肇慶新區景觀(guān)塔坐落于廣東省肇慶市肇慶新區環(huán)路與上廣路交接處，最高點(diǎn)建筑高度為168.9m。設計單位為廣東省建筑設計研究院有限公司。此項目的論文《景觀(guān)塔兩級變阻尼電渦流TMD減振分析與試驗研究》已刊登于《建筑結構》2021年第13期。為了深入探索本項目的設計相關(guān)內容，《建筑結構》雜志社小編特別邀請到了廣東省建筑設計研究院有限公司結構副總工程師，兼機場(chǎng)設計研究院總工程師，也是本項目的結構總工程師區彤，就大家關(guān)心的景觀(guān)塔的結構設計問(wèn)題進(jìn)行了線(xiàn)上采訪(fǎng)。

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采訪(fǎng)內容如下：

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《建筑結構》小編

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區總，您好。景觀(guān)塔高徑比為13.4，建筑平面上大下小，您是怎么想到采用調諧質(zhì)量阻尼器進(jìn)行減振（震）控制？

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區彤

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景觀(guān)塔高度大、體形纖細、結構布置較為獨特，屬于風(fēng)敏感結構。我們在接到這個(gè)項目的第一時(shí)間，就判斷該項目13.4高徑比的單筒結構要滿(mǎn)足舒適度要求必須采用減振（震）措施。因此在結構方案比選階段，我們建立了多種不同結構體系的計算模型進(jìn)行對比，例如鋼筋混凝土筒體方案、鋼板剪力墻方案等，計算結果也印證了我們的判斷：僅增大結構剛度，無(wú)法滿(mǎn)足景觀(guān)塔舒適度的要求。

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在國內采用調諧質(zhì)量阻尼器進(jìn)行減振（震）控制，我們不是第一家。例如廣州電視塔，高徑比7.5，采用了兩級變阻尼調諧質(zhì)量阻尼器和主動(dòng)質(zhì)量阻尼器組成的混合控制系統，再如上海中心，高徑比7.0，采用懸掛式的電渦流調諧控制系統。我們結合本項目的實(shí)際情況，以不另外增加結構重量為前提，利用頂部的消防水箱作為調諧質(zhì)量對結構振動(dòng)進(jìn)行控制，進(jìn)而拓展了后續的減振（震）設計思路。

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《建筑結構》小編

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您剛才提到結構方案對比，如果高聳結構采用調諧質(zhì)量阻尼器的減振（震）設計思路，應該怎么進(jìn)行結構體系的選型？

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區彤

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高聳結構一般是風(fēng)控，風(fēng)致振動(dòng)以第一階模態(tài)響應為主，因此采用調諧質(zhì)量阻尼器的減振結構選型時(shí)應優(yōu)先選用第一振型質(zhì)量參與系數高的結構體系以實(shí)現高效減振。同時(shí)，應盡量避免基底受拉，從而具有更好的經(jīng)濟性。景觀(guān)塔在結構選型時(shí)，分別對鋼板剪力墻方案、在不同樓層設置鋼支撐的鋼板剪力墻+鋼支撐方案、鋼框架+鋼支撐方案、不同加強部位的鋼筋混凝土筒體等十余種體系進(jìn)行對比，最終選定了第一振型質(zhì)量參與系數高，且基底無(wú)零應力區的結構體系：鋼筋混凝土筒體+頂部外鋼框架。模擬分析和振動(dòng)臺試驗結果都印證了這一觀(guān)點(diǎn)。

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《建筑結構》小編

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調諧質(zhì)量阻尼器設置兩級阻尼的構思非常新穎，是有什么特別考慮嗎？

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區彤

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景觀(guān)塔受限于建筑平面，核心筒直徑只有12.6m，這也是高徑比高達13.4的根本原因。核心筒內部有豎向電梯間、樓梯間等垂直運輸區域，建筑空間限制了阻尼器的最大位移。在狹小空間和不另外增加質(zhì)量的條件下，如何達到最大的減振（震）效果是關(guān)鍵。我們以最常遇的十年一遇風(fēng)荷載作用下結構的舒適度作為一級阻尼的控制目標，一級阻尼為減振效率最高的行程區段；二級阻尼用于控制其它荷載工況，此時(shí)，以犧牲一定的減振（震）效率來(lái)保證其它荷載工況下的阻尼器行程在建筑空間范圍內。

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《建筑結構》小編

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最后一個(gè)問(wèn)題，新型阻尼器兩級阻尼的量程是怎么確定的？超出最大量程會(huì )怎么樣？

