When the center of stiffness and the center of mass of the structure differ under the seismic load, torsion is caused by eccentricity. In this study, an analysis model was modeled in which the positions of the core and the plane rotation axis of a 60-story torsional atypical structure with a plane rotation angle of 1 degree per floor were different. The structural behavior of the analysis model was analyzed, and the earthquake response behavior of the structure was analyzed based on the time history analysis results. As a result, as the eccentricity of the structure increased, the eccentricity response was amplified in the high-rise part, and the bending and torsional behavior responses were complex in the low-order vibration mode. As a result of the analysis, the maximum displacement and story drift ratio increased due to the torsional behavior. The maximum story shear force and the story absolute maximum acceleration showed similarities for each analysis model according to the shape of the vibration mode of the analysis model.

In this paper, a twisted shape structure with an elevation form favorable to the resistance of vibration caused by wind loads is selected from among the forms of high-rise buildings. The analytical model is a square, triangular, and hexagonal plane with a plane rotation angle of one degree from 0 to 3 degrees per each story. As a result of the analysis, as the twist angle increased, story drift ratio is increased. Responses with different eccentricity rates were shown by analytical models. Therefore planar shapes designed symmetrically to the horizontal axis of X and Y are considered advantageous for eccentricity and torsion deformation. In the case of the bending moment of the column, the response was amplified in the column supporting the base floor, the roof floor, the floor in which the cross-section of the vertical member changes, and the floor having the same number of nodes as the base floor. Finally, the axial force response of the column is determined to be absolutely affected by the gravity load compared to the lateral load.

In this study, the seismic response is investigated by using a relatively low-rise building under torsion-prone conditions and three seismic loads with change of the location of the seismic isolation system. LRB (Lead Rubber Bearing) was used for the seismic isolator applied to the analytical model. Fixed model without seismic isolation system was set as a basic model and LB models using seismic isolation system were compared. The maximum story drift ratio and the maximum torsional angle were evaluated by using the position of the seismic layer as a variable. It was confirmed that the isolation device is effective for torsional control of planar irregular structures. Also, it was shown that the applicability of the midstory seismic isolation system. Numerical analyses results presented that an isolator installed in the lower layer provided good control performance for the maximum story drift ratio and the maximum torsional angle simultaneously.

막 구조물은 연성의 막에 초기 장력을 주고 외관의 강성을 늘림으로써 외부하중에 안정된 형태를 유지하는 구조물로 두께를 얇게 하여 대공간 구조에 많이 채택된다. 이러한 막 구조는 자유로운 곡선을 표현할 수 있는 특성이 있어, 구조적 형태의 선정은 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 넙스를 기저함수로 하는 비정형 곡면으로 형상을 표현하고, 최적의 곡면 형상 탐색을 위한 대변형 결과값 도출을 위해 기하학적 비선형을 고려한 유한요소해석법을 제안하였다. 또한, 형상 탐색 결과로 나타난 곡면의 형상 근사화의 최소화를 위해 유한 요소망으로 표현된 최종 형상을 다시 넙스로 구현하는 인터페이스 기법을 제안하여, 비정형 막 구조물의 최적 곡면을 표현하였다.

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.

