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학위논문 동서

3次元 複合構造物의 建物形狀에 따른 地震應答에 관한 硏究

박대운

부산: 東亞大學校 2001

vii, 55장: 삽도; 26cm

학위논문(석사) 동아대학교 대학원: 건축공학과, 2001

영문초록 : Upper wall-lower frame complex structures having setbacks are vertically irregular structures which have significant physical discontinuities in configuration or in their force-resisting systems. Those structures in many instances constitute a degree of irregularity that requires special consideration of the structure's dynamic behavior in order to obtain a reasonable distribution of seismic load. Dynamic responses generally depend on it's type of plan, vertical shape, lateral-force-resisting system and so on. It is impossible to predict all seismic response characteristics exactly for seismic design. But, investigating tendency of dynamic behavior changes and internal forces of those structures with shape parameters can offer basic and important concepts for seismic design. Therefore, the objective of this paper is to investigate the tendency of change in fundamental vibration period, base shear and seismic force as well as the concentration of member forces with respect to building's shapes. The conclusions of this study are as follows; (1) As the width of structure is shorter and its height is longer, the fundamental period is getting longer. But, it has no relation with type of its plan. If the height of lower frame structure is not high, its effect to fundamental period is not large. Besides, If the setback ratio is imposed limit of under 2.0, the fundamental period decreases about 10%. On the other hand, if the setback ratio is over 2.0 the lower-frame have little effect on dynamic behaviors. (2) Eigenvalue analysis gives a period longer than domestic code period, and the gap of two periods increase as the structure height is getting longer. (3) The distribution of seismic force is very different with two analysis methods(equivalent lateral force analysis and dynamic analysis). In lower frame, story forces evaluated by response spectrum analysis is larger than the value based on equivalent later force analysis, whereas equivalent lateral force analysis gives a larger story force in upper wall structure. It is considered that the dynamic behavior of vertical irregular complex structure is affected by higher modes as well as first mode. (4) In columns and walls which are connected to rigid transfer story and firm ground, the internal forces are concentrated and getting larger Also this concentration is deepened when the seismic load applied with vertical load as well. / 한글초록 : 근래 들어 도심지 한복판에 고층 주상복합건물(30층 이상)이 잇따라 건설되고 있다. 이런 주상복합건물들은 상·하부 용도에 따라, 상부는 벽식구조 하부는 골조로 이루어진 경우가 대부분이다. 상부벽식-하부골조 복합구조물의 경우, 여러 가지 수직 비정형성-중량 비정형성, 강성 비정형성, 기하학적 비정형성-을 갖고 있는 것이 보통이다. 뿐만아니라, 고층구조물의 경우 저층구조물에 비해 상대적으로 고차모드의 영향이 커짐에 따라, 1차모드만을 고려하는 등가정적해석에 의한 결과는 동적해석에 비하여 많은 오차를 낳을 수 있다. 이와 같은 수직 비정형 구조물은 지진에 대해 매우 불리하고 복잡한 거동을 하게 되여, 지진응답특성들을 정확히 설계에 반영하기가 매우 어렵기 때문에, 보다 실용적인 내진설계를 위한 많은 연구들이 이루어지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 수직 비정형 복합구조물의 특성을 나타낼 수 있는 여러 가지 건물형상변수 및 setback비율에 따라 변수해석을 수행하여 동적 거동의 변화양상을 살펴보았다. 아울러, 수직하중에 지진하중이 부가적으로 가해지는 3차원 유한요소 모델에 대해 부재력들이 어떻게 변화되고 집중되는지를 분석하여 그 특성을 파악하였다. 이와 같은 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 구조물이 세장할수록 즉, 상부구조 평면길이(B)가 작을수록, 구조물 전체 높이(H)가 높을수록 기본진동주기는 길어진다. 그러나, 내부 평면타입과는 큰 관계가 없는 것으로 나타난다. 그리고, setback 비율이 1.0에서 2.0 까지는 기본진동주기가 약 10%정도까지 감소하지만, setback비율이 2.0 이상인 경우에는 양 단부쪽 길이(W-2×B)의 하부골조가 동적거동에 미치는 영향은 작은 것으로 판단된다. 2. 고유치해석과 규준의 약산식에 의한 진동주기를 비교할 때, 해석치가 다소 크게 나타나고, 고층일수록 그 차이가 점점 증가한다. 또한, 복합구조물에 대한 2000년 규준식의 적용에 있어서, 전단벽구조보다는 기타구조에 대한 규준식을 적용하는 것이 보다 적합한 것으로 판단된다. 3. 해석법에 따른 층지진하중의 분포를 살펴보면, 하부골조에서는 동적해석에 의한 지진하중이 크게 나타나나, 상부벽식에서는 반대로 등가정적해석에 의한 결과가 더 큰 분포를 보인다. 이것은 수직 비정형성을 갖는 상부벽식-하부골조 복합구조물의 동적거동이 1차모드 뿐만아니라 고차모드의 영향을 크게 받고 있는 성격에 기인한 것으로 판단된다. 4. 상대적으로 강성이 높은 전이층과 지반에 연결된 기둥, 벽체들에는 부재력 집중현상이 나타나며, 지진하중이 작용할 경우 이 부재력 집중현상은 더욱 심화된다. 또한, 지진하중은 특정부분의 부재력 크기에 많은 영향을 줄 수 있다.

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