본 연구에서는 풍동실험을 통해 인접건축물의 다양한 높이비, 위치와 풍향에 따른 고층건축물에 작용하는 피크풍압계수에 대하여 조사하였다. 그리고 피크풍압계수는 Cook and Mayne의 제안식을 이용하여 산출하였다. 실험결과는 우선적으로, 인접건축물의 유무에 따른 최대 및 최소풍압계수의 분포도를 통해 비교 분석하였다. 풍동실험결과 풍향 135도에서 인접건축물의 높이비가 Hr ≥1.5이고, (Sx, Sy)=(1.5B,0)에 위치할 때, 대상건축물의 정면에 작용하는 최소 풍압계가 단독건축물에 작용하는 최소풍압계수(-3.5)에 비해 전반적으로 크게 나타났으며, 최소풍압계수의 최소값은 정면의 최상부 코너 부근에서 -4.7(Hr=1.5), -5.7(Hr=2.0)으로 나타났다. 본 연구의 결과는 CFD 해석 결과의 정당성 입증과 두동 이상으로 이루어진 고층건축물의 초기설계단계에서 상호간섭효과로 인한 외장재용 풍하중을 대략적으로 평가하는데 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

풍하중을 받는 구조물은 해석의 편의상 층당 3개의 자유도를 가지는 해석모델을 사용한다. 구조물의 입면 형상이 비정형이 되고, 평면내 구조재의 배치가 층에 따라 변경이 되면 각층의 질량중심과 강성중심의 차이에 의해서 병진방향상호간 또는 병진방향과 비틀림 방향이 상호연관되어 이에 따른 각 방향의 고유모드가 연계된 진동특성을 가지게된다. 본 연구에서는 풍하중에 의한 구조물의 응답에 가장 큰 영향을 미치는 저차의 3개의 병진-비틀림 모드가 연계된 구조물의 진동을 저감하기위한 능동제어기법에 대하여 다룬다. 이를 위하여 풍동실험으로부터 구한 각 방향 밑면 전도모멘트와 비틀림모멘트가 연계모드에 작용하는 모달풍하중으로 치환된 운동방정식을 유도하고, 운동방정식에 기반한 상태방정식을 통하여 제어력을 산정한다. 제어력 포화를 고려하여 위상분할 제어알고리듬과 H∞ 제어알고리듬이 합성된 새로운 제어알고리듬을 제안하였으며, 풍동실험을 수행한바 있는 대상구조물에 대해 수치시뮬레이션을 수행한 결과 기존 제어알고리듬인 LQR에 비해 대등한 제어효과를 가지면서 제어력의 크기를 줄일 수 있는 것을 검증하였다.

본 연구에서는 고층건물에 대한 유체유발진동해석을 수행하였다. 고층건물에 작용하는 풍하중에 의한 공탄성 응답을 구하기 위하여 전산유체역학 및 전산구조동역학 기법을 병합한 전산해석 시스템(FSIPRO3D)을 활용하였다. 국부 변형을 충분히 고려할 수 있는 전산유동해석 격자를 사용하였고, 고층 건물의 유체-구조 연계해석 문제를 해결하기 위하여 공탄성 지배방정식에 뉴막 직접적분법을 활용하였다. 또한 고층 건물의 물리적인 현상을 보이기 위하여 자세한 공탄성 응답 및 결과를 제시하였다.

최근 급속하게 증가하고 있는 초고층 건축물은 바람이나 지진에 의한 횡변위를 효율적으로 제어하는 기술이 매우 중요하다. 그러나 국내의 초고층 주거형 건축물에 주로 사용되는 횡력 저항 구조시스템인 아웃리거 시스템은 별도의 공간을 요구하여 시공이 어렵고 공사 기간이 오래 걸리는 등의 불리한 점들이 있다. 반면 근래에 사용되고 있는 제진 시스템은 동적 하중에 의한 진동에너지를 부가적인 제진장치에 집중시킴으로써 건물의 횡변위를 저감시키며, 댐퍼의 설치도 비교적 용이하다. 또한, 아웃리거 설치와 같은 횡변위 제어시스템은 강성증가로 인해 풍응답이 증가되어 거주자의 불편과 같은 사용성 문제가 발생하기도 하며 이는 다른 추가적인 제어방식을 요구하게 된다. 따라서 본 연구에서는 초고층 주거형 건축물에 대한 횡변위를 효과적으로 제어하면서 아웃리거시스템을 대체 또는 보완할 수 있는 새로운 방법으로써 다양한 제진장치를 적용하여 각각의 횡변위제어 성능을 검토해보았다.

본 논문은 고층건축물의 비틀림방향 응답을 평가하기 위하여 필요한 변동비틀림모멘트계수와 변동비틀림모멘트의 파워스펙트럼밀도계수의 경험식을 제안한 연구이다. 이러한 경험식을 제안하기 위하여, 다양한 형상비와 변장비를 가진 27개의 각주형 모형을 제작한 후 노풍도을 다양하게 변화시켜 풍력실험 을 실시하였다. 본 논문에서 비틀림방향 변동풍력의 경험식은 주로 건물의 노풍도와 형상비 그리고 변장비에 의하여 분석되어졌다.

