JGJ 487-2020-T 建筑结构风振控制技术标准.pdf

将风振控制系统减振作用等效为增加被控结构阻尼比时，计 算得到的风振控制系统提供给被控结构的阻尼比。

equivalent wind load

房地产标准规范范本计入风振控制系统给被控结构提供附加阻尼比影响的等效风 荷载标准值

通过阻尼器内部黏滞液体运动产生阻尼、消耗结构振动能量 的一种速度相关型阻尼器，

通过黏弹性材料的剪切变形产生阻尼、消耗结构振动能量的 一种速度相关型阻尼器

指通过与结构形成共振从而吸收和耗散结构振动能量，减小 结构风振响应的控制系统，包括调谐质量阻尼器和调谐液体阻 尼器。

2.1.10调谐阻尼器有效质量

调谐阻尼器质量中参与振动从而吸收和耗散被控结构振动能 量的那一部分质量。

2.1.11主被动混合调谐质量阻尼器

由被动调谐质量阻尼器和主动驱动控制装置共同组成的风振 控制系统。

2.1.12主动控制算法

以结构响应信息或荷载实时信息为输人，在线实时确定结构 主动控制力的算法。

2.1.14风振控制系统速度设计值designed velocity of wind

2.1.14风振控制系统速度设计值

根据设计风荷载计算并考虑安全系数放大得到的风振控制系 统最大速度。

2.1.16风振控制系统位移允许值allowabledisplacementof

2.1.17风振控制系统速度允许值

2.1.18风振控制系统控制力允许值allowablecontrolforceof

2.1.18风振控制系统控制力允许值allowablecontrolforce

2.2.1风荷载与风振参数

C 被控结构的阻尼阵矩阵： M 被控结构的质量阵矩阵； W 被控结构自振圆频率； S 被控结构阻尼比； Se 包括风振系统提供阻尼的被控结构顺风向第一阶振型 等效总阻尼比。

2.2.3风振控制系统参数

CT 调谐阻尼器阻尼系数； Cv 黏滞和黏弹性阻尼器给被控结构附加的等效线性阻尼 系数；

Fd 风振控制系统控制力； Fdm 风振控制系统控制力设计值； kT 调谐阻尼器刚度； kv 黏滞和黏弹性阻尼器给被控结构附加的等效线性 刚度； mT 调谐阻尼器的质量： AT 调谐阻尼器有效质量与被控结构预期控制振型广义质 量的比值； WT 调谐阻尼器自振圆频率； 5T 调谐阻尼器阻尼比； 5 风振控制系统为被控结构提供的附加阻尼比。

Fd 风振控制系统控制力； Fdm 风振控制系统控制力设计值； kT 调谐阻尼器刚度； kv 黏滞和黏弹性阻尼器给被控结构附加的等效线性 刚度； mT 调谐阻尼器的质量： T 调谐阻尼器有效质量与被控结构预期控制振型广义质 量的比值； WT 调谐阻尼器自振圆频率； ST 调谐阻尼器阻尼比； 风振控制系统为被控结构提供的附加阻尼比。

3.1.1风振控制技术宜按下列规定选用：

1黏滞和黏弹性阻尼器宜用于层间相对位移和相对速度较 大的被控结构： 2黏弹性阻尼器宜用于阻尼器使用温度变化范围较小的被 控结构； 3调谐阻尼器宜用于阻尼比较小的被控结构； 4主被动混合调谐质量阻尼器宜用于对结构风振减振效率 要求较高的被控结构。 3.1.2风振控制系统宜根据减振要求沿结构两个主轴方向分别 设置，平面布置不宜使结构产生扭转响应。 3.1.3风振控制系统竖向布置位置，宜根据被控结构振动特征 和所采用的振动控制技术特点优化确定。 3.1.4风振控制系统安装位置应便于检查、维修和更换。 3.1.5风振控制系统应符合下列规定： 1在风荷载标准值作用下风振控制系统应正常工作，其部 件不应发生强度破坏： 2在被控结构服役期内风振控制系统部件不应发生疲劳破 坏；风振控制系统在风荷载标准值作用下，应能连续工作4h不 发生疲劳破坏；当风振控制系统不能满足疲劳强度要求时，应能 更换； 3风振控制系统不应承受结构自重： 4在风荷载标准值作用下，风振控制系统部件不应与结构 构件发生碰撞，并宜采取防碰撞措施 316被挖结构风振响应验管应符合下列规定