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區彤

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第一級阻尼的量程，由十年一遇橫風(fēng)向橫風(fēng)共振時(shí)阻尼器的最大位移確定，為±200mm。我們團隊通過(guò)對不同頻遇年限的風(fēng)荷載、不同超越概率的地震作用下阻尼器的行程進(jìn)行分析，得到罕遇地震作用下的行程大于百年一遇風(fēng)荷載作用下的行程，罕遇地震發(fā)生的概率為1600年~2500年一遇，因此以罕遇地震作用下阻尼器的最大位移作為二級阻尼的最大量程，為±900mm。在極罕遇地震作用下，阻尼器位移會(huì )超出最大量程，對此我們作了兩種情況的對比分析：（1）在雙向滑軌±900mm的位移處設置鎖定裝置。當阻尼器位移超出最大量程，立即被鎖定裝置鎖定，此后不起減震作用，阻尼器以作用在±900mm處的偏心質(zhì)量塊的方式與主體結構一起運動(dòng)。（2）在雙向滑軌±900mm的位移處增大端板的強度和抗沖擊性能。當阻尼器超出量程后第一次撞擊軌道端板并反彈，此后可能產(chǎn)生反復撞擊并反彈的現象。我們對景觀(guān)塔進(jìn)行了極罕遇地震作用下的地震反應分析，對比研究了阻尼器超出最大量程后被鎖定裝置鎖定或撞擊軌道端板并反彈對結構產(chǎn)生的影響，并根據較優(yōu)情況進(jìn)行結構設計。這部分的研究成果，我們整理后將以小論文的形式發(fā)表出來(lái)。本項目的減振（震）設計方法，對航管塔、氣象塔等設備要求要的高聳結構具有參考意義。

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通過(guò)區彤總的解答，我們對景觀(guān)塔的設計有了深刻的理解。接下來(lái)具體介紹下景觀(guān)塔的設計內容。

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項目概況

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景觀(guān)塔坐落于廣東省肇慶市肇慶新區環(huán)路與上廣路交接處，東鄰肇慶新區體育中心，南臨長(cháng)利涌。景觀(guān)塔建筑面積約1.9萬(wàn)m2，地下1層為綜合管廊展廳，層高為6m；地上32層，其中地上1~4層為裙房，是城市展覽廳和多功能報告廳，5~32層為塔樓，頂部有觀(guān)光層和消防水箱層，塔頂為直升機停機坪，最高點(diǎn)建筑高度為168.9m。景觀(guān)塔與周邊建筑群效果圖如圖1所示，塔身標準層、消防水箱層平面，景觀(guān)塔剖面圖如。

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圖片

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景觀(guān)塔采用鋼筋混凝土筒體結構，核心筒直徑為12.6m，高徑比達到13.4！設計使用年限50年，抗震設防烈度7度（0.10g），設計地震分組為第一組，場(chǎng)地土類(lèi)型Ⅲ類(lèi)，屬于巖溶地質(zhì)，建筑抗震設防分類(lèi)為丙類(lèi)，地面粗糙度B類(lèi)，基本風(fēng)壓0.50 kN/m2。

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項目特點(diǎn)：減振（震）技術(shù)創(chuàng )新應用

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該項目的最大特點(diǎn)，是利用環(huán)形消防水箱作為調諧質(zhì)量，創(chuàng )新采用了一體化兩級變阻尼電渦流調諧質(zhì)量阻尼器進(jìn)行減振（震）控制，如圖5所示。第一級阻尼行程為0~±200mm，以十年一遇風(fēng)荷載作用下的結構舒適度作為控制目標，第二級阻尼行程為±200~±900mm，用于控制其它工況。

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這種新型調諧質(zhì)量阻尼器由雙向滑軌支撐和電渦流阻尼單元組成，在滑軌支撐的框架里設置線(xiàn)性彈簧提供恢復力，在相鄰滑軌之間間隔布置電渦流阻尼單元，阻尼單元的銅板與支撐系統上表面連接，阻尼單元的磁鋼與水箱下表面相連。當結構產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，銅板在磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生電渦流，電渦流形成的渦流場(chǎng)與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生的洛倫茲力阻礙銅板與磁場(chǎng)的相互運動(dòng)，且由于銅板的電阻作用，使結構動(dòng)能轉化為熱能，產(chǎn)生阻尼效應。它具有力學(xué)性能穩定、精度控制高和終身免維護的特點(diǎn)。新型調諧質(zhì)量阻尼器縮尺模型（用于振動(dòng)臺試驗）的減振效果。

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結構減振（震）分析

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根據景觀(guān)塔質(zhì)量剛度分布均勻、結構平面對稱(chēng)的特點(diǎn)，設計團隊在MATLAB環(huán)境中編制了串聯(lián)多自由度簡(jiǎn)化模型的動(dòng)力分析程序，得到了新型阻尼器在十年一遇順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)和橫風(fēng)向橫風(fēng)共振、五十年一遇和百年一遇的順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的減振效果。

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采用ETABS軟件對景觀(guān)塔進(jìn)行多遇地震和設防烈度地震作用下的地震反應分析，采用ABAQUS軟件進(jìn)行了罕遇地震和極罕遇地震作用下的地震反應分析，研究了新型阻尼器在不同烈度地震作用下的減震效果，得到了無(wú)控和有控結構的整體抗震性能。計算分析模型如圖7所示，新型阻尼器阻尼力的典型滯回曲線(xiàn)。

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為了進(jìn)一步研究景觀(guān)塔在不同幅值不同地震波激勵下的加速度響應、位移響應、應變響應和新型阻尼器的減震效果，設計制作了1：20的試驗模型，在廣州大學(xué)工程抗震研究中心進(jìn)行了振動(dòng)臺試驗。

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施工進(jìn)展

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據了解，景觀(guān)塔目前施工到第24層，預計今年10月1日結構封頂。

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