최근 테러의 대상 범위는 보다 광범위해 지고 있으며, 국내의 테러발생위험이 지속적으로 증가하고 있는 가운데 테러의 형태는 국가의 중요시설과 같은 경성표적(Hard Target)에서 초고층건물과 같은 다중이용시설의 연성표적(Soft Target)으로 변화하고 있다. 따라서 본 논문에서는 Fema 455 - Rapid Visual Screening을 통해 국내의 초고층건물과 고층건물의 테러위험도 평가결과를 국내의 저층건물의 테러위험도 평가결과와 비교하여 초고층건물의 테러위험도를 분석하였다. 그 결과 초고층건물 및 고층건물은 저층건물에 비해 Consequences, Vulnerability Rating보다 Threat Rating항목이 상대적으로 높았으며, 이는 초고층건물의 거주인원 및 국가적 또는 지역적인 상징성 및 가시성 부분에서 테러위험도가 높은 것이 주요 원인으로 분석되었다.

This study fouces on the electricity generation of B1PV system in the super-tall buildings. To improve the efficiency of the B1PV system, solar irradiance and air temperature should be taken into consideration. This study does research on, one of two main parameters, the solar irracliance in the super high-rise buildings. According to the measurement of solar irracliance, it increased with altitude. It is, particularly, more obviously in the super-tall buildings than others. Subsequently, to make an accurate B1PV elecrticity generation prediction，it is necessary to anaiyze the solar irracliance distribution on the super-taII building's facade which is a prerequisite for optimal B1PV system design.

본 연구에서는 풍진동제어를 위한 제어기 설계에 있어서 시스템식별에 기반한 모델의 차수 축소가 미치는 영향을 검토하였다. 실제 제어기 설계에 있어서 구조해석 모델이 이용될 수 없고 시스템식별이라는 중간과정을 거쳐서 얻어진 모델이 적용됨을 반영하여 원모델을 대상으로 풍하중에 대한 시간이력해석을 수행하고 이를 기초로 시스템식별을 수행하였다. 시스템식별을 통해 얻어진 상태방정식 모델에 모델축소 기법을 적용하였으며, 시스템식별에서 발생하는 측정잡음이 측정잡음이 모델의 정확도와 제어효과에 미치는 영향을 함께 검토하였다. 또한 모델축소 기법을 적용하여 얻어진 다양한 차수의 모델을 대상으로 제어기를 설계하고 성능을 비교함으로써 모델 차수가 제어효과에 미치는 영향을 검토하였다.

본 논문은 현재 국내에 제정되어 있지 않은 건축물의 진동사용성 평가기준을 위한 기초자료를 확보하기 위해 초고층 건축물이 1차모드가 지배적이라는 가정하에 먼저 진동대를 이용한 허용가속도 체험실험을 실시하였다. ‘건축물의 용도’를 고려하여 허용가속도 체험실험 결과에 따른 허용가속도추세선을 이용해 주거용 건축물과 사무용 건축물로 분류하였다. 또한 국외의 기준중주거용 건축물과 사무용 건축물로 분류하여 진동사용성 평가를 하고 있는 ‘NBCC 2005’그리고 ‘ISO 10137’과 비교 및 분석하여 국내에 적합한 진동사용성 평가기준안을 제안하였다.

초고층 건축물은 매우 세장하여 지진하중보다는 오히려 풍하중에 대해 매우 취약하다. 이러한 초고층건축물에 작용하는 풍진동은 buffeting, 와류 및 wake에 의해서 주로 발생한다. 풍진동은 구조적인 안전성뿐만 아니라 거주 성을 결정짓는 중요한 인자이다. 본 논문에서는 풍진동을 줄이기 위해 와류진동에 대한 메커니즘을 변화시켜 저감효과를 연구하였다. 원형기둥과 원형기둥에 대하여 공력학적 형상으로 변화시킨 경우에 각각 rib와 spiral을 설치하였다. 풍동실험결과, rib와 spiral의 효과는 풍직각 방향에서 비슷한 저감정도를 보였고 원형기둥을 공력학적으로 변화시킨 형상에 rib와 spiral을 사용함으로써 공력학적인 이점이 복합적으로 작용하여 원형기둥의 풍직각방향에 대해 50%정도의 저감효과가 있었다.

