Steel frame structures have been widely used in multi-storey and high-rise buildings and the connections in these structures are critical. In the Northridge and Kobe Earthquake, beam-column connections suffered damage due to brittle fracture. According to seismic design codes, ductility of the beam to column connection is also necessary. A study on the behavior of a beam to column connection with the aim of improving ductility as well as preventing brittle failure was carried out. In order to control the position of a plastic hinge on the beam, a connection with a hole in the beam web was developed. Five specimens with different parameters under cyclic load were assessed. The results are presented in terms of the stress distribution of the beam, hysteretic behavior, and ultimate capacity. Furthermore, the finite element method was also used to analyze the model, and the results were compared with those obtained from the experiment. It is shown from the analysis and experimental results that this type of connection is effective in terms of improving ductility for a beam to column connection in low-rise buildings.
Park, Min-Woo;You, Jang-Youl;Sohn, Young-Moo;You, Ki-Pyo
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.18
no.1
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pp.117-125
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2018
Recently, various building integrated wind power (BIWP) approaches have been used to produce energy by installing wind power generators in high-rise buildings constructed in urban areas. BIWP has advantages in that it does not require support to position the turbine up to the installation height, and the energy produced by the wind turbine can be applied directly to the building. The accurate evaluation of wind speed is important in urban wind power generation. In this study, a wind tunnel test and computational fluid dynamics (CFD) analysis were conducted to evaluate the wind speed for installing wind turbines between buildings. The analysis results showed that the longer the length of the buildings, which had the same height, the larger the wind speed between the two buildings. Furthermore, the narrower the building's width, the higher the wind velocity; these outcomes are due to the increase in the Venturi effect. In addition, the correlation coefficient between the results of the wind tunnel test and the CFD analysis was higher than 0.8, which is a very high value.
Double-Skin Facades (DSF) on tall buildings are becoming increasingly common in urban environments due to their ability to provide architectural merit, passive design, acoustic control and even improved structural efficiency. This study aims to understand the effects of porous DSF on the aerodynamic characteristics of tall buildings using wind tunnel tests. High Frequency Force Balance and pressure tests were performed on the CAARC standard tall building model with a variable porous DSF on the windward face. The introduction of a porous DSF did not adversely affect the overall mean forces and moments experienced by the building, with few differences compared to the standard tall building model. There was also minimal variation between the results for the three porosities tested: 50%, 65% and 80%. The presence of a full-height porous DSF was shown to effectively reduce the mean and fluctuating wind pressure on the side face of the building by about 10%, and a porous DSF over the lower half height of the building was almost as effective. This indicates that the porous DSF could be used to reduce the design load on cladding and fixtures on the side faces of tall buildings, where most damage to facades typically occurs.
As high-rise Apartment buildings increase the importance of fire prevention and escape performance. While these buildings provide dwellers with much more houses, they have the basic escape safety problem in their apartment buildings. In these respect, this study aims to present the Principles of Fire protection for the escape performance of apartment buildings. This study reviews basic theories of escape in apartment buildings. I figure out the characteristics of the fires in apartment buildings by case studying the fire in the apartment buildings, and find out the existing problems for escape performance and fire prevention by surveying. In this study, the major findings are as follows: The planning method should be based on the escape performance. In the planning stage, fire safety should be considered more seriously than law and economic factors.
This paper investigates the seismic response of buildings equipped with Self-Centering Energy Dissipating (SCED) braces. Two-dimensional models of 3, 6, 12 and 16-story SCED buildings considering both material and geometric nonlinearities are investigated by carrying out pushover and nonlinear time-history analyses. The response indicators of the buildings are studied for weight-scaled ground motions to represent the Design Basis Earthquake (DBE) level and the Maximum Considered Earthquake (MCE) event. The fragility curves of the buildings for two Immediate Occupancy (IO) and Life Safety (LS) performance levels are developed using Incremental Dynamic Analysis (IDA). Results of the nonlinear response history analyses indicate that the maximum inter-story drift occurs at the taller buildings. The mean peak inter-story drift is less than 2% in both hazard levels. High floor acceleration peaks are observed in all the SCED frames regardless of the building height. The overall ductility and ductility demand increase when the number of stories reduces. The results also showed the residual displacement is negligible for all of case study buildings. The 3 and 6-story buildings exhibit desirable performance in IO and LS performance levels according to fragility curves results, while 12 and 16-story frames show poor performance especially in IO level. The results indicated the SCED braces performance is generally better in lower-rise buildings.
