Characteristics of Building Structural System with IsoTruss® Grid

Recently, unconventional high-rise building shapes have attracted attention as a landmark of metropolitan cities and the search for innovative building forms in architecture is ongoing. In this study, $Isotruss^{(R)}$ grid(ITG) used in smaller scale structures was applied to building structural systems and its structural performance was examined. The structural behavior of an ITG was compared with that of a diagrid structure as a reference structure. The stiffness-based design method of the diagrid system was used for the preliminary design stage of member sizing in an ITG. The structural design of 16, 32, and 48-story buildings was carried out for the two systems with the same size. The angle of the inclined columns for ITG and diagrid was $59^{\circ}$ and $68.2^{\circ}$, respectively. The lateral stiffness, steel tonnage of the exterior frame, axial strength ratio, story drift ratio, and natural frequency of the two systems were compared. Based on the analysis result of 6 buildings, the two systems had similar structural capacity; 93.3% and 88.7% of the lateral load was carried by the perimeter frame in the ITG system and diagrid system, respectively. This suggests that the ITG system is better in arranging core columns. Therefore, the proposed ITG system has not only a unique façade, but also substantial structural capacity equivalent to the existing system.

IsoTruss® 그리드를 적용한 건물구조시스템의 특성

본 최근 기존의 모습과는 다른 고층건물의 형태가 대도시에서 랜드마크로서 주목을 끌고 있으며 혁신적인 건물형태에 대한 탐색은 건축분야에서 지속적으로 이루어질 것이다. 본 연구에서는 소규모의 구조체에 활용되고 있는 $Isotruss^{(R)}$ 그리드를 건물의 외주골조에 적용하여 구조적 성능을 검토하였다. 구조적 거동을 비교하기 위해 다이아그리드 구조시스템을 준거로 하였다. 동일한 규모의 16층, 32층, 48층 건물을 두가지의 구조시스템으로 설계하였다. 아이소트러스 그리드 구조 부재의 선정은 예비적 설계단계로 생각하여 다이아그리드의 강성에 기준한 설계방법을 이용하였다. 경사기둥의 각도로 아이소트러스 구조는 $59^{\circ}$, 다이아그리드 구조는 $68.2^{\circ}$로 하였다. 횡강성, 철골량, 외부골조의 횡력 부담비율, 기둥의 축력 강도비, 고유 진동수를 비교하였다. 6개의 건물 모델을 해석한 결과 두 구조시스템의 구조적 성능은 유사하나 외주골조의 횡하중 분담율이 아이소트러스 그리드 구조가 93.3%로 다이아그리드 구조의 88.7% 보다 약간 커서 코어 기둥의 배치에 있어 유리하다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 아이소트러스 그리드 시스템은 입면형태가 독특할 뿐만 아니라 기존의 구조시스템과 동등한 구조적 성능을 보유한 것으로 보인다.