이 연구는 고층건축물이 풍하중을 받을 때 변장비의 변화에 따라 구조축방향으로 풍응답이 어떻게 배분되어 가는지를 규명한 것이다. 변장비가 다른 3종류의 장방형 강체모형을 경계층 풍동 내에 설치하여 풍력실험을 수행하였다. 풍력실험으로부터 얻어진 변동모우멘트계수와 변동모우멘트의 파워스펙트럼밀도를 사용하여 스펙트럼모드해석법에 의하여 고층건축물의 응답을 평가하였고, X축방향의 풍응답과 Y방향의 풍응답을 비교하고 그 차이점을 분석하였다. 결과로부터 대상 고층건축물의 경우 모든 변장비에서 Y방향의 동적인 응답이 X방향 보다 큰 것을 알 수 있었다.

최근 감쇠장치 등을 가진 초고층 건축물의 지진해석에 시간이력해석법이 자주 사용되고 있다. 지진기록은 구조물의 기본 진동주기를 T라 할 때 설계기준에서 요구하는 바와 같이 0.2T에서 1.5T 사이의 스펙트럼 값을 설계응답스펙트럼에 부합하게 조정되어 사용되고 있다. 설계기준에서 제시한 방법으로 조정할 경우 주기가 길어질수록 두 해석법 사이의 응답차이는 커지는 현상이 발생한다. 즉 설계기준에 의하여 조정된 지진기록을 사용하여 시간이력해석을 수행하면 밑면전단력 등은 비슷하지만 변위, 층간변위, 부재력 등은 적게 평가되는 현상이 발생하였다. 이들 결과에 밑면전단력 조정계수를 적용하면 응답이 더욱 작아지는 것을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 인공지진을 만드는 데 어려움이 있는 엔지니어들을 위하여 기존 설계기준에 부합하는 지진기록 조정방법을 제시하였다.

구조물에 고유한 진동수,모드형태 및 감쇠비 등과 같은 동적성능치를 추출하기 위하여 25층 및 42층 건물에 대하여 자연진동에 의한 동적계측실험을 수행하였다. 고려된 건물은 주요 횡하중 지지기구로서 코아벽체 혹은 전단벽체가 추가된 철근콘크리트건물이며, 입면 혹은 평면상으로 골조가 혼합된 구조형식을 나타낸다. 특히, 25층 건물은 측면에 위치한 코아벽체 이외에 상부로부터 내려오는 전단벽 구조가 4층 바닥이하에서 골조형식으로 전환되는 복잡한 구조이다. 이와 같은 이유 및 건물 주방향의 유사한 강성배치로 매우 근접하고 혼합된 모드형태가 예상되어 시스템판별 시 어려움이 예상된다. 현재까지 개발된 다양한 시스템판별법을 대상건물의 자연진동 실측기록에 적용하여 모달계수를 유도하였으며, 그 결과를 비교 분석하였다. 3개의 주파수영역 및 4개의 시간영역에 근거한 응답의존 시스템판별법이 고려되었다. 서로 다른 시스템판별법에 의하여 추출된 고유진동수 및 감쇠비는 대체로 상당한 일치를 보였으나, 모드형태는 사용된 방법에 따라 정도가 다르게 불일치를 나타냈다. 실험으로부터 추출한 성능치와 초기 유한요소해석 값을 비교해 본 결과 대상건물 모두 적어도 저차 3개의 고유진동수에서 2배 정도의 차이를 나타냈다. 실험과 해석결과의 일치를 위하여 몇몇 수동모델향상이 시도되었으며, 허용할 만한 결과를 획득하였다. 사용된 시스템판별법에 대하여 각자의 장, 단점에 대하여 기술하였으며, 본 연구와 같은 실제 대형구조물에 대하여 자동모델향상기법을 적용할 시 예상되는 문제점에 대하여 토의하였다.

