초록 ▼

세장하고, 유연하며, 감쇠가 작은 초고층건물은 바람에 의하여 수평방향으로 강한진동이 발생하여 사용자의 거주성에 문제를 유발시킨다. 본 연구는 건축물에 중공부를 설치하거나 입면형상을 변화킴으로서 바람으로 발생하는 초고층건축물의 수평진동을 얼마나 효율적으로 저감시킬 수 있는지를 풍동실험을 통하여 규명한 것이다. 이 방법을 건물의 초기 설계 단계에서 응용하면 발생하는 수평진동을 효과적으로 줄일 수 있을 것이다. 당초 연구계획서에서는 풍진동에 효과적인 건축물의 형상을 규명하기 위하여 입면변화 모형 2종류, 중공부 변화 모형 5종류를 계획하

세장하고, 유연하며, 감쇠가 작은 초고층건물은 바람에 의하여 수평방향으로 강한진동이 발생하여 사용자의 거주성에 문제를 유발시킨다. 본 연구는 건축물에 중공부를 설치하거나 입면형상을 변화킴으로서 바람으로 발생하는 초고층건축물의 수평진동을 얼마나 효율적으로 저감시킬 수 있는지를 풍동실험을 통하여 규명한 것이다. 이 방법을 건물의 초기 설계 단계에서 응용하면 발생하는 수평진동을 효과적으로 줄일 수 있을 것이다. 당초 연구계획서에서는 풍진동에 효과적인 건축물의 형상을 규명하기 위하여 입면변화 모형 2종류, 중공부 변화 모형 5종류를 계획하였으나, 보다 정밀하게 풍진동 저감효과를 규명하고 실무에 활용할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 총 36종류의 공력탄성모형을 만들어 풍동실험을 통하여 규명하였다. 중공부의 형상, 크기 및 위치를 변화시킨 24종류의 공력탄성모형을 만들어 공력진동실험을 실시하고, 풍방향 및 풍직각방향의 변위응답을 중공부가 없는 사각주형 기본형상의 모형과 비교하여 중공부의 변화에 따른 변위응답의 감소효과를 정량적으로 제시하였다. 입면의 형상 및 세장비를 변화시킨 12종류의 공력탄성모형을 만들어 공력진동실험을 실시하고, 풍방향 및 풍직각방향의 변위응답을 입면변화가 없는 사각주형 기본형상의 모형과 비교하여 입면변화와 세장비의 변화에 따른 변위응답의 감소효과를 정량적으로 제시하였다. 초고층건축물의 경우 중공부를 설치하므로써 풍진동이 감소되는 효과는 상당히 컸으며, 특히 중공부는 건축물의 하층부보다 중층부와 상층부에 위치할수록 그 효과가 증가되는 것으로 나타났다. 입면의 형상 변화에 따른 풍진동의 감소는 세장비 4와 6의 경우에는 효과적이었으나 세장비가 8이상이 되는 경우에는 풍진동의 저감효과가 거의 없는 것으로 나타났다. 따라서, 설계자들이 초고층건축물의 풍진동을 저감시키고자 할 때 선택할 수 있는 유효한 건축물의 형태는 입면을 변화시키는 것보다는 건축물의 중층 이상 상층부에 중공부를 두는 것이라고 제안 할 수 있다.

Abstract ▼

The excessive wind-induced motion of tall buildings, which is relatively flexible, lightweight and lightly damped, most frequently result from vortex shedding induced across-wind oscillations. This study investigates the effectiveness of wind-induced responses for the buildings with variable opening

The excessive wind-induced motion of tall buildings, which is relatively flexible, lightweight and lightly damped, most frequently result from vortex shedding induced across-wind oscillations. This study investigates the effectiveness of wind-induced responses for the buildings with variable openings and elevation shapes from wind tunnel test. Form these results, the effective opening and elevation shapes for building to reducing wind-induced vortex shedding and responses are pointed out. These results are using for the basic design of super high-rise building to reduce wind induced vibrations. This paper discusses aerodynamic means for mitigating the wind-induced oscillations and responses. Emphasis is on the change of the building cross section to design the building with openings from side to side and to design the building with variable elevation shapes. The effects of building with openings and variable elevation shapes on aerodynamic excitations and displacement responses have been studied for high-rise building with an assumed height 96m and breadth 12m. Wind tunnel test have been carried out on the Kumoh National University of Technology using rigid models with twenty-four kinds of opening shapes and with twelve kinds of elevation shapes. The measured model aerodynamic excitations and displacement had been compared to those of a square cylinder with no openings to estimate the effectiveness of openings and elevation shapes for wind-induced oscillations. Form these results, the effective opening shape, size, location and elevation shapes for building to reducing wind-induced vortex shedding and responses are pointed out. In the case of super high-rise building, it is good effective for the opening to reduce wind-induced oscillations and responses, especially it is more effective for the opening to locate at upper part or middle part than lower part of the building height. The change of elevation shapes to reducing wind-induced oscillations and responses is effective in the case of aspect ratio 4 and 6, but it is not effective in the case of aspect ratio 8. Therefore, to reducing wind-induced oscillations and responses of the super high-rise building, it is pointed out that the designer should be rational to selecting the change of the building cross section to design the building with openings, that is located at the upper or middle part of the building height, than to change elevation shapes.

목차 Contents

• 표지...1
• 목차...2
• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용 및 결과...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...7
• 2.1 모형의 설계...7
• 2.1.1 중공부 변화 모형...7
• 2.1.2 입면변화 모형...8
• 2.2 상사조건...10
• 2.3 실험장치...19
• 2.4 자연풍의 모의...20
• 2.5 측정방법...22
• 3. 결과 및 고찰...24
• 3.1 중공부 변화 모형...24
• 3.1.1 변동변위의 파워스펙트럼 특성...24
• 3.1.2 응답변위의 특성...40
• 3.2 입면 변화 모형...49
• 3.2.1 변동변위의 파워스펙트럼 특성...49
• 3.2.2 응답변위의 특성...63
• 4. 결론...68
• 4.1 중공부 변화 모형에 대한 결론...68
• 4.2 입면변화 모형에 대한 결론...68
• 5. 인용문헌...69