1.         基本公式和理论

关于液体粘滞阻尼器、材料性粘弹性阻尼器、调谐质量减振阻尼器（TMD）的基本原理和理论我们不再赘述，如有问题不妨参考周云教授写的《耗能减震设计理论及应用丛书》^[3][4]。为了方便，我们把文中涉及到的三个基本公式列在这里。

[1]   速度相关的液体粘滞阻尼器

液体粘滞阻尼器其受力的基本关系式为：

                         （1）

这里，F–阻尼力；C–阻尼系数；α－速度指数，常取0.3～1.0之间。

[2]   速度相关的粘弹性阻尼器

这里，我们所指的是材料型粘弹性阻尼器，该装置的计算公式为

                                                                                                                                            （2）

其中，F 为阻尼力，K为材料刚度；C为阻尼器的阻尼系数；u为阻尼器的位移， 为阻尼器的速度，α为速度指数。

[3]   TMD系统的周期计算公式

                       （3）

这里，K为TMD系统刚度；m为TMD质量；T为TMD系统振动周期。

2.         几个工程设计中问题的质疑

文中涉及到两个TMD工程和四个阻尼器直接减振工程，我们分别对其中4个工程的计算和2个工程的测试提出质疑，其中两个真正是北京2008年奥运会工程。

²  北京奥林匹克国家会议中心工程

该工程考虑人体步行引起楼板振动减振，采用了36个调谐质量阻尼器（TMD）减振。系统中采用质量和刚度按上公式（3）计算出的频率基本符合文中介绍的（表3）数据，TMD频率分别2.9Hz和3.5Hz.。设计和实际上，他们使用的是粘弹性材料构成的粘弹性阻尼器。

我们要质疑的是：这种粘弹性阻尼器是否可以在TMD系统中应用？众所周知，TMD系统是在原结构上附加一个振动单元，使这个单元的质量和刚度构成的频率和主体结构谐调一致，引起共振，来减少主体结构（楼板）的在人行或跳动下引起的垂直振动。当然，这是个频率非常敏感的体系，我们认为《BND2008》作者采用的材料性粘弹性阻尼器在TMD系统中是不可用的。至少也是非常不好的方式。

（1）     从公式（2）中可以知道粘弹性阻尼器是有刚度的，这个刚度会影到TMD系统的频率。从《BND2008》一文中给出的数据，作者没有交待所用粘弹性阻尼器的刚度对TMD系统频率的影响。从给出频率的计算结果中也看不出考虑了这一刚度。

（2）     如果有意想用该粘弹性阻尼器的刚度部分去起一部分弹簧作用，我们说这是个很差的设计。普通金属弹簧是个性能非常稳定，易于计算、易于生产的刚性材料，它决不会像粘弹性阻尼器那样有很大的系统和采样误差。

（3）                     众所周知，粘弹性阻尼器随着在温度环境的改变、荷载的频率变化、位移大小的变化以及使用的长时间老化和疲劳过程都有很大的不同, 甚至高达50%~70%的变化率^[3]，也就是它的刚度会随着以上各种环境变化而变化，对于频率非常敏感的TMD系统怎么能应用？

这样使用的结果，将使这个TMD系统减振效果很差或可能更本起不到减振作用。这一点从TMD的模拟计算机分析中应该不难看出。顺便说一下，同样的道理，在我国其它工程中存在的用有刚度的铅芯橡胶垫、摩擦阻尼器用在TMD上的做法在我们看来，也是不妥的。

²  北京地铁通惠家园工程

按《BND2008》介绍，该亚洲第一、世界第二大地铁平台，在第2期工程中10多座小高层住宅楼安装166套BND-100×150×100粘滞阻尼器，最大阻尼力100~150KN阻尼系数6.1×10⁵NS/M，工作位移为±100mm，最大行程为±300mm。他们的结论是：水平安置的阻尼器“有效的控制了振动响应”。

让我们先看一下地铁可能带来的振动，它应该包括从地面传递来的水平振动，垂直振动和空气中传来的声音振动。夏禾老师早有结论：“建筑物受铁路环境振动的影响时,可以垂直方向的振动为主”^[5]。那么我们要问：

