Currently, the construction trend of high-rise structures is changing from a cube-shaped box to a free-form. In the case of free-form structures, it is difficult to predict the behavior of the structure because it induces torsional deformation due to inclined columns and the eccentricity of the structure by the horizontal load. For this reason, it is essential to review the stability by considering the design variables at the design stage. In this paper, the position of the weak vertical member was analyzed by analyzing the behavior of the structure according to the change in the core position of the twisted high-rise structures. In the case of the shear wall, the shear force was found to be high in the order of proximity to the center of gravity of each floor of the structure. In the case of the column, the component force was generated by the axial force of the outermost beam, so the bending moment was concentrated on the inner column with no inclination.

In this paper, the dynamic response was analyzed by performing linear dynamic analysis using historic earthquake loads on twisted-shaped structures and fixed structure among free-form high-rise structures with atypical elevation shape following prior studies. In addition, the dynamic characteristics of the analysis models according to the plane rotation angle of the twisted structure were compared and analyzed. As a result of the analysis, as the plane rotation angle of the twisted structure increased, the interlayer deformation rate increased in the high-rise part of 50th floors or more. The story shear force and the story absolute acceleration were similar in the entire structure. In the case of the story shear force, the response of the twisted shape model was rather reduced in the middle part. As a result of analyzing the dynamic response, the vulnerable layer where the response amplification of the twisted structure occurs was found to be 31st story.

In this study, structural characteristics were analyzed by combining gravity load and lateral loads such as seismic loads through static analysis of example structures, and the static characteristics of the twisted structure according to the plane rotation angle were also analyzed. Example structures were selected as regular structure, and twisted structures; 1.0, 2.0, and 3.0 degree angle of rotation per story, and static analysis was performed by the load combination case 1 and case 2. As a result the story drift ratio of the twisted-shaped structure also increased as the plane rotation angle per story increased. The eccentricity according to the load combination was the highest in the lower stories of all analysis models, and the eccentricity was found to be larger as the rotation angle decreased. The twisted-shaped structure was more responsible for the bending moment of the column than the regular structure, and the vertical member axial force of all analysis models was almost similar.

In this paper, the displacement response to seismic loads was analyzed after installing TMD in spatial structures and high-rise buildings. In the case of a spatial structures, since it exhibits complex dynamic behavior under the influence of various vibration modes, it is not possible to effectively control the seismic response by installing only one TMD, unlike ordinary structures. Therefore, after installing eight TMDs in the structure, the correlation between displacement response and mass ratio was examined while changing the mass. The TMD must be designed to have the same frequency as the structure frequency so that the maximum response reduction effect can be exhibited. It can be confirmed that the most important variable is to select the optimal TMD mass in order to install the TMD on the structure and secure excellent control performance against the earthquake load. As a result of analyzing the TMD mass ratio, in the case of high-rise buildings, a mass ratio of 0.4% to 0.6% is preferable. In spatial structures, it is desirable to select a mass ratio of 0.1% to 0.2%. Because this study is based on the theoretical study based on numerical analysis, in order to design a TMD for a real structure, it is necessary to select within a range that does not affect the safety of the structure.

본 연구에서는 파라매트릭 모델링 기법을 통해 다양한 대안을 고려할 수 있도록 개발된 StrAuto(이하 전산플랫폼)을 이용하여 감쇠장치에 따른 감쇠비 증가 효과와 풍하중 저감효과를 평가하였다. 비정형 초고층구조물의 수많은 구조시스템 대안선정을 지원하는 전산플랫폼은 설계자 또는 엔지니어에게 초기 대안을 결정하는데 있어 유용한 도구가 된다. 감쇠장치의 용량 및 추가 요구감쇠비의 크기를 산정하는 과정에서 중요한 원 구조물의 감쇠비에 대한 추정은 풍하중에 대한 실계측 자료를 기반으로 수행된 국내외 관련 연구의 결과를 사용하였다. 감쇠장치는 층간 설치형 수동형 감쇠장치와 질량형 능동형 감쇠장치 두 가지 유형을 고려하였다. 감쇠장치에 의해 추가되는 감쇠비는 FEMA에서 제안한 식을 이용하여 등가 정적 해석을 수행하여 산정하였다. 전산 플랫폼 내부에 감쇠장치의 용량을 최적화하는 알고리즘을 내장함으로써 최적의 감쇠장치 설계안을 자동적으로 도출할 수 있다. 감쇠장치 설치에 따른 물량저감 효과는 풍하중 저감계수로 평가될 수 있으며, 455m 높이의 초고층구조물을 대상으로 제안한 방법의 유효성을 검증하였다. 제안한 방법을 사용하여 비선형 시간이력 해석을 통해 얻어진 지붕층 변위와 층별 전단력을 근사적으로 추정할 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 풍하중을 받는 고층 구조물의 진동저감을 위하여 사용되어온 전단형 점탄성 감쇠기의 2D, 3D FEM 모델을 이용하여 정밀하게 해석하여 점탄성재료와 이들을 결합하는데 사용하는 재료의 특성이 에너지 소산에 미치는 영향을 평가하였다. 특히 점탄성재료와 강재의 접합방식 및 크기, 형상등이 에너지 소산능력에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 정밀해석과정을 통하여 점탄성 감쇠기의 이력거동을 고찰 분석하고 이를 댐퍼설계에 활용하기위한 설계식을 제안하는 기초자료로 사용할 수 있게 하였다.