본 연구에서는 3개 이상의 기둥그룹에 대해서도 일반적으로 적용 가능한 기둥축소량의 최적보정기법을 제안하고, 이를 실제 시공된 건물에 적용하여 그 적용성을 평가하였다. 제안된 최적보정기법은 성능 및 시공상의 제약조건을 만족하면서 보정개소를 최소한으로 할 수 있는 층그룹 및 이때의 보정량을 산정하며, 상대보정뿐만 아니라 절대보정을 고려한 혼합보정도 가능하다. 최적보정에는 시뮬레이티드 어닐링(simulated annealing)이 주요 알고리즘으로 사용되었다. 제안된 기법을 실제 축소량 보정이 수행된 61층 건물에 적용한 결과, 보정량을 쉽게 산출할 수 있고 또한 실무방식보다 보정개소를 줄일 수 있어 적용성이 뛰어남을 확인하였다.

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 연구에서는 국내 초고층 건물 사례들을 바탕으로 사례 데이터베이스를 구축하여 구조시스템 대안 생성 및 선정 업무를 효율적으로 처리 할 수 있는 설계지원시스템을 개발하였으며, 사례 데이터베이스의 정보를 이용한 사례기반추론기법을 제안하였다. 국내 47개 초고층 건물에 대한 사례 데이터베이스의 설계정보를 분석하여 초기설계 단계에서 구조시스템 선정을 위한 귀납적 조회 모듈 및 유사사례선정을 위한 최근린 조회기법도 제시하였다.

본 연구의 목적은 초고층건물의 횡강성 증가요인 효과를 분석하고 이를 바탕으로 초기 구조설계에서 활용할 수 있는 횡강성 증가율 예측값을 제시하는 것이다. 이를 위해서 먼저 Box형과 T형의 전형적인 평면을 갖는 60층의 초고층건물 기본모델을 생성하였다. 그리고 초고층건물의 횡강성 증가요인으로서 아웃리거의 추가, 재료강도의 증가, 코어 벽체 단면크기의 증가, 아웃리거 연결기둥 및 아웃리거 벽체의 단면크기 증가를 선정하였다. 다음에는 이 요인들을 기본모델에 적용하여 구조해석을 수행하고, 그 결과로부터 각 요인이 횡강성 증가에 미치는 영향과 상호관계 등을 분석하였다. 마지막으로, 이 분석결과를 바탕으로 초고층건물의 초기 구조설계를 위한 횡강성 증가요인별 강성증가율 예측값을 제안하였으며, 예제 초고층건물에 적용하여 그 타당성을 검토하였다.

본 논문에서는 진동대를 이용하여 고층 건축물의 수평진동에 대한 지각임계가속도를 측정하였다. 바람에 의한 초고층 건축물의 과도한 진동은 거주자들에게 시각차와 현기증 같은 불쾌감을 줄 수 있다. 초고층 건축물 거주자들에게 쾌적한 환경을 제공하기 위해서는 가속도를 제한할 필요가 있다. 초고층 건축물은 1차 고유주기에 지배적이다 본 연구진은 1차 고유주기를 재연하기 위해 진동대를 사용하여 사인파진동에서 실험을 수행하였다. 실험은 진동하우스를 제작하고, 건장한 40명의 피험자를 대상으로 실시하였다 40명의 피험자를 8명씩 5개조로 나누고, 특정주파수범위에서 가속도를 증가시키면서 수평진동에 대한 인지도를 측정하였다. 수평진동실험으로 피험자들의 진동에 대한 인지도를 누적분포표로 만들고, 의 누적분포에 대해 추세선을 그려서 성능평가곡선을 작성하였다.

초고층건물의 구조설계 정보에는 설계작업 프로세스 모델, 설계정보 전산모델, 기본설계 프로그램 및 설계 도서생성 프로그램 개발 등 여러 가지 특성화된 부분으로 구성되어 있다. 기존의 구조 설계정보는 통합적으로 관리되는 기능이 없기 때문에 건설 정보 교환에 대한 공유가 제대로 이루어지지 않고 있다. 이러한 설계정보의 데이터 수정 및 공유를 합리적으로 처리하기 위해서 통합설계에 대한 필요성이 증가하고 있다. 또한, 초고층 구조설계에서는 건설정보의 표준화가 이루어진 후 합리적인 정보교환을 위해서도 통합설계의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 초고층건물의 구조설계를 위하여 STEP을 이용한 초고층 구조설계의 개념을 소개하고 초고층건물의 구조설계방법에 대한 질량 엔티티 및 기둥축소량 엔티티, 사용성평가 엔티티를 제안하고자 한다.