（1）     为了减少地铁带来的垂直振动，这样，水平安置的阻尼器有用吗？请注意，两端安置了球铰的水平阻尼器在结构中垂直方向的转动很小，在垂直方向上的微小作用是应该忽略不计的。

（2）     安置在结构基础上的阻尼器能在微小的声音振动中起作用吗？我们的结论同样是否定的。这里除了阻尼器位置问题，还有我们这种未加特殊处理的抗震阻尼器对微小振动是否敏感的问题。

（3）           北京是8度地震区，设置的阻尼器即便主要目的不是配合地震隔离，也需要考虑抗震的需要。我们在钢结构论坛网站（www.okok.org）上曾经举出国际上完成的十几个基础隔震工程为例说明过：通惠家园采用的出力为100KN~150KN的阻尼器远小于世界其它用于配合基础隔震用的阻尼器。如果估算一下，所用阻尼器的最大出力也应该远小于这个9层钢筋混凝土基础隔震大楼在8度地震区可能产生的水平推力的需要。如果作者的推断正确，这将导致该结构即使在很小地震下阻尼器破坏，请《BND2008》的作者和有关专家对结构重新作计算分析，如果确实太小，建议建筑重新加固。

（4）           我在该项目前期工程中指出的阻尼系数C引起的速度问题，看来他们在后续工程中注意并更正了，这很好。但以前已经安置了的阻尼器处理了吗？

²  南京奥体科技中心观光塔工程

该观光塔150M高，在110米处设一个260M²观光塔。该塔结构周期2.9秒，塔身风振减振，采用30个粘滞液体阻尼器，最大阻尼力为：300KN，最大行程为 ±50mm，阻尼系数2.0 x 10⁸ns/m，按《BND2008》作者介绍，将阻尼器放入结构后，计算出结果，阻尼器位移为 ±0.7mm，阻尼器输出力 ≥300KN。让我们看看这个结果的含义：

（1）           按所提供的阻尼器参数和公式（1），该阻尼器工作最大相对速度应为1.5mm/s，如果再加上位移为±0.7mm，请问，这个早已经进入我们结构工程师允许的误差范围里工作的阻尼器还能有耗能作用吗？它更像是个刚性连杆作用在结构上。

（2）           既然阻尼器的计算出的工作出力 ≥300KN，采用300KN的阻尼器安全吗？

（3）           要按这种计算，该阻尼器最大只能承受1.5mm/s的运动速度。请注意, 无论实际的风振还是地震，都会远大于这一运动速度。可以推断，在无论运动速度和位移都远大于以上两值的实际风振和地震中，这个阻尼器早就要漏油破坏了。

²  宿迁建设大厦、教育大厦工程

处于江苏地震高烈度区的宿迁地区是丹普阻尼器应用的重点地区，《BND2008》一文中涉及的宿迁建设大厦和教育大厦，所用的阻尼器为：阻尼器最大出力250~450KN，最大行程±150mm，阻尼系数范围2~3x10ns/m。

经公式（1）简单的计算，所用阻尼器的运动速度为12,500~15,000m/s，阻尼器的运动速度达到这么高，这当然是不可能实现的。请《BND2008》作者解释，如果属于笔误，应在上述发表文章的两期刊上公开澄清。如果真安置了这样的装置，阻尼器中液体完全起不到粘滞作用，也就完全起不到耗能作用的，实际上也称不上阻尼器。作者感到不解的是，这样参数的阻尼器早就在结构分析中看出问题了。建议有关负责人审查该结构的计算书，如果想让这些装置参与结构计算并发生抗震作用，只有重新更换阻尼器。

文中提到的其它两个工程项目，从简短的文字介绍中我们看不出问题，但是我们仍需提出质疑：

²  北京工人体育场加固改造

对于非常重要的北京工人体育场加固改造，结构所采用的200个阻尼器经过任何一本规范、规程或行业标准所要求的测试检验了吗？特别是其中114个阻尼器A，阻尼器的最大出力600KN，最大行程±150mm，最大速度250mm/s。据我们所知，这已经超出建设期间我国当时所有的阻尼器测试设备的能力。那么，他们在哪里作的测试检验？监理和审查者又怎么验收的？

