阻尼器-高层汇总-QQ

北京蓝湖机电有限公司北京奇太振控科技有限公司

高层建筑结构抗震保护的理想措施

阻尼器的应用与发展

结构保护系统发展的历史背景传统抗震方法的局限性

难于预报，精确计算和小概率事件

超过预估震级

以破坏为代价的抗震设计-延性设计

各种和在其它行业的应用，技术雏形一，结构保护系统结构保护系统发展过程4产品在各种环境下，计算的准确性产品的实用性，便于施工安装容易理解，和工程结构中现有的结

构构造接近经济性，产品在工程市场竞争中能胜出产品的质量，它的可靠性和耐久性FPBEARINGSalkhalinIIbearingsLargestseismicisolators635mmdisplacement87,400kNverticalloadFull-scaletestingReducedscaledynamictesting(loadofupto13,000kN,velocityof1m/sec).UNBONDEDBRACESViscousDampersComeofAge黏滞阻尼器的新纪元阻尼器在抗震、抗风中的显著效果阻尼器严格测试，叫人放心的测试规范的完成喜人的经济效果PEER和SEERL的研究课题放置位置、大量工程师们的经验一、阻尼器和泰勒公司使自由振动衰减的各种摩擦力和其他阻碍力，我们称之为阻尼。而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗能减振的装置。符合国际设计规范的大型结构用的阻尼器的完整概念。阻尼器1999从北京站加固改造开始

（Beijingrailwaystation）1999年加固改造时采用32个美国泰勒公司的液体阻尼器，布置在框架四周，将结构的抗震性能提高到二十一世纪水平。是泰勒公司阻尼器首次在中国应用，具有重要的历史意义。

液体粘滞阻尼器

F=CVα

液体粘滞阻尼器摩擦阻尼器粘弹性阻尼器金属屈服阻尼器从工程的眼光看结构保护系统的应用和发展,“现代学术研究杂志”2010年第10期运动方程

MX+CX+KX+CXD=-MXg

能量方程

EK+ED+ES+EP=EI

反应谱......阻尼器-减振器-吸能器减振结构的设计阻尼器减震设计的基本理念

抗震能力的全面增强--附属结构、推迟屈服、避免倒塌抗震设计的补强，满足层间位移、剪力要求满足抗风要求，替代大型TMD结构降度设计满足抗震要求，节省抗震费用节省建筑费用阻尼器的计算简化计算方法数值积分--ETABS;SAP2000;MIDAS2023/11/26阻尼器参数的选取工作条件-结构工程阻尼器，按设计订做速度指数0.3-2.0阻尼系数的优化，从小到大到速度锁定装置放置位置的可行性计算结果的合理性计算出的速度的合理性2-3000mm/sec阻尼比0.25结构反应的满足价格的平衡2023/11/262023/11/26阻尼比的计算

锁定装置（Lock-uporSTU）消能减振液体粘滞阻尼器(FluidViscousDampers)液体粘弹性阻尼器(FluidViscoelasticDampers)位移限位阻尼器（LimitedDisplacementDampers）熔断阻尼器材(FuseDamper)新型带熔断的锁定装置新型斜拉桥拉索风振的小型阻尼器（CableDamper）金属密封无摩擦阻尼器(Metaldamper)振动缓冲器(Buffer)阻尼器种类TaylorDevicesDampers阻尼器被工程界广泛认可SUMMARY(总计)(2012)TotalNumberofStructures（工程总数）492Buildings（建筑物工程）343Bridges（桥梁工程）126Other(其他工程)23TotalNumberofDampers（阻尼器安装总数）18338

