Abstract
Lateral loading due to wind or earthquake is a major factor that affects the design of high-rise buildings. This paper highlights the problems associated with the seismic design of high-rise buildings in regions of strong wind and moderate seismicity. Seismic response analysis and performance evaluation were conducted for wind-designed concentrically braced steel high-rise buildings in order to check the feasibility of designing them per elastic seismic design criterion (or strength and stiffness solution) in such regions. Review of wind design and pushover analysis results indicated that wind-designed high-rise buildings possess significantly increased elastic seismic capacity due to the overstrength resulting from the wind serviceability criterion. The strength demand-to-capacity study showed that, due to the wind design overstrength, high-rise buildings with a slenderness ratio of larger than four or five can elastically withstand even the maximum considered earthquake (MCE) with the seismic performance level of immediate occupancy under the limited conditions of this study. A step-by-step seismic design procedure per the elastic criterion that is directly usable for practicing design engineers is also recommended.
바람과 지진에 의한 횡력은 고층건물의 설계에 영향을 미치는 주요하중이다. 본 연구에서는 중/약진대로 분류되지만 강한 태풍이 내습하는 국내의 횡하중 환경하에서 철골조 초고층건물의 내진설계의 핵심문제를 취급하고자 하였다. 즉 연성이 아니라 강성과 강도에 의한 탄성 내진설계의 가능성을 타진하기 위해, 내풍설계된 철골조 초고층 중심가새골조의 푸쉬오버해석, 동적 지진응답해석 및 내진성능평가를 수행하였다. 내풍설계에서 요구되는 사용성 요건을 만족시키면 상당한 크기의 시스템 초과강도가 유입됨을 내풍설계의 분석 및 푸시오버해석을 통하여 확인할 수 있었다. 결과적으로 양질로 내풍설계된 세장비 5이상의 철골조 초고층 중심가새골조는 2400년 재래기의 최대고려지진에 대해서도 즉시입주 가능한 거동수준에서 탄성적으로 저항할 수 있음이 확인되었다. 본 연구의 결과를 종합하여 실무설계에서 활용될 수 있는 풍진대에서의 철골조 초고층건물의 탄성내진설계절차 및 관련 권장사항을 제안하였다.
