肇慶新區(qū)景觀塔坐落于廣東省肇慶市肇慶新區(qū)環(huán)路與上廣路交接處，最高點建筑高度為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(jié)構》2021年第13期。為了深入探索本項目的設計相關內(nèi)容，《建筑結(jié)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(jié)構副總工程師，兼機場設計研究院總工程師，也是本項目的結(jié)構總工程師區(qū)彤，就大家關心的景觀塔的結(jié)構設計問題進行了線上采訪。

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采訪內(nèi)容如下：

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《建筑結(jié)構》小編

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區(qū)總，您好。景觀塔高徑比為13.4，建筑平面上大下小，您是怎么想到采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器進行減振（震）控制？

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區(qū)彤

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

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在國內(nèi)采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器進行減振（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(diào)諧質(zhì)量阻尼器和主動質(zhì)量阻尼器組成的混合控制系統(tǒng)，再如上海中心，高徑比7.0，采用懸掛式的電渦流調(diào)諧控制系統(tǒng)。我們結(jié)合本項目的實際情況，以不另外增加結(jié)構重量為前提，利用頂部的消防水箱作為調(diào)諧質(zhì)量對結(jié)構振動進行控制，進而拓展了后續(xù)的減振（震）設計思路。

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《建筑結(jié)構》小編

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

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區(qū)彤

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高聳結(jié)構一般是風控，風致振動以第一階模態(tài)響應為主，因此采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振結(jié)構選型時應優(yōu)先選用第一振型質(zhì)量參與系數(shù)高的結(jié)構體系以實現(xiàn)高效減振。同時，應盡量避免基底受拉，從而具有更好的經(jīng)濟性。景觀塔在結(jié)構選型時，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行對比，最終選定了第一振型質(zhì)量參與系數(shù)高，且基底無零應力區(qū)的結(jié)構體系：鋼筋混凝土筒體+頂部外鋼框架。模擬分析和振動臺試驗結(jié)果都印證了這一觀點。

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《建筑結(jié)構》小編

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調(diào)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(qū)彤

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景觀塔受限于建筑平面，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(nèi)部有豎向電梯間、樓梯間等垂直運輸區(qū)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）效果是關鍵。我們以最常遇的十年一遇風荷載作用下結(jié)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(qū)段；二級阻尼用于控制其它荷載工況，此時，以犧牲一定的減振（震）效率來保證其它荷載工況下的阻尼器行程在建筑空間范圍內(nèi)。

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《建筑結(jié)構》小編

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最后一個問題，新型阻尼器兩級阻尼的量程是怎么確定的？超出最大量程會怎么樣？

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區(qū)彤

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第一級阻尼的量程，由十年一遇橫風向橫風共振時阻尼器的最大位移確定，為±200mm。我們團隊通過對不同頻遇年限的風荷載、不同超越概率的地震作用下阻尼器的行程進行分析，得到罕遇地震作用下的行程大于百年一遇風荷載作用下的行程，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(jié)構一起運動。（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(xiàn)象。我們對景觀塔進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(jié)構產(chǎn)生的影響，并根據(jù)較優(yōu)情況進行結(jié)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。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(jié)構具有參考意義。

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通過區(qū)彤總的解答，我們對景觀塔的設計有了深刻的理解。接下來具體介紹下景觀塔的設計內(nèi)容。

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項目概況

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景觀塔坐落于廣東省肇慶市肇慶新區(qū)環(huán)路與上廣路交接處，東鄰肇慶新區(qū)體育中心，南臨長利涌。景觀塔建筑面積約1.9萬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，頂部有觀光層和消防水箱層，塔頂為直升機停機坪，最高點建筑高度為168.9m。景觀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，景觀塔剖面圖如。

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圖片

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景觀塔采用鋼筋混凝土筒體結(jié)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，場地土類型Ⅲ類，屬于巖溶地質(zhì)，建筑抗震設防分類為丙類，地面粗糙度B類，基本風壓0.50 kN/m2。

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項目特點：減振（震）技術創(chuàng)新應用

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該項目的最大特點，是利用環(huán)形消防水箱作為調(diào)諧質(zhì)量，創(chuàng)新采用了一體化兩級變阻尼電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器進行減振（震）控制，如圖5所示。第一級阻尼行程為0~±200mm，以十年一遇風荷載作用下的結(jié)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(diào)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(tǒng)上表面連接，阻尼單元的磁鋼與水箱下表面相連。當結(jié)構產(chǎn)生振動時，銅板在磁場中切割磁感線產(chǎn)生電渦流，電渦流形成的渦流場與磁場相互作用，產(chǎn)生的洛倫茲力阻礙銅板與磁場的相互運動，且由于銅板的電阻作用，使結(jié)構動能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生阻尼效應。它具有力學性能穩(wěn)定、精度控制高和終身免維護的特點。新型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器縮尺模型（用于振動臺試驗）的減振效果。

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結(jié)構減振（震）分析

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根據(jù)景觀塔質(zhì)量剛度分布均勻、結(jié)構平面對稱的特點，設計團隊在MATLAB環(huán)境中編制了串聯(lián)多自由度簡化模型的動力分析程序，得到了新型阻尼器在十年一遇順風向脈動風和橫風向橫風共振、五十年一遇和百年一遇的順風向脈動風荷載作用下的減振效果。

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采用ETABS軟件對景觀塔進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，得到了無控和有控結(jié)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。

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為了進一步研究景觀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，在廣州大學工程抗震研究中心進行了振動臺試驗。

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施工進展

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據(jù)了解，景觀塔目前施工到第24層，預計今年10月1日結(jié)構封頂。

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