1955年成立,成功发展了五十年

美国泰勒公司坐落在美国纽约州尼亚加拉大瀑布附近纳斯达克股票公开上市的公司大型结构振动控制的专业公司

强大的科技队伍不断推陈出新从宇航飞船、军事到大型建筑结构、大型桥梁的应用最高科技水平的结晶

日本311地震后扩建的厂房序号泰勒阻尼器其他品牌阻尼器简单判定不满足的后果1准确定量没有其它企业可以做到0.3-1.0之间速度指数的各种要求是否能通过0.7速度指数的测试符合本构关系丧失定量阻尼器的功能2不带阀门、油库阻尼器外（或内）设置储能器、储油库以及控制阀门提供真实阻尼器剖面图不带阀门、油库极易随坏，难过十年3不漏油，有5倍以上的抗内压能力没有能满足内压的产品提供内压测试数据观察活塞杆出入处有无油迹难做到不漏油，漏油的产品结构中不能应用4抗风又抗震，同一阻尼器可在高低速下同时工作（min0.02mm/sec～max2倍最大速度)仅能提供工作速度下测试提供0.02mm/sec阻尼器测试报告，符合本构关系不适于抗风5计算功率鲜见计算功率的先例提供阻尼器的功率满足设计要求不适于抗风、TMD等连续工作61.5~2倍安全系数对桥梁阻尼器，很少见到这一要求和测试1.3倍最大速度的阻尼器测试符合本构关系，不漏油不能抗超越地震、巨震要求烈度泰勒公司第三代阻尼器与国内外其他品牌产品的对比设计年限75年材料试验模拟75年试验疲劳和各种环境下耐久试验按50年内的荷载情况经过世界最严格的疲劳检测参见测试报告实例50年前的液体弹簧还在工作实例50多年来生产了300多万个液体弹簧和液体阻尼器完好工作实例20多年来490个阻尼器工程,18000多个大型阻尼器没有破坏记录安全工作75年的保证阻尼器的六次国际第三方测试

能用于结构保护的前题

金门大桥工程的对比检验HITEC对比试验

美国高速公路创新技术评估中心圣地亚哥测试日本建设厅测试广州大学抗震试验室测试欧洲标准测试苏通大桥阻尼器的主要检测设备TestingSpecimenTaylorDevicesMenu...测试技术设备的发展我国某大学力学与结构试验中心美国泰勒公司水平动力设备美国泰勒公司垂直下落设备测试最大出力2500kN6672kN8907kN测试最大冲程±150mm±1000mm

1410mm测试最大速度100mm/s1800mm/s11430mm/s490个结构工程，490个测试报告江阴大桥液体粘滞阻尼器测试报告(1000kn)苏通大桥液体粘滞阻尼器测试报告（10000kn)台湾高铁液体粘滞阻尼器测试报告(3900kn)北京银泰中心液体粘滞阻尼器测试报告(1200kn)Greenville大桥检测报告(6700kN)乔治华盛顿桥检测报告(4900kN)美国土木工程学会，新技术开发委员会HITEC二，国内外高层建筑工程介绍2023/11/262023/11/26超高层建筑的减振控制对比序号名称风振小震中震大震巨震对附属结构减振放置位置产品情况1TMD作用显著不起作用不起作用有负作用的风险有负作用的风险基本不起作用占很大空间极少数可以生产2材料粘弹性阻尼器有抗风作用能减振耗能能减振耗能能减振耗能有限范围内能减振耗能有限作用逐渐被淘汰1BRB不屈服，只起刚度作用不屈服，只起刚度作用可屈服抗震耗能可屈服抗震，屈服后不易恢复没有考虑减振差有成熟产品2摩擦阻尼器不起动不宜起动，不能稳定受力滑动，抗震耗能但不准确可以抗震，可以回位没有考虑减震差没有成熟产品3液体粘滞阻尼器唯一减振耗能装置2mm/sec测试全面减振耗能全面减振耗能全面减振耗能有2倍以上的安全系数可以工作减振效果最好放置加强层，已得到公认。产品成熟增大位移提高阻尼器效益的几种模型

套索或剪力安置加强层上设置阻尼器隔层布置减少剪力墙伸臂衍架阻尼器负刚度装置的运用2023/11/26编号上部套索UpperToggle下部套索LowerToggle反向套索ReverseToggle简图布置在加强层上的阻尼器42Interstoriesbracing跨层布置的阻尼器减少剪力墙：42层阻尼器取代剪力墙2023/11/26伸臂衍架阻尼器2023/11/26负刚度装置的运用负刚度体系效果[BS:BilinearStructure;PS:BS+Damper;ANSS:BS+Damper+NSD]2023/11/26三、超高层结构阻尼器抗风

超高层阻尼器抗风工程Windprojects

波士顿111大楼BostonHuntington111Building

波士顿MillenniumPlace大厦

旧金山四季酒店

菲律宾香格里拉ARUP

纽约250W，ARUP

伦敦ThePinnacleARUP

北京银泰中心BeijingSilvertieCentre

天津国贸大厦TianjinInternationalTradeCentre天津400米富力大厦（未用）Tianjin400mFULI厦门帝景苑200m以上公寓（未用）

