An Efficient Structural Analysis of Multistory Buildings

고층건물의 효율적인 구조해석

The prediction of the exact behavior of multistory building is one of the most complicated problem encountered in structural engineering practice. An efficient computer method for the three dimensional analysis of building structures is presented in this paper. A multistory building is idealized as an assemblage of a series of rectangular plane frames interconnected by rigid floor diaphragms. The matrix condensation technique is employed for the reduction of degrees of freedom, which results in a significant saving in computational efforts and the required memory size. Kinematical approach was used to assemble condensed stiffness matrices of plane frames into a three dimensional stick model stiffness matrix. The static analysis follows the modified tridiagonal approach. Since this procedure utilizes the condensed stiffness matrix of the structure, the dynamic equations of motion for the story displacement are developed by assigning proper mass for each story. Analysis results of several example structures are compared to those obtained by using the well-known SAP IV for verification of the accuracy and efficiency of the computer program PFS which was developed utilizing the method proposed in this study. The analysis method proposed in this study can be used as an efficient and economical means for the analysis of multistory buildings.

고층 건물의 정확한 거동을 구하기 위한 구조 해석은 컴퓨터 적용의 중요한 분야로 취급되어 왔다. 본 논문에서는 건축구조물에 대한 3차원적인 해석방법을 연구하였다. 이 해석 방법은 건물을 각각의 독립된 프레임의 조합체로 보고 해석하므로 매우 효율적이며, 건물의 3차원적인 거동에 관한 고려는 건물이나 하중이 대칭이 아닐 때는 특히 중요하다. 그리고 matrix condensation 기법을 이용함으로써 컴퓨터의 용량과 해석 시간이 상당히 절약되므로 매우 경제적이다. 본 논문의 건물 구조해석 컴퓨터 프로그램 PFS의 정확성과 효율성을 증명하기 위해 여러가지 예제들에 대해서 SAPIV 에 의한 해석 결과와 비교하였다. 그러므로, 본 논문에서 제안한 해석방법은 고층 건물의 구조 설계에서 매우 효율적이라 할 수 있다.