Typical floor systems in contemporary tall buildings consist of reinforced concrete or composite metal deck over framing members and account for a majority of the structural weight of the building. The use of high-density materials, such as reinforced concrete and steel, increases the weight of floor systems, reducing the system's overall efficiency. With the introduction of high-performance materials, mainly mass timber products, and fiber-reinforced composites, in the construction industry, designers and engineers have multiple options to choose from when selecting structural materials. This paper discusses the application of mass timber and carbon fiber composites as structural materials in floor systems of tall buildings. The research focused on a comparative analysis of the structural system efficiency for five different design options for tall building floor systems. Finite Element Analysis (FEA) method was adopted to develop a simulation framework, and parametric structural models were simulated to evaluate the structural performance under specific loading conditions. Simulation results revealed the advantages of lightweight structural materials to improve system efficiency and reduce material consumption. The impact of mechanical properties of materials, loading conditions, and issues related to fire engineering and construction were briefly discussed, and future research topics were identified in conclusion.
Although steel-reinforced concrete(SRC) is widely used in a high-rise building, a methods used to predict the column shortening of SRC structural members has many problems in applying a theoretical equation which considers only the material characteristics of reinforced concrete. In this study, the degree of accuracy of the existing method calculating the column shortening of a high-rise building is examined. For this, first, the actual measurement data are chosen about the column shortening of a high-rise building established with SRC structural members. Then the column shortening of a SRC structural member is calculated through computer program. Finally, the comparison between the measurement data and the analytical ones is executed. According to this study, it can be concluded that there is little difference between the former and the latter. Therefore, the existing method can be used to evaluate the column shortening of a high-rise building using a SRC structural members.
In this study, compare and analyze for high-rise evacuation safety design criteria improvement about internal high-rise building egress safety rule. To the result, high-rise evacuation safety design criteria improvement data can be summarized as follows. First, should compute the evacuation capacity about the number of persons and when more than 2 exits are requested, over 50% of evacuation capacity must be satisfied even approaching to 1 exit is unable. Second, 2 ways of evacuation can be made smoothly by the stair or exit separation-distance standard regulation. Third, regulate the length limitation of dead-end corridor or passageway and it should give grades in limitation of whether the spring-cooler has been installed. Fourth, must secure the evacuation way and do the evacuee guidance when it's safety area and elevator or stair. Also needs to provide extra safety area to secure horizontal direction Escape Safety except fire escaping floor.
Xiaohan WU;Yue TENG;Geoffrey Qiping SHEN;Jingke HONG;Zongjun ZHANG;Qiong WANG
International conference on construction engineering and project management
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2024.07a
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pp.41-48
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2024
The construction industry is a significant contributor to carbon emissions, with its life cycle emissions posing significant environmental challenges. Despite its increasing importance, embodied carbon (EC) generated from the construction process is often ignored. Modular construction (MC), characterized by a combination of off-site manufacturing and on-site assembly, has been recognized for its potential to contribute to environmental benefits. However, there is still a lack of systematic explanation of urban high-rise MC. This study aims to identify whether and to what extent high-rise MC can achieve EC reductions and lay the foundation for effective carbon reductuons in the construction industry. To achieve this, the study develops a multi-level EC measurement framework for assessing EC during the construction process, using a real case to quantify the EC and determine carbon reduction performance. The innovation is a more comprehensive understanding of the boundaries of EC, as MC includes the amount of superstructure work and decoration integration. The results show that although the MC will increase EC from the transportation stage due to heavier modules, it achieves a net reduction in total EC by reducing on-site machinery energy consumption and waste rates. In conclusion, this study contributes to a better understanding of the EC emissions associated with high-rise MC, offering a valuable measurement framework for global regions evaluating the EC impacts of high-rise MC in similar contexts.
An evacuation simulation was carried out to confirm evacuation efficiency for stair width and problems in calculation of occupant load for high-rise buildings. The evacuation time and number of evacuated persons from a 39 story condominium-mercantile building were calculated by using Simulex for stair widths of 1.2 m, 1.5 m, and 1.8 m. The total occupant load based on the Korean code was higher than the number of actual residents by 2.3 times, and that based on the NFPA 101 Life Safety Code by 2.6 times, respectively. For the occupant load based on the Korean code, smaller stair width resulted in lower evacuation efficiencies due to bottlenecks in egress. For the actual residents and NFPA code-based occupant load, a high evacuation efficiency and negligible effects of the stair width on evacuation efficiency were confirmed. It was shown that there was a bottleneck even at the stair width of 1.8 m for the Korean code-based occupants, while the stair width of 1.2 m provided safe egress to the actual residents or NFPA code-based occupants. This recommended further studies on possibility of lowering the level of the Korean code in calculation of the occupant load.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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