抗风阻尼器的特点连续工作，必须计算功率位移小，用套索等装置放大阻尼器小位移的工作2023/11/262023/11/262023/11/26项目名称高度结构类型阻尼器用途减振前加速度(m/s2)减振后加速度(m/s2)减振率附加阻尼比阻尼器数量及参数阻尼器花费(万)完工年份波士顿111大厦等三座钢结构主要抗风协助抗震0.6960.52323.6%1.9~3.1%60个1300kN,±$70(包括套索)2002菲律宾香格里拉塔等三座210m混凝土结构抗风0.2560.09463.3%6.5%8个2600kN抗风阻尼器2007北京银泰中心钢结构主要抗风协助抗震0.2360.20413.6%1%73个1200kN,±￥3842008天津国贸中心钢结构主要抗风协助抗震0.2240.19911%0.5%12个1000kN,±￥175.8(包括套索)2010/厦门帝景苑270m混合结构主要抗风协助抗震0.1760.12927%1~3%20个2500kN,±75mm/计划2014/天津富力广东大厦388m混合结构主要抗风协助抗震0.3870.10872.1%6~7%20个1000kN63个1500kN计划2014山西晋中项目230m混合结构全面抗震抗风0.1570.06160.9%/8个3500kN,±150mm/计划2014/深圳某高层375m混合结构主要抗风协助抗震0.2510.14741.4%34个2000kN76个1500kN52个1000kN计划2014

阻尼器在高层建筑中的抗风应用北京银泰中心

265米钢结构

BeijingSilvertieCentre

265mSteelStructure阻尼器布置（共73套）放置隔墙内对角安置层数X方向楼层加速度(m/s2)Y方向楼层加速度(m/s2)结构本身减振后结构本身减振后550.2360.2000.2310.204540.2330.1970.2250.200530.2290.1940.2190.198520.2250.1920.2130.196510.2220.1890.2080.193阻尼器的减振效果天津国贸中心

256米钢结构

TianjinInternationalTradeCentre

256mSteelStructure阻尼器布置（共12套）套索安置2023/11/26风振加速度计算结果汇总表楼层减振前（m/s2）减振后（m/s2）减振率等效阻尼比0.03600.2390.19319.25%0.194590.2370.19119.41%0.193580.2350.18919.57%0.191570.2330.18719.74%0.189560.2280.18319.74%0.185550.2240.1819.64%0.182540.220.17620.00%0.178530.2150.17220.00%0.175520.2110.16919.91%0.171510.2060.16519.90%0.167500.2010.16119.90%0.163490.1960.15719.90%0.159480.1910.15319.90%0.155470.1870.14920.32%0.151460.1820.14520.33%0.14846-60层楼层加速度减振效果对比

2023/11/26加12个阻尼器后各层加速度均能满足0.2（m/s2）的舒适度要求波士顿111大楼

248米钢结构

BostonHuntington111Building

248mSteelStructure38层大厦

60dampers阻尼器布置（共60套）套索+对角安置2023/11/26风振加速度计算结果汇总表波士顿Millennium37层Place大厦40套索旧金山四季酒店37层20套索FVD64天津400米富力大厦400米混合结构

Tianjin400mFULIBuilding

400mHybridstructure加强层套索安置105个阻尼器66菲律宾香格里拉,Philippines

2210mhigh,8Outrigger,16dampers6768SHANGRI-LATOWERS-PHILIPPINES两座Arup工程纽约大厦250West阻尼器55thStreetandaLondonPinnacleTower大厦FeaturedProject250West55thStreet,NYC7Outriggerdampers