1在风荷载标准值作用下风振控制系统应正常工作，其部 件不应发生强度破坏： 2在被控结构服役期内风振控制系统部件不应发生疲劳破 坏；风振控制系统在风荷载标准值作用下，应能连续工作4h不 发生疲劳破坏；当风振控制系统不能满足疲劳强度要求时，应能 更换； 3风振控制系统不应承受结构自重； 4在风荷载标准值作用下，风振控制系统部件不应与结构 构件发生碰撞，并宜采取防碰撞措施 3.1.6被控结构风振响应验算应符合下列规定，

3.1.6被控结构风振响应验算应符合下列规定：

1采用等效风荷载法计算应考虑风振控制系统附加阻尼比 的影响； 2风振控制系统与被控结构连接构件的设计应考虑风振控 制系统传递的控制力： 3在风荷载标准值作用下，被控结构最大点侧向位移和 最大层间位移角应符合现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术 规程》JGJ3和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的 规定； 4在10年遇风荷载标准值作用下，被控结构顶点最大加 速度应符合现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3和.《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的规定。 3.1.7对有抗震设防要求的被控结构，应考虑风振控制系统对 结构地震响应的影响。当风振控制系统也用于被控结构抗震控制 时，应按本标准第8章和现行国家标准《建筑抗震设计规范 GB50011的相关规定，进行风振控制系统设计。 3.1.8设计文件应注明风振控制系统性能参数，并应按本标准

3.2结构风振控制响应计算

3:2.1当被控结构以顺风向风振为主时，可仅进行结构顺风向 风振控制设计和验算：对横风向风振和扭转风振明显的结构，尚 应同时进行结构横风向风振控制和扭转风振控制的设计和验算。

3：2.1当被控结构以顺风向风振为主时，可仅进行结构顺风向 风振控制设计和验算：对横风向风振和扭转风振明显的结构，尚 应同时进行结构横风向风振控制和扭转风振控制的设计和验算。 3.2.2被控结构风振响应分析宜采用下列方法： 1当被控结构顺风向风振以第一振型为主时，宜按本标准 第3.2.4条计算被控结构顺风向风振响应； 2立面规则且平面为圆形或矩形的建筑结构，宜采用本标 准第4.3节规定的结构横风向等效风荷载，按本标准第3.2.5条

3.2.2被控结构风振响应分析宜采用下列方法：

1当被控结构顺风向风振以第一振型为主时，宜按本标准 第3.2.4条计算被控结构顺风向风振响应； 2立面规则且平面为圆形或矩形的建筑结构，宜采用本标 准第4.3节规定的结构横风向等效风荷载，按本标准第3.2.5条 计算被控结构横风向风振响应； 3对平面为矩形的建筑结构，当其扭转风振以第一振型为 主时，宜采用本标准第4.3节规定的结构扭转风振等效风荷载，

按本标准第3.2.6条计算被控结构扭转风振响应； 4当被控结构风振中高阶振型响应影响显著或者结构平立 面复杂时，宜按本标准第3.2.7条规定，采用时程分析法计算被 控结构风振响应。 3.2.3采用等效风荷载法计算被控结构风振响应时，宜符合下 列规定： 1风振控制系统阻尼器模型宜采用等效线性模型： 2被控结构自振频率和振型的计算应计入风振控制系统提 供的质量和等效线性刚度；被控结构总阻尼比应取被控结构阻尼 比与风振控制系统附加阻尼比之和； 3被控结构顺风向风振、横风向风振和扭转风振的等效风 荷载标准值应考虑风振控制系统附加阻尼比的影响，并应符合本 标准第4章的相关规定。 3.2.4采用等效风荷载法计算被控结构顺风向风振响应时，宜 符合下列规定： ，1被控结构顺风向最大位移响应宜采用本标准第4.2.1条 规定的等效风荷载标准值，按静力方法计算确定。 2被控结构顺风向设计最大动位移响应宜按下式计算：