본 연구는 고층건축물의 비틀림방향 응답을 평가하기 위하여 필요한 변동비틀림모멘트계수와 변동비틀림모멘트의 파워스펙트럼밀도의 특성을 확인하는데 목적이 있다. 이러한 특성들을 평가하기 위하여, 다양한 형상비와 변장비를 가진 52개 형상의 공탄성 각주형 모형을 제작한 후 노풍도를 다양하게 변화시켜 풍동실험을 실시하였다. 본 논문에서는 비틀림방향의 변동풍력의 특성을 간단히 설명하였다. 그리 고 그 결과는 대부분 건물의 형상비와 변장비에 의하여 분석되었다.

Serviceability of buildings is affect by excessive acceleration experienced at the top floors in wind storms that may cause discomfort to the occupants. Tuned liquid damper(TLD) and multiple tuned liquid damper(MTLD) are passive control devices that consists of rigid tank filled with liquid to suppress the vibration of structures. This TLD and MTLD are attributable to several potential advantages - low costs; easy to install in existing structures; effective even for small-amplitude vibrations. In this paper, the behavior of TLD and MTLD are investigated analytically and wind tunnel test of high-frequency force balance.

풍향풍속계와 구조 모니터링 시스템을 설치하여 강풍과 거물의 동적 특성을 계측하였다. 계측건물은 속초의 산기슭에 위치하고 있다. 감쇠율과 고유진동수의 진폭 의존성을 분석하였다. 감쇠율의 진폭의존성은 9%로서, 가속도진폭이 증가함에 따라서 감쇠율이 명료하게 증가하는 경향을 보였다. 계측데이터에서 얻은 동적 특성의 경향은 사용성 평가시 건물의 동적 특성을 평가하는데 유용하게 사용되리라 기대된다.

본 논문에서는 지진하중을 받는 고층건물의 비탄성거동 특히, 층수에 따라 평면이 비대칭적으로 감소하여 발생하는 비틀림거동에 대하여 고찰하였다. 평면의 구조적 비대칭성에 의하여 발생하는 강성의 비대칭은 건물이 지진하중을 받을 때 횡변위 뿐만아니라 비틀림변형을 유발하게 된다. 이러한 비탄성 비틀림거동의 해석은 2차원모델로는 어려우므로 3차원해석이 요구된다. 본 논문에서는 102층의 비정형 초고층건물을 모델로 하여 내진설계규준에 의한 지진하중을 각 층에 가하여 하중의 크기를 증가시켜 정적 탄소성해석을 수행하였는데 비틀림에 의한 영향을 평가하기 위하여 비틀림을 제한한 모델과 그 거동을 비교분석하였다. 해석 결과에 따르면 비대칭건물의 탄소성 거동은 비틀림거동에 의하여 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

고층건물의 설계에 있어서 지진보다 바람에 의한 영향이 더욱 크므로 바람에 의한 건물의 안전성과 거주성등을 검토하는 것이 중요하다. 이러한 내풍해석은 모형 실험을 통하여 그 결과를 예측할 수 있으나 본 연구에서는 수치해석의 모형 개발에 중점을 두어 변동 풍하중의 3차원 모델과 건물 평면의 비대칭성을 고려하여 동조질량감쇠기를 설치하였을 때의 건물의 진동 성능을 분석하고 있다. 건물의 질량과 강성중심이 일치하지 않아 횡변위와 비틀림이 연계되는 102층의 건물을 예로 들어 내풍해석 및 동조질량감쇠기를 설치하였을 때 진동제어 해석을 수행하여 건물의 변위와 가속도의 평균응답을 구하여 결과를 비교하였다.

논문은 바닥 격막을 고려한 초고층 아웃리거 구조시스템의 수평거동을 파악하기 위하여 80층 규모의 초고층 아웃리거 건물을 대상으로 MIDAS-Gen을 이용하여 계획설계 수준의 구조설계를 진행하였다. 그리고 본 해석의 주요한 변수는 아웃리거의 평면상 위치, 슬래브의 강성, 아웃리거의 강성, 다이어프램의 종류이다. 또한 본 연구의 목적을 위하여 최상층에서 발생하는 수평변위, 층간변위, 슬래브에 발생한 응력을 분석하였다. 본 연구의 결과, 아웃리거의 평면상 위치, 슬래브의 강성, 아웃리거의 강성, 다이어프램의 종류는 초고층 아웃리거 구조시스템의 수평거동에 영향을 주는 것으로 나타났다. 그리고 본 연구의 결과는 초고층 아웃리거 구조시스템의 수평거동을 파악하는데 필요한 구조설계 기본자료를 얻는데 도움이 된다고 사료된다.