1690kN±100mmstrokeThePinnacle(tall&swirly)BishopsgateTower

12Outriggerdampers1800kN±51mmstroke四、超高层阻尼器抗震工程超高层抗震工程Seismicprotection

北京盘古大观BeijingPANGUPlaza

武汉保利大厦WuhanBAOLIPlaza

墨西哥市长大楼MexicoMayorBuilding

新疆阿图什大厦新疆乌恰大厦

北京盘古大观

191米超高层钢结构

BeijingPANGUPlaza

191mSteelStructure阻尼器布置（共104套，仔细核实位置，均不影响其他专业）地震工况无阻尼器有阻尼器减震效果备注层间位移转角小震X方向1/650~1/11001/850~1/160015%~40%规范规定此项限值为1/500小震Y方向1/400~1/11001/650~1/160015%~40%规范规定此项限值为1/500中震X方向1/220~1/4001/300~1/50012%~30%对于超高层钢结构，一般控制1/300中震Y方向1/200~1/4501/300~1/55012%~30%大震X方向1/80~1/2001/120~1/2408%~15%规范规定此项限值为1/70大震Y方向1/60~1/1801/80~1/2309%~16%规范规定此项限值为1/70顶点位移(m)小震X方向0.1460.12216.4%结构顶点位移是衡量结构抗弯能力的重要参数小震Y方向0.1170.09915.5%中震X方向0.4960.44410.6%中震Y方向0.2680.23512.1%大震X方向0.6700.59311.5%大震Y方向0.7050.6369.8%最大弹性位移与两端水平位移平均值比值中震STORY40STORY1~15均大于1.2所有楼层均小于1.2平均提高20%抗震规范规定：楼层的最大弹性位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍，结构属于扭转不规则楼层加速度谱最大值m/s2中震35层6350%结构的楼层反应谱是衡量结构附属系统地震反应大小的重要标志中震40层10640%顶点对地面竖向加速度放大比例大震近4倍小于2倍50%楼顶悬臂桁架部位顶点基底剪力(kN)大震X9152776203.3816.7%基底剪力、基底弯矩及基底扭矩是衡量结构整体抗震能力的重要参量大震Y151107108130.528.4%基底弯矩(kN*m)大震X395081136867216.7%大震Y388577836115567.1%基底扭矩(kN*m)大震X3523130268118723.9%大震Y4898810365022725.5%阻尼器的抗震作用-北京盘古大观79墨西哥市长大楼

225米钢结构

MexicoMayorBuilding

225mSteelStructure墨西哥市长大楼96个大型跨层阻尼器，24个在巨形支撑连接处（增加12%阻尼比）2003年1月21日墨西哥地震

•

7.6级地震•引起墨西哥城大面积振动•2,700个结构倒塌或严重破坏•13,000座结构遭到破坏•安装了泰勒公司阻尼器的Torre市长大厦在震后观测中显示没有任何破坏

武汉保利大厦

210米钢混结构

WuhanBAOLIPlaza

210mSteelStructure阻尼器布置（共62套对角和人字支撑）新疆阿图什建筑78米26层

56套索阻尼器8度设计加阻尼器后抗8.5度地震层间位移角，层间及基底剪力56套750kn阻尼器减震效果：小震40%,大震20%增加小震14%、大震4%阻尼比

新疆阿图什住宅大楼高78米，26层，钢筋混泥土框剪结构8.5度区，很难计算下来框剪结构+52套索阻尼器层间位移角满足8.5度小震、大震要求层间和基底剪力基本满足大震要求小震包络层间位移角对比小震包络楼层剪力对比2023/11/26减振结果汇总表2023/11/26等级方向指标减震前减震后减震率小震X方向包络最大层间位移角1/5831/96339.5%基底剪力24614.917178.0530.2%Y方向包络最大层间位移角1/5881/95538.4%基底剪力32128.1722769.3229.1%大震X方向包络最大层间位移角1/1261/16222.2%基底剪力114124.294330.8517.3%Y方向包络最大层间位移角1/1271/15719.0%基底剪力148958.7122608.117.7%

8度无阻尼与8.5度加阻尼器楼层剪力对比

2023/11/26深圳350M综合高层结构

Shenzhen350mcomprehensivehigh-risebuilding粘滞阻尼器TMD方案对比分析FVD&TMDprogramcomparisonandanalysis结构模态ModePeriodSumUX（%）SumUY（%）SumRZ（%）16.54396862.25520.4960.010425.75405762.721164.25910.011630.78230283.003764.29950.244340.46785183.015965.3283.688650.40522686.845365.464283.750660.2795586.847279.597486.057670.18709990.217879.764686.060280.173290.240679.80987.800290.12970190.241880.780288.3966100.10314490.317686.301188.7681110.09741690.320787.094590.168120.08434590.338788.857690.2668130.08132590.558690.755790.4262黏滞阻尼器全楼分布