임의의 층에서 평면적에 큰 차이를 보이는 3차원 비정형 setback 구조물의 지진 거동 특성과 지진 거동 특성에 미치는 바닥 슬래브의 면내 변형 효과를 연구하였다. 비정형 setback 구조물의 전반적인 지진 거동 특성을 분석하기 위하여 베이스 부분의 평면적과 타워 부분의 평면적의 비(Rs)와 단(setback) 발생 위치(Ls)등을 매개 변수로 사용하였다. 48개의 비정형 setback 구조물들에 대한 해석 결과로부터 정형 구조물과 달리 setback 구조물의 경우에 단(setback) 발생 위치 근방에서 매우 급격한 층 전단력의 변화가 일어남을 알 수 있었다. 바닥슬래브의 면내 변형이 구조물의 지진 거동에 미치는 영향은 횡방향 저항 요소의 배치에 따라 크게 좌우되며 횡방향 저항 요소들간의 강성의 차이가 심하게 나타나는 전단벽-프레임 시스템의 경우에 더욱 두드러지게 나타남을 알 수 있다. 바닥슬래브의 면내 변형은 구조물이 받게 되는 밑면 전단력을 감소시키며 특히 Ls=0.1인 프레임-전단벽 시스템에서 두드러진다. 또한 바닥슬래브의 면내 변형은 전단벽이 설치된 프레임에 대해서는 층 전단력의 감소 효과를 가져오고 전단벽이 설치되지 않은 프레임에 대해서는 층 전단력의 증가 현상을 가져온다. 또한 횡방향 강성의 차이로 발생한 베이스 부분과 타워 부분에서의 바닥슬래브의 면내 변형으로 인하여 모든 층의 층 변위가 크게 증가됨을 알 수 있다.

입면의 형태가 임의의 층에서 큰 차이를 보이는 3차원 비정형 setback 구조물의 동적 거동 특성과 이들 구조물의 동적 거동에 미치는 바닥 슬래브의 면내 변형 효과를 분석하였다. 비정형 setback 구조물의 전반적인 동적 거동특성을 분석하기 위하여 베이스 부분의 평면적과 타워 부분의 평면적 비(R?), setback 발생위치(L?)등을 매개 변수로 사용하였다. 48개의 비정형 setback 구조물들에 대한 해석 수행 결과 setback 구조물은 정형 구조물에 비해 횡방향 1차 모드의 유효 모드 중량(effective modal weight)이 작게 나타나는 경향을 보이기 때문에 setback 구조물의 동적 거동을 파악하기 위해서는 등가 정적 해석법 대신에 동적 해석을 수행할 필요가 있음을 알 수 있었다. 바닥슬래브의 면내 변형은 보다 긴 구조물의 고유 진동 주기값을 가져오며 모드 순서 및 모드 형상에도 변화를 준다. 이러한 사실은 바닥슬래브의 면내 변형으로 인하여 횡방향 저항 요소들간의 전단력 분포와 층 변위가 영향을 받을 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 현상은 횡방향 저항 요소들간의 강성 차가 심한 프레임-전단벽 시스템에서 두드러지게 나타난다.

최근 다양한 평면 형태의 건물이 늘어나면서 질량중심과 강성중심이 일치하지 않는 수평 비정형 구조물이 증가하고 있다. 이러한 수평 비정형 구조물은 지진 발생 시 비틀림 변형을 유발하여 예상하지 못한 지진 피해가 발생하므로 수평 비정형 구조물의 거동을 예측하는 것이 중요하다. ASCE/SEI 7-10에서는 수평 비틀림 비정형 구조물에 대해서 추가적인 기준을 적용하여 설계를 수행하도록 요구하고 있다. 본 연구에서는 지진 발생 시 편심의 영향을 평가하기 위하여 높이가 3층인 정형과 비정형 철골 모멘트 골조의 지진응답평가를 수행하였다. 정형구조물은 ASCE/SEI 7-10에 따라 응답스펙트럼해석법을 이용한 내진설계를 수행하였다. 그리고 비정형 구조물은 모멘트골조의 위치를 조정하여 편심을 갖도록 모델링하였다. 대상 구조물의 지진하중에 대한 해석을 수행하기 위하여 FEMA P695에서 사용된 원거리 지진기록 중 3가지 지진 데이터를 선정하여 탄성시간이력해석을 수행하였다. 대상 구조물의 층간변위비를 비교해본 결과, 정형과 비정형 구조물의 층간 변위비는 3층에서는 유사하였지만 1층에서 큰 차이를 보였다. 이를 통해 지진이 발생하였을 때, 편심의 영향이 층마다 다르다는 사실을 알 수 있었다.