人，是工程力學研究所的集體成果。1997年又改造為三向六自由度地震模擬振動臺。

圖5 5×5m地震模擬振動臺模型試驗

作者系工力所研究員，曾任工力所副所長