: αCDm(z) 脉动风作用下被控结构在高度之处顺风向风振 的最大动位移（m）； αsm(z) 等效风荷载作用下被控结构高度之处顺风向风 振的最大位移（m），按本条第1款规定确定； β 被控结构风振系数，按本标准第4.2.2条规定 计算。 ·被控结构顺风向最大速度响应宜按下式计算：

CDm(z) = WDI CDm(z)

4被控结构顺风向最大加速度响应宜按本标准第4.2.4条 规定计算。

3.2.5：采用等效风荷载法计算被控结构横风向最大风振响应时， 宜符合下列规定： 1被控结构横风向风振最大位移响应宜采用本标准第 4.3：1条或第4.3.3条规定的横风向第1阶振型等效风荷载标准 值、按静力方注计管确定

3.2.5：采用等效风荷载法计算被控结构横风向最大风振响应时，

1被控结构横风向风振最大位移响应宜采用本标准第 4.3：1条或第4.3.3条规定的横风向第1阶振型等效风荷载标准 值，按静力方法计算确定。 2被控结构横风向风振最大速度响应宜采用下式计算：

ZIm(z) = WLlm(z)

式中：α1m(α) 被控结构在高度之处横风向风振的最大位移 （m），根据本条第1款确定； xLm(z) 被控结构在高度之处横风向风振的最大速度 (m/s); (WL1 被控结构第一阶横风向振动圆频率（rad/s）。 3被控结构横风向风振最大加速度响应宜按本标准第 4.3.7条规定计算。

3.2.6采用等效风荷载法计算矩形平面被控结构扭转风振响应

1被控结构扭转风振最大转角宜采用本标准第4.3.5条规 定的等效风荷载标准值，按静力方法计算确定； 2被控结构扭转风振最大转角速度宜按下式确定：

式中： 0Tm(z)

OTm(z) = WT1OTm(z)

十：Tm（之） 波珀松 （rad），按本条第1款确定； 0Tm（)一 被控结构在高度之处扭转风振的最大角速度 (rad/s) ; WT1 被控结构第一阶扭转振型圆频率（rad/s）。 3.2.7采用时程分析法计算被控结构风振响应时，应符合下列 规定：

3.2.7 采用时程分析法计算被控结构风振响应时，应符合下列 规定：

1被控结构风振响应计算应采用包括被控结构模型和风振 控制系统阻尼器模型在内的结构风振控制体系力学模型； 2结构风振控制体系力学模型应包括被控结构、风振控制 系统以及支撑等连接构件，应能正确反映风振控制体系的受力与 工作状态。

3.2.8风振控制系统位移和速度设计值的计算应符合下列规定

1采用等效风荷载法计算被控结构风振响应时，风振控制 系统位移和速度设计值应取为按本标准第3.2.4～3.2.6条规定 计算得到的风振控制系统最大位移和最大速度的1.4倍； 2采用时程分析法计算被控结构风振响应时，风振控制系 统位移和速度设计值应取为采用多条风荷载时程计算得到的风振 控制系统最大位移和最大速度包络值的1.4倍

3.3.1风振控制系统的控制力充许值应大于其控制力设计值的 1.2倍；风振控制系统的位移和速度允许值应分别大于其设计值 的1.2倍。

3.3.2为安装风振控制系统而设置的支撑、墙、梁或梁柱节点

等结构构件，应能承受风振控制系统控制力充许值作用而不发片 破坏：并应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017 《混凝土结构设计规范》GB50010中关于钢构件连接或钢与钢食 混凝士土构件连接的构造措施要求