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.

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.

구조물의 거동에 대한 파사드리거의 보강 효과를 검토하고 파사드리거의 최적위치를 추정할 수 있는 수치해석방법이 제시되었다. 구조물 상부의 수평변위를 최소화할 수 있는 파사드리거의 최적위치는 파사드리거의 구속효과에 의한 수평변위 감소량을 극대화함으로서 구할 수 있으며 가새골조와 파사드리거의 휨강성과 전단강성에 의해 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 3가지 형태의 하중, 즉 등분포하중과 삼각분포하중 그리고 구조물 상단에 작용하는 집중하중이 고려되었다. 파사드리거의 최적위치는 무차원 강성변수 의 함수로서 표현되었으며, 1개부터 4개의 파사드리거를 갖는 구조물을 대상으로 최적위치에 대한 도표를 작성하였다. 비록 본 연구에서 제시된 해석방법이 몇 가지의 가정을 기초로 유도되었으나 고층건물의 초기설계단계에서 파사드리거의 최적위치 결정을 위한 비교적 정확한 정보를 제공할 수 있다고 사료된다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 고층 RC 골조구조물의 횡변위를 정량적으로 제어할 수 있는 방안을 제시한다. 이를 위해 수학적인 일반성을 가지면서 큰 규모의 문제도 효율적으로 다룰 수 있는 근사화 개념을 도입하여 횡변위 구속조건식을 설정한다. 아울러 구조부재의 단면특성 관계식을 설정함으로써 설계변수의 수를 줄여주고, 초기에 주어진 단면형상이 최적설계 과정동안 계속 유지된다는 가정을 이용하여 최적설계결과에서 구해진 단면특성에 따라 부재단면크기를 산출하는 방안을 강구한다. 특히 근사화된 횡변위구속조건식을 정식화 하기 위해 동적 변위민감도해석 방안이 고려된다. 이와 같이 제시된 동적 강성최적설계 기법의 효용성을 검토하기 위해 10층과 50층 규모의 삼차원 RC 골조구조물 모델이 고려된다.

파사드리거는 아웃리거 구조시스템에 rms거하는 것으로 구조물의 외곽에 설치되는 파사드리거는 구조물의 내부에 수직으로 설치된 가새골조로부터 분리되어 구조물의 외곽에 설치된다. 따라서 이 시스템은 중앙의 코아에 부착되는 아웃리거와는 달리 사재로 인한 내부 동선의 장애가 발생하지 않는 장점이 있다. 리거의 현재에 인접한 슬래브가 파사드리거와 가새골조 사이의 전단력을 전달하며 가새골조와 파사드리거를 지지하는 기둥 사이의 상호작용을 일으킨다. 이 논문에서는 등분포하중과 삼각분포하중, 그리고 구조물 상단에 집중하중이 작용하고 구조물의 외곽에 여러개의 파사드리거가 설치된 가새골조에 대한 근사해석방법을 제시하였으며, 구조모델들을 이용하여 MIDAS프로그램에 의한 결과와 비교하였고 만족할만한 결과를 얻었다. 본 연구에서 제시된 매트릭스 해석방법은 구조물 상단의 수평변위나 가새골조 하단의 전도모멘트와 같은 구조물의 거동에 대한 파사드리거의 영향을 신속하게 평가할 수 있으며 구조물 상단의 변위를 최소화할 수 있는 파사드리거의 최적위치 결정을 위해 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

