成果名称：	高层建筑抗风调谐液体阻尼器技术及应用
登记日期：	2022-07-07
完成单位：	珠海十字门中央商务区建设控股有限公司,安邸建筑环境工程咨询（上海）有限公司,珠海华发城市研究院有限公司
完成人员：	郭桂钦,杜向东,崔伯臻,吴立,钱峰,汪利民,张文辉,李先知,陈亮,袁彬
研究起止日期：	2017-12-12至2020-12-20
主要应用行业：	建筑业
高新技术领域：	先进制造
评价单位：	珠海市科技发展促进会
评价日期：	2022-07-04
成果简介：	1.课题来源与背景：
超高层建筑受强风影响，尤其是在受台风影响频繁的地区，风致大楼的晃动导致较高的加速度。当超高层楼体风致加速度较大时，明显产生不安的感受，严重时会有些敏感人群出现头晕、恶心、呕吐等不适症状。由于设计结构以达到舒适性标准通常会导致使用更多的材料，因此附加阻尼成为一个重要的选择，在结构上的抗震、抗风的有着很多新的运用。水箱阻尼器具有敏感性高、造价低、效果好等优势。尤其是在很多消防规范中要求在大楼顶部设置消防水箱，为了对大楼进行有效的安全保护，这些消防水箱的存在更加加大了水箱阻尼器的优势。
2.技术原理：
根据目前新消防规范下超高层建筑物均在顶部设置超大型消防水箱的要求，因地制宜利用消防水箱，自主研发了一种调谐液体质量阻尼器（Tuned Sloshing Damper，以下简称TSD）。TSD使用轻型钢结构制作消防水箱箱体，在消防水箱箱体中增设可调节阻尼装置，通过调节水位高度来调节工作频率，通过调节阻尼装置来调节阻尼比。从而达到使用水来替代钢材，降低造价和加工制造、施工难度，但是起到类似TMD的减振效果。据测算，一般500吨级（水）TSD的造价约300~350万，减振效果约为29%。大大降低造价的同时也能起到良好的减振效果。
TSD由一个部分装满液体（通常是水）的水箱组成，位于建筑物顶部附近。当建筑物经历风致激振响应时，高层建筑的运动会导致水与结构物不同步，从而与结构物的相对运动，振动能量可以有效地从结构转移到TSD，可以通过水箱内的耗散阻尼机制将能量转换为热能。这种能量消耗施加在结构上，增加了“有效阻尼”，从而降低了结构响应。增大水箱的尺寸将导致更大的加速度降低，因为更多质量的水体可以阻止建筑物的运动。为了实现最佳功能，TSD水箱必须具有适当的长度、宽度和水深。阻力装置通常插入水箱中，以增加水的运动阻尼，使其更接近最佳阻尼值，从而使水箱阻尼器的性能得到最大的优化。
TSD设计使用H型钢为主承力构件、槽钢为辅助承力构件、结合薄钢板来制造TSD的顶盖、箱体和底板，钢板与钢板和钢板与型钢连接处均为满焊缝，并在TSD内外壁涂覆防水防锈涂料。调谐液体质量阻尼器采用预埋件形式与主体结构的楼板牢固连接。通过TSD水平面尺寸的设计及水位高低来匹配超高层建筑物的基本频率。水位高低由水位计监测。
3.性能指标
将结构阻尼比提高1.5%，将10年回归期的加速度从21 milli-g 降至15 milli-g ，从而满足住宅楼的使用标准。峰值加速度减振率不小于29%。
4.技术的创造性与先进性
1）使用薄钢板与H型钢制造箱体，造价低、便于施工、便于维护；2）使用十字型的可调宽度钢制阻尼装置，以九宫格排布，来提供可调节的阻尼比；3）使用不同的箱体水平尺寸和不同的水位对应不同的总运动质量，来匹配不同的大楼频率；4）阻尼器兼容消防水箱，一物两用；5）使用几百吨消防水质量来代替钢制质量块，大大降低造价；6）使用多个阻尼器放置在同一楼层，并联提供复合阻尼，在强风时改善大楼的风振舒适度；7）配置水位和加速度监测装置，实时监测水位与减振效果，可在使用过程中调整阻尼器性能。
5.技术的成熟程度，适用范围和安全性
本技术目前已经成熟； 非常适合在200~350m的超高层建筑中使用，特别是强台风地区的超高层建筑物使用减振效果更佳；无安全性问题，设置TSD可以给超高层增加一定的安全储备。
6.应用情况及存在的问题
成果已经在深圳、珠海等多个城市和国外项目，设计费收入就已经超过1千万元，获得了良好的社会效益和经济效益。
案例1：珠海横琴华发广场T3，塔楼高度250米，采用调谐液体阻尼器，重量750吨，施工中；
案例2：珠海横琴保险金融总部大厦，塔楼高度250米，采用调谐液体阻尼器，重量400吨，设计中；
案例3：珠海万菱中心主塔&副塔，塔楼高度300&250米，采用调谐液体阻尼器，重量380+270吨，设计中；
案例4：太子湾DY03-06地块，塔楼高度374米，采用调谐液体阻尼器，重量2x450吨，施工中；
案例5：深圳城脉中心，采用调谐液体阻尼器，重量870吨，施工中；
案例6：加拿大1151 West Georgia St.，采用调谐液体阻尼器，施工中；
案例7：澳大利亚Scape Student Living Tower (97 Franklin Street)，采用调谐液体阻尼器，运行中。
目前项目推进进展顺利。
7.历年获奖情况
已受理发明专利1件，并获得授权实用新型专利证书1件。
8.推广应用前景与措施
1)消防水箱与水箱阻尼器结合，TSD使用轻型钢结构制作消防水箱箱体，在消防水箱箱体中增设可调节阻尼装置，通过调节水位高度来调节工作频率，通过调节阻尼装置宽度来调节阻尼比。本发明使用水来替代钢材，降低造价和加工制造、施工难度，但是可以起到类似纯钢制调谐质量阻尼器TMD的减振效果。
2)珠海横琴使用的水箱质量阻尼器是中国沿海首个将消防水箱和阻尼器结合的项目，其设计与建筑、结构的有效结合为其独特的创新，并获得国家专利,具有推广意义。
3)TSD非常适合在200~350m的超高层建筑中使用，特别是强台风地区的超高层建筑物使用减振效果更佳。后续可以根据超高层的平立面情况，灵活设置不同数量的TSD和混凝土材质的TSD。
4)费用增加只在500万～600万的范围，性价比高，对于推广十分有意义。