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시간이력해석을 통한 초고층건물의 사용성능 기반 내풍설계 및 동적 응답 평가 KCI 등재
Evaluation of Dynamic Responses in Serviceability Performance-Based Wind Design of Tall Buildings Using Time History Analysis
- 언어KOR
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/452863
pp.47-54
본 연구에서는 성능기반 내풍설계 관점에서 고층 철근콘크리트 건물의 사용성 설계를 검토하였다. 스펙트럼해석과 시간이력 해석을 비교한 결과, 단순화된 스펙트럼해석은 특히 가속도 응답의 예측에서 유의한 오차를 발생시킬 수 있는 것으로 나타났으며, 거 주자 쾌적성이 설계를 지배하는 경우에는 시간이력해석의 적용이 필수적인 것으로 확인되었다. 이에 따라 거주자 쾌적성, 변위 및 층 간변형 제어, 서비스 수준 풍하중에서 주 구조시스템의 탄성거동 확보 등 성능기반 내풍설계를 위한 주요 사용성 한계상태를 정리하 였다. 또한 40층 철근콘크리트 고층건물을 대상으로 시간이력해석 기반 사례 연구를 수행한 결과, 모서리 모따기와 모서리 후퇴는 와 류방출에 의한 응답을 효과적으로 저감시켜 풍직각방향 가속도와 지붕 변위를 모두 감소시키는 것으로 나타났다. 아울러 서비스 수준 풍하중이 설계 지진하중을 초과할 수 있음을 확인하였으며, 공기역학적 형상 수정은 이러한 하중 차이를 완화함으로써 고층 철근콘크 리트 건물의 의도된 내진 연성 확보에 기여할 수 있음을 확인하였다.
This study investigated the serviceability design of tall RC buildings from the perspective of PBWD. A comparison between the response spectrum analysis and time history analysis revealed that the simplified spectrum-based approach could introduce significant errors in predicting structural responses, particularly acceleration responses. Time history analysis is essential when occupant comfort governs the design. Accordingly, the principal serviceability limit states for PBWD were established, including occupant comfort, displacement and drift control, and the maintenance of elastic behavior of the primary structural system under service-level wind loads. A case study was conducted for a 40-story RC building, demonstrating that aerodynamic modifications, effectively mitigated vortex-induced responses and reduced across-wind acceleration and displacement. Furthermore, the results indicated that service-level wind loads could exceed the design seismic loads. Aerodynamic modifications were also shown to reduce this discrepancy, thereby contributing to the achievement of the intended seismic ductility.
요 약
I. 서 론
II. 스펙트럼해석과 시간이력해석의 비교
2.1 해석 방법의 개요
2.2 해석 모델 및 비교 조건
2.3 변위 및 가속도 응답 비교
2.4 모드형상 가정의 영향
III. 사용성 내풍설계의 주요 한계상태
3.1 거주자 쾌적성
3.2 변위 및 변형 기준
3.3 강도 기준과 탄성거동 유지
3.4 풍하중 재현기간, 강성 및 감쇠의 영향
IV. 시간이력해석 기반 사례 연구
4.1 대상 건물 및 해석 조건
4.2 공기역학적 형상 수정의 효과
4.3 사용성 풍하중과 내진설계의 관계
V. 결 론
감사의 글
참고문헌
