Abstract
The perimeter structure in high-rise buildings, which plays a major role in resisting lateral forces, is generally formed by the orthogonal placement of the beam and column, but currently various grid patterns are implemented. In a previous study, the adaptability of the $IsoTruss^{(R)}$ grid (ITG) as a perimeter structure was examined. In this study, a method of estimating the required cross sectional area of a member in a preliminary design is proposed. The members of the perimeter structure are placed in three planes, perpendicular (PPR), parallel (PPL) and oblique (POQ) to the lateral loading, and the stiffness of the members in the POQ was taken into account by projecting them onto the PPL or PPR. Three models are established for member size zoning through the height of the building, in order to investigate the effect of the shear and moment in the calculation of the required cross sectional area. To examine the effectiveness of this study, a 64-story building is designed and analyzed. The effect of the member size zoning was examined by comparing the maximum lateral displacement, required steel amount, and axial strength ratio of the columns. Judging from the maximum lateral displacement, which was 97.3% of the allowable limit, the proposed formula seems to be implemental in sizing the members of an ITG structure at the initial stage of member selection.
고층건물에서 횡력 저항의 주된 역할을 하는 외주골조는 기둥과 보를 직교시켜 구성하는 것이 일반적이었으나 최근 다양한 그리드형태의 부재배치가 이루어지고 있다. 선행연구에서는 아이소트러스 그리드를 고층건물의 외주골조로 적용한 구조적 적합성이 검토되었다. 본 연구에서는 $IsoTruss^{(R)}$ 그리드(ITG) 구조의 예비단계 설계시 외주골조 부재의 소요단면적 산정방법을 제안하였다. 모듈의 변형과 하중과의 평형조건, 허용 횡변위, 그리고 건물의 휨변형 대 전단변형의 비를 변수로 하여 소요단면적을 유도하였다. ITG 구조에서 외주골조의 부재는 횡하중에 직각인 평면(PPR), 평행한 평면(PPL), 경사진 평면(POQ)에 배치되는데 POQ에 배치된 부재는 PPR 또는 PPL에 투영시켜 부재의 강성을 반영하였다. 소요단면적은 모듈에 작용하는 전단력과 모멘트에 의해 영향을 받는데 부재사이즈 조닝을 달리하여 3가지 모델을 비교하였다. 본 연구의 효용성을 검증하기 위해 64층 건물을 설계하여 해석하였다. 최대 횡변위, 철골량, 기둥의 축력강도비를 비교분석하여 부재사이즈 조닝의 효과를 알아보았다. 제안식을 이용한 횡변위가 제한치의 약 97.3%로 나와 제안식을 설계 초기단계에서 부재사이즈의 선정에 유용하게 적용할 수 있다.
