• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.63-71
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• 2004

트러스형 공간 구조물은 무주의 대공간을 덮을 수 있는 장점과 구조적 성질이 동일한 등가 연속체 쉘 로 치환하여도 비교적 정확한 해를 얻을 수 있다는 장점으로 인해 21세기 첨단 구조물의 한 장인 초대형 구조물 분야에 많이 활용되고 있으며, 효율적인 부재의 이용과 대량생산의 가능성으로 인해 많은 발전을 해 왔다. 그러나 이러한 쉘 형태의 공간 구조물은 구조 거동의 특성상 주로 구조안정문제가 구조설계에서 해결해야하는 핵심적인 기술력이 되며, 이를 어떻게 해결하여야 할 것인가의 문제는 아직도 많은 연구자들에게 난제로 남아 있다. 즉, 연속체 쉘 구조의 원리에서 긴 경간을 얇게 만들면, 뜀좌굴과 분기좌굴같은 불안정 거동이 나타나게 되며, 이러한 쉘형 구조 시스템에서 구조 불안정 문제의 특징은 초기 조건에 매우 민감하게 반응한다는 것이고, 이런 문제들은 수학적으로 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 공간 프레임형 구조물의 불안정 현상을 살펴보기 위하여, 다양한 파라메타중 초기불완전량과 rise-span 비가 트러스 구조물의 불안정 현상에 미치는 영향을 알아보고자 하며, 이를 위해 1-자유절점 공간구조물, 2-자유절점 공간구조물, 다-자유절점 공간구조물을 예제로 채택하여 불안정 거동을 살펴보고자 한다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.21-30
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• 2016

The structural efficiency of tall buildings heavily depends on the lateral stiffness and resistance capacity. Among those structural systems for tall buildings, outrigger system is one of the most common and efficient systems especially for those with relatively regular floor plan. The use of outriggers in building structures can be traced back from early 50 from the concept of deep beams. With the rise of building height, deep beams become concrete walls or now in a form of at least one story high steel truss type of outriggers. Because of the widened choice in material to be adopted in outriggers, the form and even the objective of using outrigger system is also changing. In the past, outrigger systems is only used to provide additional stiffness to reduce drift and deflection. New applications for outrigger systems now move to provide additional damping to reduce wind load and acceleration, and also could be used as structural fuse to protect the building under a severe earthquake condition. Besides analysis and member design, construction issue of outrigger systems is somehow cannot be separated. Axial shortening effect between core and perimeter structure is unavoidable. This paper presents a state-of-the-art review on the outrigger system in tall buildings including development history and applications of outrigger systems in tall buildings. The concept of outrigger system, optimum topology, and design and construction consideration will also be discussed and presented.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.11-19
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• 2006

본 연구에서는 4층, 10층, 30층 스태거드 트러스 시스템 (STS)의 비탄성 정적해석에 의한 하중-변위 관계와 비탄성거동을 분석하고, 그 결과를 바탕으로 STS의 내진성능을 평가하였다. 또한 동일한 규모의 모멘트골조 및 가새골조의 거동과 비교함으로써 STS의 횡력 저항 능력을 파악하였다. 해석결과에 따르면, STS는 일반적으로 적용되는 구조시스템에 비하여 비교적 만족할 만한 내진성능을 보유하는 것으로 나타났다. 그러나 중층 이상의 STS에 있어서는 상대적으로 강성이 작은 비렌딜 패널 상.하현재에 소성변형이 발생한 후 인접한 수직 가새가 항복함으로써, 다른 층으로 소성변형이 전이되지 못하여 약층의 형성에 의한 취성적인 거동을 보인다. 그러므로 스태거드 트러스 시스템의 연성능력을 확보하기 위해서는 비렌딜 패널의 수직 가새를 보강하여 비렌딜 패널 상하현재에 발생한 소성변형을 다른 층의 비렌틸 패널로 유도하는 것이 필요하다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.271-277
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• 2017

Safety, livability, and efficiency are the three prominent problems of tall buildings, which are also the severe challenges to designers. We proposed the idea of building the sky town to solve these problems, which can be summarized in two sentences, one is tall building multi-storised, and another one is vertical facilities municipal-infrastructurised. The tall building can be horizontally cut into several multi-storey buildings by some large platforms. The platform extends a certain width to block the fire from spreading. Tall buildings are connected together as a group. One of them is a traffic core, which is used for vertical transportation and MEP. It connects to traffic center such as metro, while most of the other tall buildings' cores can be very much released, so as to achieve maximum efficiency of floor usable area and to give good traffic organization. By combining traffic core, platforms, and multi-storey buildings' inner traffic, a transportation network is formed. Finally, we refer to the design of Raffles City Chongqing to make a sketch of sky town.

• 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.

• 국제초고층학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.99-106
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• 2014

This paper presents the determination of the structural system of the Changsha IFC T1 tower with 452 m in architectural height and 440.45 m in structural height. Sensitivity analyses are carried out by varying the location of belt trusses and outriggers. The enhancement of seismic capacity of the outer frame by reasonably adjusting the column size is confirmed based on parametric studies. The results from construction simulation including the non-load effect of structures demonstrate that the deformation of vertical members has little effect on the load-bearing capacity of belt trusses and outriggers. The elastoplastic time-history analysis shows that the overall structure under rare earthquake load remains in an elastic state. The influence of the frame shear ratio and frame overturning moment ratio on the proposed model and equivalent mega column model is investigated. It is found that the frame overturning moment ratio is more applicable for judging the resistance of the outer frame against lateral loads. Comparison is made on the variation of these two effects between a classical frame-core tube-outrigger structure and a structure with diagonal braces between super columns under rare earthquakes. The results indicate that plasticity development of the top core cube of the braced structure may be significantly improved.