최근 우리나라의 대도시에서는 주거와 상업기능을 동시에 갖는 복합용도의 건축물이 많이 건설되고 있는데, 이러한 건물은 대부분 하부골조에서 연층, 약층 또는 비틀림 비정형을 띠게 된다. 본 논문의 목적은 이러한 건물의 지진응답을 실험을 통해 관찰하는 것으로서 1:12 축소모델의 진동대 실험을 통해 다음과 같은 결론에 이르렀다. 1) 구조물의 불확실성으로 인한 우발비틀림을 예측하는 것은 정적해석에 의한 방법보다 동적해석에 의한 방법이 더 타당하였다. 2) 횡운동과 비틀림운동이 연관되어 있을 때, 전도모멘트는 지진방향 뿐만 아니라 지진방향에 수직인 방향으로도 상당부분 작용하였으며, 일반적인 해석프로그램에서 수행하는 모드해석법으로는 이와 같은 거동을 예측하기에 부적절하였다. 3) 모드형상과 BST 다이아그램을 통해 대상구조물과 같은 건물의 주요 진동모드와 파괴양상을 쉽게 예측할 수 있었다.

현재 국내에서는 벽체와 바닥판으로만 구성된 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 사용되고 있다. 또한 청력에 대한 저항이 뛰어나기 때문에 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물이 고층 빌딩의 구조시스템으로 자주 이용된다. 기능적인 이유로 인해 이러한 구조물들의 전단벽에는 하나 또는 여러 개의 개구부가 발생하게 된다. 개구부가 있는 전단벽을 정확하게 해석하기 위해서는 여러 개의 유한요소를 사용하여 구조물을 세분모형화하는 것이 필요하다. 그러나, 전체 구조물을 유한요소로 세분하여 모형화하는 것은 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리를 소요하게 된다. 개구부의 수, 크기, 위치에 상관없이 적용할 수 있는 효율적인 해석기법이 본 논문에서 제안되었다. 제안된 해석기법에서는 슈퍼요소와 부분구조, 행렬응축, 가상보 등을 이용하였고 제안된 해석기법의 효율성을 검증하기 위해 벽식구조물과 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물의 3차원 해석이 수행되었다. 예제구조물의 해석을 통해 제안된 해석기법이 해석시간과 컴퓨터메모리를 크게 감소시키고, 정확한 해석결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.

본 연구는 횡변위 구속조건을 받는 고층철골구조물의 이산형 최적설계를 위해 효율적인 쌍대알고리즘을 제시하고자 한다. 양함수형태의 횡변위 구속조건을 설정하기 위해 가상일의 원리가 적용되면 고층철골조의 설계변수의 수를 줄여주기 위해 쌍대알고리즘내에 단면특성관계식이 추가된다. 이 알고리즘의 검증을 위하여 횡하중을 받는 네 가지 형태의 고층철골조 예제가 제시되며, 반복과정에서 수렴된 최종물량을 기존의 최적설계방법과 비교해 봄으로써 제시된 알고리즘의 효율성이 검토된다.

This study is the result of the survey on perception and anxiety of high - rise buildings in the general public. As a result of the survey, there was insufficient change in awareness before the construction of high - rise buildings such as landmarks was insufficient (before 2015). However, half of the citizens who felt uneasy that high-rise buildings were likely to collapse due to external influences were close. The anxiety was mainly due to the information of the press or the Internet. It is thought that the cause of anxiety comes from touching negative opinions about the high-rise buildings.

In consideration of the point skyscraper dense regions of the country that landfill or soft ground layer, it can be seen that the disaster prevention measures of high-rise structures due to an earthquake of long-period component is an urgent need. Thus, in this study, through the analysis of seismic waves of long period components generated abroad, and to investigate the characteristics of the earthquake, and analyzed the damage case of high-rise structures associated therewith.

In this study, the measurement items for establishing the structural health monitoring for super tall buildings were proposed. The items were classified in level of structure, as a structure level and a member level. The external forces and internal responses are measured at each level to monitor the behavior of structure in real time.