接，也可采用焊接连接；当采用销栓连接时，连接销轴之间应 合紧密；当采用焊接时，焊接工艺和质量应符合现行国家标 《钢结构焊接规范》GB50661的规定。

过低的部位；不能满足环境条件时，应采取措施避免控制系统

料和部件的老化、锈蚀和黏滞阻尼器黏滞液体因温胀而发生的 泄漏

3.3.6施工过程中应采取措施避免破坏防腐漆，安装完毕

3.3.6施工过程中应采取措施避免破坏防腐漆，安装完毕后应 对防腐情况进行检查。

3.4.1不同类型风振控制系统安装前，应按本标准相应章节规 定对系统或部件进行检验，

定对系统或部件进行检验。 3.4.2黏滞和黏弹性阻尼器检验应符合本标准5.4节的规定。 3.4.3调谐阻尼器和主被动混合调谐质量阻尼器的检验应符合 下列规定： 1调谐质量阻尼器的刚度元件和阻尼元件组装前应按本标 准第6.4节规定进行检验； 2当调谐质量阻尼器或者主被动混合调谐质量阻尼器的质 量块较大，无法在安装前对风振控制系统整体性能进行检验时： 应按本标准第7.3.节规定进行控制系统零部件检验，并应在现场 安装后对控制系统进行整体调试： 3主被动混合调谐质量阻尼器应按本条第2款检验外，安 装前尚应按本标准第7.4节规定对作动器进行检验和调试。 3.4.4当被控结构遭遇天于现行国家标准《建筑结构荷载规范》 GB50009规定的风荷载作用后，应对风振控制系统及其连接部 件进行检查。发现风振控制系统部件损坏或系统工作异常时，应 进行维修、加固或更换

3.4.2黏滞和黏弹性阻尼器检验应符合本标准5.4节的规定。

4.1.1当被控结构顺风向风振以第一阶振型振动为主时，可按 本标准第4.2节相关规定计算顺风向等效风荷载。 4.1.2当被控结构立面规则且平面为圆形和矩形时，可按本标 准第4.3节相关规定计算横风向和扭转风振等效风荷载。 4.1.3当被控结构立面复杂或高阶振型对结构风振影响显著时 宜采用时程分析法进行被控结构风振响应分析，所采用的风荷载 时程宜按下列规定选取： 1当被控结构高宽比大于6或须考虑扭转风振响应时，宜 进行刚性模型风洞试验，采用风洞试验测量的三维风荷载时程； 2当被控结构高宽比小于6，且扭转风振响应可忽略时 宜采用结构所在地相似地貌条件下实测的风速时程计算风荷载 但应根据当地设计风荷载的要求对实测风速幅值进行调整，调整 后10m高度处实测风速时程的10min平均风速应与当地设计风l 速一致； 3当被控结构高宽比小于6，且扭转风振响应可忽略时： 无风洞试验结果和当地实测数据时，可按本标准第4.4节相关规 定计算顺风向脉动风荷载

4.1.4被控结构风振控制设计和验算使用的风荷载时程宜符

1基本风压和场地粗糙类别应按现行国家标准《建筑结构 荷载规范》GB50009确定： 2风速时程的持续时间不宜小于10min，采样周期不宜大 于0.1s; 3脉动风速时程的功率谱、相干函数和瑞流度应按现行国

家标准《建筑结构荷载规范》GB50009确定。

4.2.1被控结构顺风向等效风荷载作用面积，应取垂直于风向

4.2.1被控结构顺风向等效风荷载作用面积，应取垂直于风向 的最大投影面积；垂直于建筑物表面的单位面积等效风荷载标准 值，可按下式计算：

Wk = βzjisμzWo

式中：Wk 结构顺风向等效风荷载标准值（kN/m）； o 基本风压（kN/m），应按现行国家标准《建筑结 构荷载规范》GB50009确定； 风荷载体型系数，应按现行国家标准《建筑结构 荷载规范》GB50009确定； z 风压高度变化系数，应按现行国家标准《建筑结 构荷载规范》GB50009确定； βz——被控结构高度处的风振系数，当计算顺风向平 均风压时取1。 4.2..2对一般竖向悬臂型结构，可仅考虑结构第一阶振型的影

