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1. 調諧質量阻尼器在高層建筑中的作用
單擺的金色大圓球的正確名稱為調諧質量阻尼器（Tuned mass damper，簡稱TMD）。該阻尼器的功能主要是用來減緩因強風在建筑上部所造成的振動舒適性問題（與樓層的峰值加速度相關而與層位移無關）。根據相關研究顯示，當樓層加速度達50mm/s^2時，部分人群會開始感覺到建筑物的擺動因此感到不適。所以臺灣規范規定：在回歸期半年（一年發生兩次）的風力作用下，建筑物頂層加速度響應峰值不得超過50mm/s^2。
2. 調諧質量阻尼器的工作原理：
調質阻尼器的工作原理圖如下：
圖中m1、k1和b1分別表示主結構的質量、剛度和阻尼。而TMD則由質量塊/振子（質量m2，提供慣性力），彈簧（剛度系數k2，提供回復力）與阻尼（阻尼系數b2，提供能量耗散機制）共同組成。
TMD的工作原理為：通過將TMD自身的頻率調整接近主結構的控制頻率（對高層建筑而言，該控制頻率一般為其基頻/第一頻率），當風力作用使主結構的主要頻率被激發時，TMD會因振子的慣性和彈簧所產生的回復力產生與主體結構反向的共振行為。在振動過程中，主結構上一部分能量將轉換為TMD振子的動能，一部分轉換為彈簧的彈性勢能，而剩下部分則通過TMD的阻尼器耗散。關于這種反向共振行為，請參考下gif圖中最右側的動畫。其中，藍色方塊代表主結構，紅色方塊代表TMD振子。
之所以說高層建筑的控制頻率一般是其基頻，是因為在通常情況下，不論是順風向（抖振）還是橫風向振動（渦振），響應都主要來自于結構的一階受迫振動，來自結構高階的響應可以忽略。
單擺式的TMD，其工作原理完全一致。唯一的區別在于：以上TMD的回復力由彈簧提供，而單擺式TMD的回復力由質量塊的重力所提供（類似家里的老式掛鐘）。當單擺的振幅較小時，其自振周期T為（其中L為擺長，g為重力加速度）：
下圖中，位于質量塊下方的八支斜向布置的大型油壓粘滯性阻尼器用于吸收、耗散質量塊在擺動時的動能。而球體正下方的緩沖鋼環則通過八支水平向布置的防撞油壓式阻尼器固定，主要用于防止質量塊擺幅過大。
3. TMD對主結構動力特性的改變：
從本質上講，TMD之所以可以控制高層建筑的動力響應（如位移、加速度等），是因為主結構在加裝TMD后在控制頻率處的動力特性發生了改變。
以手頭一棟305米超高層的減振分析為例，該高層的控制頻率為其基頻（f1=0.186Hz）。下圖為不采取減振措施和采取減振措施后（加裝TMD和TMDI）的頂層橫風向加速度頻響函數絕對值圖（僅繪出了基頻0.186Hz or 1.166rad/s附近）。可以看到，加裝TMD和TMDI后，該高層在基頻處的頻響函數絕對值大幅降低。由于線性系統的輸入（風激勵）與輸出（結構響應）譜密度間極其簡單的線性關系式（頻響函數），頻響函數絕對值的降低也意味著結構在該頻率處響應的降低。要更好地理解這一部分內容，可以參考結構動力與隨機理論與譜分析方面的教材，這里只講這么多。
4. 還有哪些高層采取了類似的振動控制裝置：
例子實在太多，就僅舉兩個大家都很熟悉的超高層：
1. 上海中心大廈 / Shanghai Tower（左）：
2. 哈利法塔 / Burj Khalifa Tower：
5. 調諧慣質阻尼器 / TMDI：
通常，風阻尼器要達到理想的振動控制效果，其振子質量一般需要達到主結構質量的0.5%~1.0%左右。對于超高層而言，這是一個非常大的質量。如上海環球金融中心風阻尼器300噸，臺北101大廈阻尼器660噸，上海中心大廈阻尼器更是達到1000噸。顯然，將如此重的減振裝置置于高層結構的頂層是非常不利的（不僅經濟性差，還使得超高層P-delta效應加劇等）。
我們課題組通過與英國Bristol、意大利Sapienza University of Rome等高校合作，嘗試將已成功應用于F1賽車懸掛系統的Tuned Mass Damper Inerter（暫翻譯為“調諧慣質阻尼“）應用于高層結構。從目前針對數棟高層建筑的數值分析結果來看，對于風致振動，如采用同樣質量的振子，TMDI能提供額外的、8%-20%的減振效果。另一方面，如需達到同樣的減振效果，TMDI所需的振子質量可以縮減至傳統TMD的60%，甚至更少！與TMD不同的是，TMDI甚至可以降低高層結構的高階振型響應，且對調諧不如TMD敏感（即當它的頻率與控制頻率有一定差別時，仍能起到很好的減振控制效果）
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