Mean Square Response Analysis of the Tall Building to Hazard Fluctuating Wind Loads

재난변동풍하중을 받는 고층건물의 평균자승응해석

Based on random vibration theory, a procedure for calculating the dynamic response of the tall building to time-dependent random excitation is developed. In this paper, the fluctuating along- wind load is assumed as time-dependent random process described by the time-independent random process with deterministic function during a short duration of time. By deterministic function A(t)=1-exp($-{\beta}t$), the absolute value square of oscillatory function is represented from author's studies. The time-dependent random response spectral density is represented by using the absolute value square of oscillatory function and equivalent wind load spectrum of Solari. Especially, dynamic mean square response of the tall building subjected to fluctuating wind loads was derived as analysis function by the Cauchy's Integral Formula and Residue Theorem. As analysis examples, there were compared the numerical integral analytic results with the analysis fun. results by dynamic properties of the tall uilding.

시간과 공간에 따라 변화하는 난류성분의 변동풍하중을 받는 고층건물의 경량화 및 연성화 현상은 고유진동수와 감쇠비를 적게함으로서 동적으로 매우 불리한 진동문제을 발생하게 되어, 변동풍하중을 받는 도심의 고층건물에 대한 동적해석의 중요성이 인식되고 있다. 본 논문에서는 돌풍과 같이 짧은 시간동안에 통계적 성질이 변화하는 변동풍하중을 나타내기 위하여 정상불규칙 풍하중에 시간에 따라 변화하는 결정적함수(A(t) = 1-exp($-{\beta}t$))를 곱하여 나타냈고, 이러한 변동풍하중을 받는 고층건물에 대한 평균류방향의 동적변위응답해석은 진동이론으로부터 Time-dependent Response Spectral Density함수를 나타냈고, 진동함수를 포함하여 나타내는 Time-dependent Response Spectral Density의 진동수영역에 대한 적분의 해로부터 동적응답을 해석적으로 구하기 위하여 Contour적분에서 Cauchy의 적분정리와 잔유치 정리(residue theorem)에 의한 잔유치 적분으로부터 해석함수를 구했다. 해석 예에서 본 논문에서 구한 해석함수와 기존의 수치해석방법에 따른 결과를 비교 검토했고, 고층건물의 동적 특성에 따른 해석결과도 비교 검토했다.