• 국제초고층학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.17-32
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• 2018

This paper explores the function of a structural skin with an embossed surface applicable to use for tall building structures. The major diagrid system with a secondary embossed surface structure provides an enhanced perimeter structural system by increasing tube section areas and reduces aerodynamic loads by disorienting major organized structure of winds. A parametric study used to investigate an optimized configuration of the embossed structure revealed that the embossed structure has a structural advantage in stiffening the structure, reducing lateral drift to 90% compared to a non-embossed diagrid baseline model, and results of wind load analysis using computational fluid dynamics, demonstrated the proposed embossed system can reduce. The resulting undulating embossed skin geometry presents both opportunities for incorporating versatile interior environments as well as unique challenges for daylighting and thermal control of the envelope. Solar and thermal control requires multiple daylighting solutions to address each local façade surface condition in order to reduce energy loads and meet occupant comfort standards. These findings illustrate that although more complex in geometry, architects and engineers can produce tall buildings that have less impact on our environment by utilizing structural forms that reduce structural steel needed for stiffening, thus reducing embodied $CO^2$, while positively affecting indoor quality and energy performance, all possible while creating a unique urban iconography derived from the performance of building skin.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.307-317
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• 2011

본 논문은 강풍대이면서 약진대에 위치하는 내풍설계된 초고층건물이 경험할 수 있는 잠재적 지진에 대한 내진성능평가를 통해서 탄성내진설계의 가능성을 검토하는 것이다. 최근에 가장 각광받고 있는 구조시스템인 초고층 철골대각가새골조를 내풍설계하고, 내풍설계과정에서 상당한 시스템초과강도가 유입됨을 확인하였다. 초고층 철골대각가새골조에 대하여 다양한 지반조건에 따른 응답스펙트럼해석과 내진성능평가를 수행하였다. 우리나라와 같이 강풍대에 위치하면서 약진대에 속하는 환경하에서 세장비 5.2이상의 초고층 철골대각가새골조는 500년 재현주기 지진동에 대해서는 탄성저항할 수 있음을 보여주었고, 세장비 6.9의 초고층 철골대각가새골조는 2400년 재현주기 지진동에 대해서도 탄성설계가 가능함을 확인하였다. 500년 재현주기 지진동에 대해서 초고층 철골대각가새골조는 부재수준에서 지반조건에 관계없이, 2400년 재현주기 지진동에 대해서도 $S_E$지반을 제외하고는 세장비 5.2이상의 모델에서 모두 "즉시거주" 수준을 나타내었다. 시스템수준에서 초고층 철골대각가새골조는 500년 재현주기 지진동에 대해서 세장비 5.2이상의 모델은 $S_A$와 $S_B$지반에서는 즉시거주, $S_C{\sim}S_E$ 지반에서는 "인명안전" 수준을 나타내었다. 2400년 재현주기 지진동에 대해서는 500년 재현주기보다 한 단계 낮은 내진성능수준을 보여주었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.375-384
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• 2009

효과적인 횡력저항 시스템중에 하나인 다이아그리드 구조 시스템의 사용이 늘어나고 있다. 하지만 다이아그리드 노드의 바람 및 지진에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 한계가 있다. 특히 용접특성의 반영이 어려운데, 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조적 거동을 알아보기 위해 실제부재의 5분의 1로 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 주요 부위의 용접방법, 설계상세등 5가지 변수에 대하여 총 네 개의 실험체를 제작했다. 한쪽 가새부재에는 압축력을, 다른 쪽 가새부재에는 인장력을 가하는 반복가력 실험을 수행했다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 인장력과 부가모멘트에 의한 파괴와 인장력만에 의한 용접부의 파단으로 나뉜다. 용접방법과 설계상세에 따른 초기강성, 항복강도의 차이는 없었다. 용접방법에 따른 파괴 형상의 차이가 있었으며 설계상세는 에너지 흡수능력에 영향을 미쳤다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.79-88
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• 2011

