Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
권호 표지

Wind Tunnel Test Study on the Characteristics of Wind-Induced Responses of Tall Buildings with Openings

중공부(中空部)를 가진 고층건축물(高層建築物)의 풍응답(風應答) 특성(特性)에 관한 풍동실험(風洞實驗) 연구(硏究)

  • 김동우 (금오공과대학교 산학협력단) ;
  • 길용식 (금오공과대학교대학원) ;
  • 하영철 (금오공과대학교 건축학부)
  • Received : 2005.02.14
  • Accepted : 2005.08.10
  • Published : 2005.08.27
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Abstract

The excessive wind-induced motion of tall buildings most frequently result from vortex-shedding-induced across-wind oscillations. This form of excitation is most pronounced for relatively flexible, lightweight, and lightly damped high-rise buildings with constant cross-sections. This paper discusses the aerodynamic means ofmitigating the across-wind vortex shedding induced in such situations. Openings are added in both the drag and lift directions in the buildings to provide pressure equalization. Theytend to reduce the effectiveness of across-wind forces by reducing their magnitudes and disrupting their spatial correlation. The effects of buildings with several geometries of openings on aerodynamic excitations and displacement responses have been studied for high-rise buildings with square cross-sections and an aspect ratio of 8:1 in a wind tunnel. High-frequency force balance testshave been carried out at the Kumoh National University of Technology using rigid models with 24 kinds of opening shapes. The measured model's aerodynamic excitations and displacement were compared withthose of a square cylinder with no openings to estimate the effectiveness of openings for wind-induced oscillations. From these results, theopening shape, size, and location of buildings to reduce wind-induced vortex shedding and responses were pointed out.

강풍으로 유발되는 고층건축물의 풍진동은 주로 와류에 의한 풍직각방향의 진동에 의하여 발생한다. 이러한 진동은 단면형상이 일정한 유연하고, 경량이며, 경감쇠인 고층건축물인 경우 가장 심하게 발생한다. 본 논문은 와류에 기인한 풍직각방향의 진동을 저감시키기 위한 공역학적인 방법을 논한 것이다. 항력 및 횡력방향의 압력을 균등화하고 또한 양방향의 공간적인 간섭을 분산시키고, 풍직각 방향으로 작용하는 풍력의 크기를 효율적으로 감소시키기 위하여 건축물의 풍방향 및 풍직각방향에 중공부를 설치하였다. 실험모형은 모두 형상비가 8:1이 되도록 하였고, 중공부의 형상은 2종류, 크기는 2종류, 위치는 6종류로 변화시킨 총 24종류의 모형을 제작하여 풍력실험을 실시한 후 각 모형에 대한 풍방향 및 풍직각방향의 변위응답특성을 조사하였다. 최종적으로 중공부를 가진 모형의 효율성을 분석하기 위하여 중공부를 가진 모형에 대한 결과를 중공부가 없는 정사각형 각주의 변위응답 특성과 비교 분석하여 중공부의 형상 변화, 크기 변화, 위치 변화에 따른 풍진동의 저감효과의 정도를 정량적으로 규명하였다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 금오공과대학교

References

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