Page 192 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 39 卷第 3 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 3
2026 年 3 月 Journal of Vibration Engineering Mar. 2026

考虑频率不确定性超高层建筑风振控制的

内置格栅 MTLD 优化设计方法

郑乔辉 ， 谢壮宁 ， 张蓝方 ， 张乐乐 ， 江 毅 ， 邬 晓 ， 李奇志 2
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（1. 华南理工大学亚热带建筑与城市科学全国重点实验室，广东 广州 510640；
2. 中国建筑第二工程局有限公司华南分公司， 广东 深圳 518048； 3. 华南理工大学建筑设计研究院有限公司，
广东 广州 510640）
摘要: 强风过程中超高层建筑的模态频率会呈现时变特征，影响调谐液体阻尼器（TLD）的控制效果。本文提出一种考虑结构
频率不确定性的多 TLD（MTLD）优化设计方法，该方法以 TLD 平面尺寸、液深和阻尼格栅稠密比为设计变量，以基于日本标
准 AIJ⁃GEH—2004 所建议的频率相关舒适度水准为约束条件，采用等效线性模型计算受控结构的响应，并采用迭代方法考虑
格栅阻尼晃幅相关性的影响以提高计算精度，通过以最小总水量为优化目标的粒子群算法获得 MTLD 方案。将本文方法用
于某 310 m 高的超高层建筑的 MTLD 优化设计，并与其他 2 种未经优化的单 TLD 和 MTLD 的结果进行对比。结果表明：采用
本文方法具有较好的鲁棒性，优化方案在 10% 的频率漂移区间内能够满足舒适度水准，且总水量较传统 TLD 减少了 9.7%。
采用结构⁃MTLD 非线性多模态模型验证了优化方案的有效性。
关键词: 调谐液体阻尼器； 风振舒适度； 模态展开法； 风振控制
+
中图分类号: TU973 .32 文献标志码: A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202401063
Optimal design method of MTLD with screens for wind-induced vibration control

in super high-rise buildings considering frequency uncertainty

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ZHENG Qiaohui ， XIE Zhuangning ， ZHANG Lanfang ， ZHANG Lele ， JIANG Yi ，
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WU Xiao ， LI Qizhi 2
（1.State Key Laboratory of Subtropical Building and Urban Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640，
China； 2.South China Company， China Construction Second Engineering Bureau Co.， Ltd.， Shenzhen 518048， China；
3.Architectural Design＆Research Institute Co.， Ltd.，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）
Abstract: The modal frequencies of super high-rise buildings in high winds may exhibit time-varying characteristics， which affect
the control performance of tuned liquid dampers （TLDs）. This paper proposes an optimal design method for MTLDs considering
structural frequency uncertainty， with TLD plane size， liquid depth， and damping screen density ratio as design variables and
frequency-dependent comfort level based on AIJ-GEH―2004 as constraints. The response of the controlled structure is calculated
using an equivalent linear model， and an iterative method is used to consider the effect of the damping amplitude-related
characteristics of the damping screen to improve the accuracy of the calculations， and the MTLD scheme is obtained by the particle
swarm algorithm with the optimization objective of the minimum total water volume. The method is applied to the optimal design
of the MTLD for a 310 m high super-tall building and the results are compared with those of two other non-optimized single TLDs
and MTLDs. The results show that the method is robust and the optimized solution meets the comfort performance level within
10% frequency variation and reduces the total water volume by 9.7% compared to the conventional TLD. The effectiveness of the
optimized scheme is verified using the structure-MTLD nonlinear multimodal model.

Keywords: tuned liquid dampers；wind⁃induced vibration comfort；modal expansion method；wind-induced vibration control

超高层建筑阻尼小、柔度大，是风敏感结构，风 素之一。人体对加速度的感应取决于人的主观感
致响应是影响此类结构设计和人居舒适度的控制因 受，国内外规范通常将加速度限值作为舒适度评价

收稿日期: 2024-01-23； 修订日期: 2024-04-09
基金项目: 国家自然科学基金资助项目（52078221）