• 국제초고층학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-12
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• 2016

The 1100 foot [335 m] tall Wilshire Grand Center tower under construction in Los Angeles illustrates many key outrigger issues. The tower has a long, narrow floor plan and slender central core. Outrigger braces at three groups of levels in the tower help provide for occupant comfort during windy conditions as well as safety during earthquakes. Because outrigger systems are outside the scope of prescriptive code provisions, Performance Based Design (PBD) using Nonlinear Response History Analysis (NRHA) demonstrated acceptability to the Los Angeles building department and its peer review panel. Buckling Restrained Brace (BRB) diagonals are used at all outrigger levels to provide stable cyclic nonlinear behavior and to limit forces generated at columns, connections and core walls. Each diagonal at the lowest set of outriggers includes four individual BRBs to provide exceptional capacities. The middle outriggers have an unusual 'X-braced Vierendeel' configuration to provide clear hotel corridors. The top outriggers are pre-loaded by jacks to address long-term differential shortening between the concrete core and concrete-filled steel perimeter box columns. The outrigger connection details are complex in order to handle large forces and deformations, but were developed with contractor input to enable practical construction.

• 국제초고층학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.223-232
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• 2018

Two novel types of construction detailings, including using the distributive beam and the inner ring diaphragm in the joint between large-section CFT columns and outrigger truss to enhance the transferring efficiency of huge vertical load, and using the T-shaped stiffeners in the steel tube of large-section CFT columns to promote the local buckling capacity of steel tubes, were tested to investigate their working mechanism and design methods. Experimental results show that the co-working performance between steel tube and inner concrete could be significantly improved by setting the distributive beam and the inner ring diaphragm which can transfer the vertical load directly in the large-section CFT columns. Meanwhile, the T-shaped stiffeners are very helpful to improve the local bulking performance of steel tubes in the column components by the composite action of T-shaped stiffeners together with the core concrete under the range of flange of T-shaped stiffeners. These two approaches can result in a lower steel cost in comparison to normal steel reinforced concrete columns. Finally, a practical engineering case was introduced to illustrate the economy benefits achieved by using the two typical detailings.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.303-312
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• 2008

본 논문에서는 초고층 전단벽-골조 아웃리거 구조시스템의 지진하중에 대한 시간이력해석을 수행하였다. 전단벽과 골조를 전단변형과 휨변형이 모두 고려된 (티모센코) 보 이론을 기본으로 하여 개발되었으며, 개발된 해석모델은 일차원 유한요소로 정식화되어 다양한 수치해석 예제들의 거동 분석을 하였다. 해석모델은 아웃리거 트러스의 강성을 회전 스프링 강성으로 치환하여 적용한 것으로 아웃리거 트러스의 형태나 위치에 의한 구조물의 거동 효과를 쉽게 알 수 있다. 앞선 연구를 바탕으로 전단벽-골조 시스템과 전단벽-골조에 아웃리거 시스템을 결합한 건물의 지진해석모델을 개발하고자 하였다. 전단벽-골조 구조는 전단벽과 골조의 전단변형과 휨병형을 동시에 고려한 해석모델을 기반으로 하였으며, 아웃리거 트러스의 강성 해석 역시 전단변형과 휨변형을 모두 고려한 해석 모델을 기반으로 지진해석모델을 개발하였다. 개발되어진 해석 모델의 정확성을 입증하기 위해서 3차원 해석 프로그램인 MIDAS GEN을 이용하여 그 해석결과를 비교하였다. 그 결과 초고층건물의 초기설계단계에서 많은 시간이 소요되는 지진하중에 대한 시간이력해석을 효율적이며 또한 비교적 정확히 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.529-541
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• 2004

콘크리트 충전 강관에 대한 기존의 연구는 단일 압축상태, 휨모멘트 상태, 편심 압축력 상태의 연구만이 행해 졌을 뿐 압축력과 비틀림이 조합된 응력 상태에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT 부재의 거동에 대한 특성을 살펴보고 합리적인 해석법을 연구하였다. 원형 CFT부재가 압축력과 비틀림을 받을 경우의 압축 강도와 비틀림 강도를 결정하는데 중요 요소인 구속효과와 부착 응력에 의한 스파이럴 효과를 본 모델에 고려하였다. 이를 위하여 단일 압축응력을 받을 경우 원형 강관에 의해 구속된 콘크리트 코어에 대한 연구가 선행되었다. 또한 비틀림을 받을 경우는 비틀림에 의한 크랙이 콘크리트의 표면을 따라 발생하게 된다. 크랙 발생이후 비틀림을 계속 받게 되면 크랙은 나선형태로 진전되어 콘크리트가 솟아 나오려 하나 강관과 콘크리트 사이의 부착 응력에 의해 억제 되게 된다. 이러한 이유 때문에 코어 콘크리트는 압축응력을 받게 되고 강관만 인장응력을 받게 되는데 이러한 영향 효과를 실제적으로 고려하였다. 연구 결과는 기존의 실험결과와 비교하였으며 제안된 이론은 압축력과 비틀림을 받는 원형 CFT부재의 실제 거동을 합리적으로 설명하고 있다.