Efficient Three Dimensional Analysis of High-Rise Shear Wall Building with Openings

The box system that is composed only of reinforced concrete walls and slabs we adopted on many high-rise apartment buildings recently constructed in Korea. And the framed structure with shear wall core that can effectively resist horizontal forces is frequently adopted for the structural system for high-rise building structures. In these structures, a shear wall may have one or more openings for functional reasons. It is necessary to use subdivided finite elements for accurate analysis of the shear wall with openings. But it would take significant amount of computational time and memory if the entire building structure is subdivided into a finer mesh. An efficient analysis method that can be used regardless of the number, size and location of openings is proposed in this study. The analysis method uses super element, substructure, matrix condensation technique and fictitious beam technique. Three-dimensional analyses of the box system and the framed structure with shear wall core having various types of openings were performed to verify the efficiency of the proposed method. It was confirmed that the proposed method have outstanding accuracy with drastically reduced time and computer memory from the analyses of example structures.

개구부가 있는 고층 벽식 구조물의 효율적인 3차원 해석

현재 국내에서는 벽체와 바닥판으로만 구성된 벽식 구조형식의 아파트 건물이 많이 사용되고 있다. 또한 청력에 대한 저항이 뛰어나기 때문에 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물이 고층 빌딩의 구조시스템으로 자주 이용된다. 기능적인 이유로 인해 이러한 구조물들의 전단벽에는 하나 또는 여러 개의 개구부가 발생하게 된다. 개구부가 있는 전단벽을 정확하게 해석하기 위해서는 여러 개의 유한요소를 사용하여 구조물을 세분모형화하는 것이 필요하다. 그러나, 전체 구조물을 유한요소로 세분하여 모형화하는 것은 막대한 해석시간과 컴퓨터 메모리를 소요하게 된다. 개구부의 수, 크기, 위치에 상관없이 적용할 수 있는 효율적인 해석기법이 본 논문에서 제안되었다. 제안된 해석기법에서는 슈퍼요소와 부분구조, 행렬응축, 가상보 등을 이용하였고 제안된 해석기법의 효율성을 검증하기 위해 벽식구조물과 전단벽 코어를 갖는 입체골조구조물의 3차원 해석이 수행되었다. 예제구조물의 해석을 통해 제안된 해석기법이 해석시간과 컴퓨터메모리를 크게 감소시키고, 정확한 해석결과를 얻을 수 있음이 확인되었다.