근래에 들어와서 3T (Twisted, Tapered, Tilted)로 대별되는 비정형 초고층 건축물이 다수 계획되고 있다. 이러한 비정형 초고층 건물을 위해서 구조적인 효율성 및 조형성 때문에 다이어그리드 구조시스템이 현재까지 가장 널리 사용되고 있는 구조시스템 중의 하나이다. 건축적인 조형미 등의 이유로 경사진 비정형 초고층 건물에 대한 계획안이 다수 발표되고 있으며 다수의 구조물들이 다이어그리드 구조시스템을 활용하고 있다. 경사진 비정형 초고층 건물은 횡하중뿐만 아니라 자중에 의해서도 횡방향 변위가 발생한다. 따라서 정형적인 초고층 건물보다 횡방향 응답을 저감시카는 젓이 더 중요한 문제로 대두된다. 본 연구에서는 경사진 다이어그리드 비정형 초고층 건물의 지진응답을 저감시키기 위하여 스마트 TMD를 적용하였고 그 제어성능을 평가하였다. 스마트 TMD를 구성하기 위하여 MR 감쇠기를 사용하였으며 스마트 TMD는 그라운드훅 제어알고리즘을 사용하여 제어하였다. 100 층의 예제구조물에 대하여 제어를 하지 않은 경우와, 일반적인 TMD를 사용한 경우, 그리고 스마트 TMD를 사용하여 제어한 경우를 비교 검토하였다. 수지해석결과 스마트 TMD가 변위 응답 제어에는 우수한 성능을 나타냈지만 가속도응답제어에는 효과적이지 못했다.

• 한국디지털건축인테리어학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.67-75
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• 2012

The damage of greenhouse has been increasing due to frequent collapse of frame in greenhouse caused by the heavy snow and strong wind. But, greenhouses are constructed by steel tube members of pipe style and pin connection of them, so these greenhouses are very weak. Therefore, this study was carried out to find the type of member section and structural frame system in stress tolerant greenhouses. The modeling types for analysis were designed in accordance with structural frame configuration and member section in greenhouse. These types of models, which are existing type, diagrid type, symmetric and asymmetric section type of frame member in greenhouse were classified. Displacement analysis varying the vertical and horizontal loads for a series of models was carried out. As a result of this paper, it was verified that the structural frame configuration of diagrid type and asymmetric type of member section is better than existing type in the frame of greenhouses against snow loads and wind loads.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.69-77
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• 2013

초고층 건물의 구조설계시 풍하중에 의한 횡방향 변위를 적절한 값 이내로 줄이는 것이 가장 중요한 문제 중에 하나이다. 이를 위해서 추가적인 감쇠기 및 진동제어장치를 사용하는 방법이 일반적으로 고려되고 있다. 이 때 일반적으로 구조물의 특성은 변화없이 추가되는 제어장치에 대해서만 최적설계를 수행하게 된다. 본 연구에서는 구조물과 스마트 제어장치의 다목적 통합 최적화를 통하여 추가되는 스마트 제어장치로 인하여 구조물의 물량을 줄일 수 있는 가능성을 검토하였다. 이를 위하여 다이어그리드 구조시스템이 적용된 60층 초고층 건물을 예제 구조물로 선택하였고, 인공 풍하중에 대한 풍응답을 검토하였다. 스마트 제어장치로는 TMD에 MR 감쇠기를 설치한 스마트 TMD를 사용하였다. 구조물의 응답과 구조물량 및 제어장치의 용량을 동시에 줄이는 것이 필요하므로 본 연구에서는 다목적 유전자알고리즘을 적용하였다. 수치해석결과 제어성능목표를 만족시키면서 구조물의 물량과 제어장치의 용량을 적절하게 줄일 수 있는 다양한 설계 최적안을 얻을 수 있었다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.31-39
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• 2022

