• 국제초고층학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.153-162
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• 2023

Achieving sustainable spaces is one of the emerging trends of tall buildings regarding their significant impacts on the cities. Reducing energy consumption and material using is investigated as a widely used approach to achieve more efficient tall buildings. Defining more efficient geometries and form modifications have been adopted for this goal. In this paper the effect of plan shape and diagrid angle on structural efficiency of diagrid tall buildings have been studied. A parametric workbench is applied to generate and analyze models. The goal is to find effective form parameters resulting in more efficient forms. Respectively, all models were generated in Rhino/grasshopper architecturally and analyzed by a finite element plug-in structurally. Based on the results, steeper angles almost cause more displacements and needs to be more stiffened. it can be seen almost more sided models need less weight for the structures and it could lead to more efficient forms.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.257-266
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• 2009

다이아그리드 노드의 지진 및 바람에 의한 반복하중에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 용접특성의 반영이 어려워서 한계가 있다. 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조거동을 알아보기 위해 다이아그리드의 노드부를 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 실험체는 총 5개이며 실험의 변수는 각 부분의 용접방법, 측면스티프너와 가새 웨브의 겹침길이이다. 한쪽 대각가새에는 인장력을, 다른쪽 대각가새에는 압축력을 가하는 반복가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 축력과, 방향이 상이한 두 힘의 합력으로 인한 부가적 모멘트에 의한 작용으로 나타났다. 인장력에 의해서 가새 부재의 플랜지가 파단하였고, 압축력에 의해서 가새 플랜지의 국부좌굴이 일어났다. 또한 겹침길이와 용접타입은 초기 강성, 항복 내력 및 에너지 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.293-304
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• 2016

The diagrid structural system for constructing tall buildings is a recent invention. Debuting in 2004 with the construction of the Swiss Re Tower in London, this aesthetically driven structural system has centered the perfecting of its technology on the development of the nodes that form its innovative deviation from standard steel tall framing methods. The paper examines variations in node design, understanding the linked dependence the modularity and the choice to expose the steel in the building, as well as on advances in digital modelling that allow an increasingly seamless line of communication from the engineering design through to the actual fabrication of the nodes. This advanced design and fabrication technology will be seen to have resulted in the expanded use of the technical term "node" to inform the design and construction of a range of other applications in the structuring of tall buildings, including the use of steel castings.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.105-115
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• 2010

최근 초고층 건축물은 비정형적 외관을 갖는 랜드 마크적인 역할과 택지의 효율적인 사용을 위한 수직 도시 기능을 수행한다. 건축물의 외관은 비정형적인 요소로서 3T형태(Twisted, Tilted, Tapered)의 설계안들이 대부분 제안되고 있으며, 세장한 형태의 형상비를 만족하기 위한 새로운 구조시스템의 연구 개발이 활발히 진행 중이다. 다이아그리드 시스템의 하중 전달 메커니즘은 대각 가새(Diagrid)의 삼각형 형상에 기인하여 중력하중 뿐만 아니라 횡하중을 전달하기 때문에 대부분의 기둥이 제거되게 된다. 또한 대각 가새의 축방향 거동(인장/압축)에 의해 전단력을 전달하여 전단 변형이 최소화되기 때문에 기둥이 전단력을 전달하던 기존 방식에 비해 비정형적인 외관에 쉽게 대응할 수 있는 구조시스템이다. 본 연구에서는 싸이클론 타워의 건축 계획안을 바탕으로 접합부 디테일 선정 과정과 접합부의 구조안전성을 유한요소해석을 통해 검증하였다. 이를 통해 응력집중 완화 방안을 제시하여 적절한 캡 플레이트 두께와 캡플레이트 확장 길이를 제시하여 응력집중 현상을 완화하였다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.737-742
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• 2017

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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.73-82
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• 2015

지진하중 풍하중 등에 의한 횡적 거동 분석시, 민감도 해석은 구조 모델의 입력변수의 변화에 따른 횡적 거동의 특성을 분석하고 그에 따른 상대적 주요 변수를 찾는 것을 목적으로 한다. 따라서 민감도 해석은 건축물의 구조 진단과 보수 보강 분야에서 특히 중요하다. 본 논문에서는 동일한 높이에서 다이아그리드 가새부재의 설치 각도를 변화 시키면서 TDA이론을 적용한 선형정적 해석법으로 민감도 해석을 수행하였다. 지진하중의 영향이 큰 중층 건축물에서는 모듈의 설치 각도가 $58^{\circ}$일 때 가새부재가 가장 주요한 변수로 판별되었고, 풍하중의 영향이 큰 고층 건축물에서는 모듈의 설치 각도가 $67.4^{\circ}$일 경우 가새부재가 가장 주요한 변수로 판별되어 시스템 적용의 효율성을 입증하였다. 또한 구간별 민감도는 12층에서 36층 모델의 경우 중상층부에서 가장 크게 나타났으며, 고층 건축물의 경우 하부에서 가장 큰 민감도값이 산출되었다.

• 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.

• 국제초고층학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.49-72
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• 2017

The Guangzhou International Finance Centre (IFC) is a landmark building that symbolizes the emerging international strength of Guangzhou, China's third largest city. It is also one of the dual iconic towers along the main axis of Guangzhou Zhujiang New Town. Arup adopted a total engineering approach in embracing sustainability and aiming at high efficiency solutions based on performance-based design principles covering structures, building services, fire engineering, vertical transportation, and façade performance to constitute an efficient and cost-effective overall building design. Through dynamic integration of architectural and engineering principles, Guangzhou IFC represents a pioneering supertall building in China. It adopts a diagrid exoskeleton structural form that is clearly expressed through the building's façade and gives the building its distinctive character. The aerodynamic shape of the building not only presents the aesthetic quality of elegant simplicity, but also reduces the effects of wind, thereby reducing the size and weight of the structure. State-of-the-art advanced engineering methods, such as optimization techniques and nonlinear finite element modelling, were applied in parallel with large-scale experimental programs to achieve an efficient and high-performance design taking into account the constructability and cost-effectiveness for a project of this scale.

• 국제초고층학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.307-320
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• 2023

Tall buildings are built with an abundant amount of materials, including structural materials, coming from our limited natural resources. Tall buildings that began from about 10-story tall office towers have evolved to over 150-story tall mixed-use megastructures. As a building becomes taller, structural material requirement to resist lateral wind loads becomes exponentially larger. Therefore, it is crucial to employ efficient structural systems and optimize their design, which will contribute to sustainable vertical built environments through preservation of resources. Tube type structures with large perimeter diagonals are among the most efficient structural systems for tall buildings. Developments of braced tube, braced megatube, diagrid structures, and their optimal design strategies are reviewed. Superframed conjoined towers, produced by interconnecting multiple clustered braced tubes, are presented as a new design direction to achieve not only structural but also architectural and social sustainable design goals.