如果我说的与实际不符，请出示他们实际的检测报告。

²  北京太平桥大街过街天桥工程

文中介绍北京太平桥大街头拓宽工作80米跨过街天桥所使用的16套TMD系统，据我们所掌握的情况^[6]，只要原过街天桥有真正的较大垂直振动，这些TMD系统阻尼器很容易在连续工作后因发热等原因漏油破坏。阻尼器也一定要经过功率计算证明其能力。那么，我们也向其设计者质疑，该系统所采用的阻尼器是否经过了功率计算？他们生产的阻尼器是否经过认真的漏油测试？它们能在行人桥上正确工作吗？

3.         质疑汇总

也许有人看上去可有可无的阻尼器或TMD系统在我们重要的结构上会产生什么后果？在未来地震中的表现怎样？我们用下表汇总我们的质疑和后果估计：

问题汇总（Summary of Questions）

4.         结论

我们把文章投到《BND2008》发表的学术期刊上。当然是为了引起大家的讨论。但很明显，我们所涉及的绝不仅是学术问题，这些错误不是发生在一个研究论文，而是发生在我国重要的奥运会工程上。那么我的质疑也就不仅对设计者、阻尼器的生产者、也对项目审查、监理、最终到工程负责人、甚至相关领导人、“行业标准”甚至“规范”。

对于阻尼器这样还算新技术，犯点错误也许再所难免。 可看看我们全国所完成的几百个阻尼器工程、基础隔震和屋顶支座隔震工程、TMD减振工程，这是一个有多么庞大的数目。涉及到的上亿资金不说，关系到千百万人在地震中的安全。在汶川地震之后，更应该引起我们结构工程师本着对人民负责的精神早日认识、早日纠正错误, 拨乱反正。

我们建议，有关领导出面，组织对问题的认真讨论；对全国相关工程进行一次总排查、对已经安置了错误、会失效破坏的装置应该果断的加以替换；对于未来的“结构保护系统”工程进行切实审查；也对想要进入中国市场的各种产品，进行严格的入市检验。

5.         参考文献

[1]     彭枫北，刘康安，“BND工程结构抗震粘滞流体阻尼器在2008年北京奥运会等重点工程中应用实例简介”，建筑结构，2007年7月第37卷增刊。

Peng Fengbei, Liu Kangan, “ Application introduction of 2008 Beijing Olympic key projects with BND Engineering seismic Fluid Viscous Dampers”, 《Building Structure》,2007, July Vol. 37(S1).

[2]     刘康安，彭枫北，“BND工程结构抗震粘滞流体阻尼器在2008年北京奥运会等重点工程中应用实例简介”，四川建筑科学研究，2007年12月第33卷增刊。

Liu Kangan, Peng Fengbei, “ Application introduction of 2008 Beijing Olympic key projects with BND Engineering seismic Fluid Viscous Dampers”, 《Sichuan Building Science》, 2007, December Vol. 33, 0089-03.

[3]     周云，“耗能减震设计理论及应用丛书”，武汉理工大学出版社。2006年11月第一版。

Zhou Yun, “Energy Dissipation and Vibration Control Theory and Application (Series Book)”, 2006, November, Science Publication.

[4] 陈永祁,  杜义新“液体粘滞阻尼器在结构工程中的最新进展”, 《工程抗震与加固改造》，2006, 3：65-72。

Chen Yongqi, Du Yixin, “Development of the Fluid Viscous Damper in Civil Engineering[J]”, 《Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting》, 2006, 3：65-72

 [5]   夏禾，吴萱，于大明，“城市轨道交通系统引起的环境振动问题”，北方交通大学学报，1999年8月第23卷第4期。

Xia He，Wu Xuan，Yu Daming，“Environmental Vibration Induced by Urban Rail Transit System”，《JOURNAL OF NORTHERN J IAOTONG UNIVERSITY》Aug. 1999 Vol. 23 No. 4。

 [6]  陈永祁，“工程结构用液体黏滞阻尼器的漏油刨析”，《钢结构》第9期2008，53-58；

Yongqi Chen，“Leaking Analysis of Fluid Viscous Damper for Engineering Structure”《Steel Construction》，2008, 9, p53-58.