4.2..2对一般竖向悬臂型结构，可仅考虑结构第一阶振型的影 响，被控结构高度处的风振系数可按下式计算：

βz=1+2gpl1oBz/1+R2

式中：gp 峰值因子，可取2.5； I10 高度10m处名义端流强度，对应A、B、C和D类 地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23和 0. 39; R—一脉动风荷载的共振分量因子； B,一脉动风荷载的背景分量因子，应按现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB50009确定

4.2.3当计入风振控制

30f1 C1 ，>５ /kwwo

1 被控结构顺风向风振的第一阶自振频率（Hz）； w 地面粗糙度修正系数，对A、B、C和D类地面分 别取1.28、1.0、0.54、0.26； eq 被控结构顺风向第一阶振型的等效总阻尼比，取为 被控结构第一振型阻尼比1与风振控制系统提供 的被控结构第一振型附加阻尼比之和； R一 脉动风荷载共振分量因子折算系数，可按表4.2.3 确定。

表4.2.3脉动风荷载共振分量因子的折算系数m

注：对于中间数值，可采用线性插值确定。

4.2.4体形和质量沿高度均匀分布的高层建筑，顺风向风振加 速度可按下式计算：

2gp I1o WRμs μzBz naB m

表4.2.4顺风向风振加速度脉动系数n

注：对于中间数值，可采用线性插值确定

4.3 横风向和扭转风振的等效风荷载

4.3.1当计入风振控制系统给被控结构提供的附加阻后

4.3.1当计入风振控制系统给被控结构提供的附加阻尼比时： 跨临界强风共振在圆形平面高层建筑高度之处引起的横风向第

跨临界强风共振在圆形平面高层建筑高度处引起的横风

阶振型等效风荷载标准值，可按下式计算：

I () WLkj= 12800($; +$)

1建筑的平面形状和自重在整个高度范围内基本相同； 2高宽比H//BD为4.0～8.0，深宽比D/B为0.5～2.0， 其中H为被控结构总高度，B为被控结构的迎风面宽度，D为 被控结构平面顺风向进深； 3UHTL1/VBD≤10，TL为被控结构横风向第一阶自振周 期，UH为被控结构顶部速度。 4.3.3当计入风振控制系统给被控结构提供的附加阻尼比时， 矩形平面高层建筑横风向风振等效风荷载标准值可按下列公式 计管

矩形平面高层建筑横风向风振等效风荷载标准值可按下列公式 计算：

WLk = gpWomzCLV1+R 元SFLCsm/YcM RL = KLV 4( + a + )

式中：Wlk 横风向第1振型风振等效风荷载标准值（kN m:

CL 横风向风力系数，按现行国家标准《建筑结构荷 载规范》GB50009确定； RL横风向共振因子； SFL—一无量纲横风向广义风力功率谱，按现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB50009确定； 振型修正系数，按现行国家标准《建筑结构荷载 规范》GB50009确定； Csm 横风向风力功率谱的角沿修正系数，按现行国家 标准《建筑结构荷载规范》GB50009确定； Sh1 被控结构横风向风振第一阶振型阻尼比； Sal 被控结构横风向风振第一阶振型气动阻尼比，按 现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009 确定； ScL1一 风振控制系统提供的被控结构横风向风振第一阶 振型附加阻尼比； YCM 地面粗糙度修正系数，按现行国家标准《建筑结 构荷载规范》GB50009确定