X方向Y方向74层

Toggle两套

Diagonal两套73层

Toggle两套

Diagonal两套72层

Toggle两套

Diagonal两套71层Toggle两套Toggle两套

Diagonal两套70层

Toggle两套

Diagonal两套69层Toggle两套Toggle两套Diagonal两套68层

Toggle两套

Diagonal两套67层

Toggle两套

Diagonal两套66层

Toggle两套Diagonal两套65层

Toggle两套

Diagonal两套64层

Toggle两套

Diagonal两套63层

Toggle两套

Diagonal两套62层Toggle两套Toggle两套

Diagonal两套58层

Diagonal两套57层

Diagonal两套56层

Diagonal两套55层

Diagonal两套54层

Diagonal两套53层

Diagonal两套52层Diagonal四套Diagonal两套51层

Toggle四套50层Diagonal四套Diagonal两套48层Diagonal八套47层Diagonal八套46层Diagonal八套45层Diagonal八套38层Diagonal四套Toggle八套36层Diagonal四套24层Diagonal四套

双向加速度峰值均有效得到控制；控制在0.15m/sec2；ToggleUx出力在200kN左右；ToggleUy出力在300～750kN之间；Diagonal阻尼器出力在200～850kN之间。在持续的风振作用下，必须考虑阻尼器单位时间内消耗的能量大小，如果太大，阻尼器的设计则由功率控制，而非输出力和位移量等参数。采用Toggle形式的阻尼器功率最大为3.19watt（0.0044Hp）采用Diagonal形式的阻尼器功率最大为25.2watt（0.0035Hp）。

UX（m/sec2）UY（m/sec2）减振前减振后减振率减振前减振后减振率Max0.23750.151956.4%0.24620.137179.6%Min-0.2577-0.144778.1%-0.2353-0.135773.4%厦门帝锦苑公寓消能减振设计方案结构模型98工程名称用途是否用高阻尼反应谱阻尼比墨西哥Mayor大厦全面抗震用8.5%，12%菲律宾香格里拉塔主要抗风协助抗震没有7.5%抗风波士顿111大厦主要抗风协助抗震没有1.89%–4.58%北京银泰中心主要抗风协助抗震没有1.0%–5.0%北京盘古大观抗大中地震抗风没有2.21%–2.36%芝加哥凯越酒店TMD抗风没有5%美国42层peer大厦全面抗震取代剪力墙用假定10%

阻尼器在各超高层建筑中的作用Thedamperapplicationandeffectonhighrisebuilding99项目名称阻尼器的个数和吨位阻尼器的花费经济性墨西哥Mayor大厦24x5600kN,±72x2770kN,±$400万一次投资基本持平菲律宾香格里拉塔16x2600kN，±/结构节省$400万波士顿111大厦60x1300kN,±$70万含Toggle/北京银泰中心73x1200kN,±￥300万/北京盘古大观6FEVD,1000kN±96x1000kN,±4x1500kN,±￥580万与传统加强截面和支撑方案比，省200-700万芝加哥凯越酒店6金属密封阻尼器4限位缓冲器TMD系统$500万，阻尼器$55万/各超高层建筑的阻尼器价格和经济性Damperpriceandeconomicsonhighrisebuilding世界最大的超高层市场和发展阻尼器先进的安装办法阻尼器替代剪力墙阻尼器对比TMD设计规范的完善玻璃幕墙装置的利用阻尼器安置的优化国外高层结构的进展高层建筑性能设计指南42层阻尼器取代剪力墙不同地震动下的楼层层间位移转角峰值

BuildingStory-DriftatServiceLevelfromSeismic不同地震动下的楼层层间剪力峰值BuildingStory-ShearatServiceLevelfromSeismic孟买机场玻璃幕墙用阻尼器CANADARCMPRichmondCommunitySafetyBuilding20x600knPost-disasterperformance五、桥梁和其它桥型桥梁名称阻尼器参数桥梁参数减震效果连续梁桥吉林省龙华松花江大桥16个锁定装置F=1800kND=±140mm7跨钢筋混凝土连续梁主跨100mm刚接墩顶最大水平剪力降低

45.3%钢管拱桥某环城公路拱桥8个斜向放置阻尼器F=1400/1100kNα=0.4D=±750/850mmC=2500kN/(m/s)0.4钢管拱桥两幅（幅宽19.50m）主跨度102m纵向位移降低19％横向位移降低15％桥墩剪力降低15％斜拉桥苏通大桥8个带限位阻尼器F=3025/10000kNα=0.4D=±750/850C=3750kN/(m/s)0.4主跨1088m