본 논문에서는 세계적으로 널리 사용되어지고 있는 초고층 건축물의 진동사용성 평가기준이 검토되었다. 초고층 건축물의 진동에 대한 사용성 평가기준은 바람에 의한 초고층 건축물의 가속도 응답의 크기로 나타내는 것이 일반적이다. 건축물의 가속도의 응답의 크기를 산정함에 있어서 두 가지의 서로 다 른 척도, 즉 최대가속도 또는 RMS가속도를 각 기준에서 채택하고 있는데 이에 대한 상이점을 토의하고 각 국의 진동사용성 평가기준을 고찰함으로써 우리나라에는 어떤 진동사용성 평가기준이 적합한가에 대한 논의를 시작하고자 하였다. 그리고 건축물의 각기 다른 응답을 조사하여 최대가속도와 RMS가속도와 관계를 면밀히 검토하고 각각에 대해 기술적인 논거를 기술하였다.

본 연구에서는 주요 각국 사용성 평가기준을 검토하여 건축물의 사용성 평가를 위한 합리적인 접근방법을 고찰하였다. 그리고 우리나라 인천지역의 풍기후 특징을 분석하여 우리나라에 적합한 사용성 평가방법을 제시하였다. 건축물의 사용성을 합리적으로 평가하기 위해서 가장 중요한 사항은 사용성을 위한 평가시간과 재현기간의 결정이다. 본 연구의 결과로부터 인천의 풍기후에 적합한 사용성 평가방법은 평가시간을 10분, 재현기간을 1년으로 결정하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 향후 우리나라 사용성 평가기준의 제정에 기초적인 자료로 사용될 것으로 판단된다.

자유도 수가 많은 고층 구조물의 해석하기 위해 모든 층에 sensors를 설치하는 것은 비 실용적이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 "reduced-order control" 방법이 소개되었다. 본 논문은 동적압축법(dynamic condensation method)이 제안되었다. 이 압축법은 반복법으로 "Guyan condensation"의 initial approximation을 적용하였다. 본 논문에서 제시된 동적압축법(dynamic condensation)은 원하는 값을 얻을 때까지 지속적으로 updated가 되며, 결과는 기존의 "Guyan condensation"보다 정확한 결과를 나타내었다. 또한 "eigenvalue shifting technique"을 적용하여 iteration으로 계산되는 시간을 크게 단축하였다. "Reduced-order system"을 도입하기 위한 두가지 schemes이 토의되었다. 제시된 동적압축법 효과의 증명을 위해 능동 동조질량감쇠 고층빌딩의 수치 해석이 토의되었고, 단지 두 번의 반복(iterations)을 통한 결과는 매우 정확한 것으로 나타났다.

고층건물의 진동응답을 저감시키기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다. 이들 진동응답의 저감 연구는 건물의 외관을 병화 시키는 방법과 건물에 부가감쇠장치를 설치하는 방법들이 있는데 본 논문에서는 고층 건물의 형태의 변화에 다른 진동변위응답의 특성을 파악하고자 한다. 고층건물의 형태변화 중에서도 외관에 테이퍼를 수는 방법을 사용하였다. 기류의 특성은 도심 및 교외지역을 중심으로 풍동실험을 실시하였다.

초고층건물 구조설계를 효율적으로 수행하고 설계정보를 합리적으로 처리하기 위해서 통합설계에 대한 필요성이 증가하고 있으며, 또한 기존의 설계사례를 D/B화하여 초기 설계단계에 적용하는 연구가 필요하다. 구조설계 초기 단계에서는 주재료와 구조형태를 선정하고 대략적인 부재치수를 선정하게 되는데, 이것은 건물높이, 사용하중, 기본풍속, 설계가속도, 최대수평변위, 기둥간격, 층고 등과 같은 정보와 유사 사례에 대한 정보를 토대로 결정하게 된다. 그리고 초기 개념설계 단계에서 주어진 문제를 해결하는 방법은 과거 유사한 문제의 해결지식이 유용하게 적용된다. 본 논문에서는 초고층건물의 통합설계시스템에서의 개념구조설계법을 소개하고, 초기 설계단계에서의 적합성을 초고층건물 적용 예제를 이용하여 검토하고자 한다.