Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
권호 표지

Structural Cost Optimization Techniques for High-rise Buildings Frame Systems Using High-strength Steels

고강도강재를 사용한 건물골조방식 초고층건물의 구조비용 최적화

  • Published : 2009.02.28
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Abstract

Use of high-strength steel members in building of high-rise buildings and large scale structures is expected to increase the effectiveness of structural design by reducing the weight and cost of structures. So far, high-strength steel members have been used in a very limited way because it is hard to select the proper strengths of steel members in a systematic way with the consideration of the structural cost. In this paper, therefore, a structural optimization technique based on Genetic algorithm is developed for effective use of high-strength steel members in structural design of high-rise buildings with the form of building frame system. The stability and efficiency of the technique is evaluated by using to a 35-story building. As a result, a stable and reliable optimal solution was obtained with a difference of 2.63% between individual and mean optimal structural costs.

초고층건물의 구조설계에 고강도강재를 활용하는 것은 수직 부재 크기의 감소로 인한 건축 계획적 측면의 용이성 그리고 골조 물량의 감소로 인한 구조 및 시공 측면에서의 비용적 효율성 등이 예상되지만 적용사례 부족 및 합리적 설계 방법의 부재 등의 이유로 인해 고강도강재는 일부 건축물에서 제한적으로 사용피고 있다. 특히, 많은 부재로 구성되는 초고층 건물에서 강재의 적절한 강도를 고려한 경제적 단면 성능의 결정은 결코 쉬운 일이 아니다. 이러한 이유로 인해 최근 많은 초고층건물들은 콘크리트를 이용하여 계획되거나 시공되고 있다. 그러므로 본 논문에서는 초고층건물 구조설계에서 강재의 적절한 강도와 사용위치를 합리적으로 결정하여 구조비용을 최소화할 수 있는 초고층건물 구조비용 최적화기법을 개발하였다. 개발된 최적설계기법을 건물골조시스템의 35층 건물의 구조 설계에 적용하여 효율성과 적용성을 평가하였다. 적용 결과, 제안된 최적설계기법은 설정된 제약조건을 만족시키며 최적의 구조비용을 안정적으로 산출할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Keywords

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