The energy dissipation of inverted V-type eccentric steel braced frames can be achieved through the yielding of a slit link, through yielding of a number of strips between slits when the frame is subjected to inelastic cyclic deformation. On the other hand, the development of seismic resistance system without residual deformation is obtained by applying the superelasdtic shape memory alloy (SMA) material into the brace and link elements. This paper presents results from a systematic three-dimensional nonlinear finite element analysis on the structural behavior of the eccentric bracing systems subjected to cyclic loadings. A wide scope of structural behaviors explains the horizontal stiffness, hysteretic behaviors, and failure modes of the recentering eccentric bracing system. The accurate results presented here serve as benchmark data for comparison with results obtained using modern experimental testing and alternative theoretical approaches.

Seismic design of braced frames that simultaneously considers economic issues and structural performance represents a rather complicated engineering problem, and therefore, a systematic and well-established methodology is needed. This study proposes a multi-objective seismic design method for an inverted V-braced frame with suspended zipper struts that uses the non-dominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II). The structural weight and the maximum inter-story drift ratio as the objective functions are simultaneously minimized to optimize the cost and seismic performance of the structure. To investigate which of strength- and performance-based design criteria for braced frames is the critical design condition, the constraint conditions on the two design methods are simultaneously considered (i.e. the constraint conditions based on the strength and plastic deformation of members). The linear static analysis method and the nonlinear static analysis method are adopted to check the strength- and plastic deformation-based design constraints, respectively. The proposed optimal method are applied to three- and six-story steel frame examples, and the solutions improved for the considered objective functions were found.

철골 중심가새골조의 경우 접합비용의 절감을 위해 가새가 설치된 스팬을 제외한 기둥들은 통상 중력기둥으로 설계된다. 따라서 중력기둥이 미치는 P-{\Delta} 효과를 내진성능 평가에 적절히 반영할 필요가 있다. 본 연구에서는 철골 중심가새골조의 중력기둥이 유발하는 P-{\Delta} 효과를 가상의 의지기둥(leaning column) 개념에 의해 간편하게 모델링할 수 있는 해석기법을 예시하였다. 역V형 가새골조를 사례로 하여 FEMA 273의 비선형정적해석법에 의한 내진성능평가를 수행하고 동적 P-Δ 증폭계수 적용에 있어서의 문제점을 지적하였다. 본 연구의 결과에 의할 때 P-{\Delta} 효과는 중심가새골조의 내진성능평가에 무시할 수 없는 영향이 있는 것으로 밝혀졌다. 아울러 기존연구에서 제시된 인장보강재에 의한 역V형 가새골조의 보강법은 내진성능향상에 매우 효과적임을 확인하였다.

본 논문에서는 현행 내진설계방법에 따라 설계된 역V형 보통 가새골조 (OCBF)의 비선형 정적 해석을 수행하고, 그 결과를 바탕으로 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수 및 변위 증폭계수 등을 산정하였다. 해석결과에 따르면 대부분의 해석모델에서 현행 내진설계 기준에서 제시한 값보다 작은 초과강도계수 및 반응수정계수 값을 가지는 것으로 나타났다. 그러나 수직 보강 기둥 (zipper column)으로 가새를 보강한 경우 초과강도계수 및 반등수정계수는 보통 가새 구조물에 비하여 상당히 증가하는 것으로 나타났다.

초과강도계수와 연성계수는 현행 내진기준에서 사용되는 반응수정계수를 결정하기 위한 두 가지 중요한 계수이다. 본 논문에서는 다양한 층수 및 경간을 갖는 역V형 특수 중심가새골조의 비선형 정적 해석을 수행하여 초과강도계수와 연성계수를 구하고 이를 이용하여 반응 수정계수를 산정하였다. 해석결과에 따르면 저층 구조물의 경우 IBC-2000에서 제시한 값보다 큰 반응수정계수 값을 가지며, 중층 이상의 경우 기준에서 제시한 값보다 작은 값으로 나타났다. 또한 초과강도계수와 연성계수는 구조물의 높이가 감소할수록, 스팬의 길이가 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다.

철골구조에서 지진력 저항시스템으로 많이 사용되고 있는 가새골조시스템은 중심가새골조(Concentrically Braced Frames, CBF)와 편심가새골조(Eccentrically Braced Frames, EBF)로 구분하여 KBC2009 건축구조기준에서는 서로 다른 반응수정계수를 적용하여 설계하도록 되어있다. 현행 내진설계기준에서 편심가새골조에 대하여 링크 타단 접합부의 종류에 따라 모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수는 R=8, 비모멘트 저항접합일 경우 반응수정계수 R=7로 적용하여 설계하도록 규정하고 있을 뿐 편심길이의 영향을 고려하지 않고 있다. 본 연구에서는 편심가새골조 중에서 역V형가새골조를 대상으로 비탄성 거동을 파악한 다음 편심길이에 따른 반응수정계수를 산정하여 내진설계 기준에서 제시한 값과 비교한 결과 편심가새골조에 대하여 동일한 반응수정계수를 적용하는 것은 적절하지 않음을 확인하였다.