4.3.4矩形平面高层建筑当满足下列条件时，可按本标准第

1建筑的平面形状在整个高度范围内基本相同； 2 刚度及质量的偏心率（偏心距/回转半径）小于0.2； 3高宽比H/BD≤6，深宽比D/B为1.5～5.0，VHTT1/ /BD≤10，TT为被控结构第一阶扭转振型自振周期。 4.3.5当计入风振控制系统给被控结构提供的附加阻尼比时， 矩形平面高层建筑扭转风振等效风荷载标准值可按下列公式 计算：

WTk = 1.8gpWoμCr()/1+R Rr = KTa 元FT 4(Sm +&m)

WTk 扭转风振等效风荷载标准值（kN/m）； MH 被控结构顶部风压高度变化系数； CT 风致扭矩系数，按现行国家标准《建筑结构荷载 规范》GB50009确定； RT 扭转共振因子； FT 扭矩谱能量因子，按现行国家标准《建筑结构荷 载规范》GB50009确定； 扭转振型修正系数，按现行国家标准《建筑结构 荷载规范》GB50009确定； ST1 被控结构扭转第一阶振型阻尼比； ScT1 风振控制系统提供的被控结构第一阶扭转振型附 加阻尼比

荷载规范》GB50009确定； 被控结构扭转第一阶振型阻尼比； ScT1 风振控制系统提供的被控结构第一阶扭转振型附 加阻尼比。 4.3.6顺风向风振、横风向风振和扭转风振等效风荷载宜按现 行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009考虑风荷载组合 工况。

4.3.6顺风向风振、横风向风振和扭转风振等效风荷载宜按现

4.3.6顺风向风振、横风向风振和扭转风振等效风荷载宜按现 行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009考虑风荷载组合 工况

4.3.7当计入风振控制系统给被控结

体形和质量沿高度均匀分布的矩形平面高层建筑，横风向风振加 速度可按下式计算：

式中：aL,2 高层建筑高度处横风向风振加速度（m/s）； du (2) 被控结构横风向第一阶振型系数。

4.4顺风向脉动风荷载

4.4.1人工模拟脉动风速时程应考虑空间相关性给水标准规范范本，且不应少于 3组；

3组； 4.4.2脉动风速时程功率谱应与目标谱保持一致，在（0～ 5)Hz频率范围内功率谱整体误差应符合下式规定：

4.4.2脉动风速时程功率谱应与目标谱保持一致，

5)Hz频率范围内功率谱整体误差应符合下式规定：

式中：S.(f) 目标功率谱值； Sr（f）一一脉动风速功率谱值； f—一脉动风频率（Hz)。 4.4.3被控结构顺风向沿高度变化的脉动风荷载可按下列公式 的计算：

Wkr(z, t) = μspUf(t)U UU10 10

形位公差标准5黏滞和黏弹性阻尼器的风振控制

5.1.1用于风振控制的黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器性能应符合 下列规定： 1在设计环境温度范围内，黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器的 主要力学性能指标变化量不应大于15%； 2黏弹性材料与连接钢板应具有良好的黏结性能，当阻尼 器控制力达到其允许值时，阻尼器不应发生界面粘结破坏； 3·黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器应具有良好的疲劳性能，应 符合本标准第3.1.5条关于风振控制系统疲劳性能的规定； 4在正常使用环境下，黏滞阻尼器设计使用年限不宜小于 30年；黏弹阻尼器设计使用年限不宜小于50年。 5.1.2黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器用于被控结构风振控制设计 时，应符合下列规定： 1阻尼器的安装数量和位置宜通过方案优化确定； 2阻尼器宜布置在结构变形和速度较大的位置，且平面布 置宜避免偏心： 3阻尼器宜沿被控结构高度均匀布置； 4被控结构风振响应分析应计人黏滞阻尼器给被控结构提 供的附加阻尼； 5被控结构风振响应分析应计入黏弹性阻尼器给被控结构 提供的附加刚度和附加阻尼

5.2.1采用等效线性模型时，黏滞和黏弹阻尼器控制力应按下 式计算，