The seamless integration of the architecture and structure of a tall building plays a key role in establishing a recognizable and iconic design. The structural system developed for Shenzhen Rural Commercial Bank Headquarters (SRCBH) utilizes enhanced structural innovations unique to the tower's geometry to improve structural and sustainability performance. SRCBH utilizes a steel diagrid system pulled outside of the enclosure line with diaphragm forces resolved primarily by corner diagonal beams. During the design process the structural systems underwent performance based design and optimization for wind and seismic loading. Resiliency was prioritized for structural design as well as fire resistance. More closely integrating the structure of a building with its architecture and sustainability goals can lead to unique and innovative towers with a timeless expression.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.513-523
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• 2012

본 연구는 횡력저항시스템별로 프로토타입 모델을 선정하고 지진지역과 비정형성에 따른 내진성능 영향력을 검토하였다. 프로토타입 모델은 다이아그리드 시스템과 브레이스튜브 시스템 그리고 아웃리거 시스템을 선정하였다. 또한 각 횡력저항시스템별 평면 비틀림 각도를 $0^{\circ}$, $1^{\circ}$($1.5^{\circ}$), $2^{\circ}$($3^{\circ}$) 씩 변화하여 내진성능을 검토하였다. 지진지역은 강진지역(LA), 약진지역(Boston)을 선정하였다. 선형응답해석은 프로토타입 모델의 풍변위, 고유주기를 검토하였다. Non-Linear Response History(NLRH) 해석에서는 밑면전단력, 층간변위비를 검토하였다. 검토결과 다이아그리드 시스템과 브레이스튜브 시스템 그리고 아웃리거 시스템 모두 평면 비틀림 각도가 증가할수록 건물 전체의 강성이 줄어들었다. 또한 평면 비틀림 각도가 증가할수록 풍변위와 고유주기 결과가 증가하고 건물 전체의 강성이 줄어들어 밑면전단력이 감소하였다. 끝으로, NLRH 해석 결과 강진과 약진지역 모두 Tall Building Initiative(TBI)의 Maximum Considered Earthquake(MCE)수준의 층간변위비 제한값 0.045를 만족하여 허용범위내의 내진성능을 만족하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.113-121
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• 2013

현재 국내에서 생산되는 구조용 강재의 강도는 크게 5가지로 구분할 수 있다. 경제적인 구조설계를 하기 위하여 적절한 강도의 선정이 우선적으로 요구되는데 현재는 이와 관련된 기존 자료가 충분치 않은 상태이다. 최근, 국내에서 항복강도가 650MPa인 고강도 강재가 개발되어 구조용 강재의 강도 범위가 더 커졌기 때문에 부재 종류별 강재의 선택에 따른 경제성의 차이도 더 커졌을 것으로 예상된다. 본 논문에서는 경제적인 구조설계에 도움이 되도록, 항복강도 235MPa, 325MPa 및 650MPa 강재를 다양한 구조부재에 적용함으로서, 고강도 강재 적용에 따른 부재 종류별 경제성을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.89-97
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• 2013

비정형 초고층 건물의 계획 및 시공이 늘어남에 따라 이 연구에서는 프로토타입 모델에 대한 시공단계해석의 적용을 통하여 비정형 초고층 건물의 시공 중 구조적 거동을 분석하고자 하였다. 비틀림 초고층 건물을 대상으로 횡력저항시스템, 비틀림각도, 공법 조건에 따른 총 18개의 모델을 선정하였다. 횡력저항시스템으로는 다이아그리드 시스템과 가새튜브 시스템을 적용하였으며, 각 횡력저항시스템별로 $0^{\circ}$, $1^{\circ}$, $2^{\circ}$ 비틀림각도를 갖는 세 가지 평면 형태와 외곽 튜브와 내부 골조의 시공순서에 따른 세 가지 공법을 가정하였다. 시공 중인 초고층 건물의 구조적 성능은 시공단계해석의 횡변위 결과를 통하여 분석되었으며, 골조 공기와 최대 양중량과 같은 시공성능이 함께 비교되었다.