KR101305882B1 - Coupled shear wall of building - Google Patents

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KR101305882B1
KR101305882B1 KR1020120140754A KR20120140754A KR101305882B1 KR 101305882 B1 KR101305882 B1 KR 101305882B1 KR 1020120140754 A KR1020120140754 A KR 1020120140754A KR 20120140754 A KR20120140754 A KR 20120140754A KR 101305882 B1 KR101305882 B1 KR 101305882B1
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이영욱
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군산대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A parallel shear wall for buildings is provided to simplify the arrangement of bars in a connection beam and to prevent connection beams and shear walls from being damaged by improving the effects of shear walls in absorbing and emitting lateral load energy. CONSTITUTION: A parallel shear wall (100) for buildings comprises shear walls (110, 120), a connection beam (130), and a damper (140). The shear walls are separately set up at both sides at regular intervals to be parallel to each other. The connection beams are installed at regular intervals in the longitudinal direction of the shear wall. The connection beam laterally connects the shear walls to each other to absorb and emit energy due to lateral loads applied to the shear walls. The damper is spaced apart from the shear walls and is installed in a silt space (S) to absorb and emit energy delivered to a plurality of beams (131, 132).

Description

건물의 병렬 전단벽 {Coupled shear wall of building}Coupled shear wall of building

본 발명은 건물의 병렬 전단벽에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전단벽을 연결하는 연결보의 중간에 슬릿 공간이 형성되고 이 슬릿 공간에 댐퍼가 설치되어 전단벽에 가해지는 횡하중 에너지를 흡수하여 발산하는 건물의 병렬 전단벽에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel shear wall of a building, and more particularly, a slit space is formed in the middle of a connecting beam connecting the shear wall, and a damper is installed in the slit space to absorb and emit lateral load energy applied to the shear wall. It relates to a parallel shear wall.

고층 건물에서 적절한 위치에 배치된 벽체는 고층 건물에 작용하는 풍 하중이나 지진 하중 같은 횡하중에 매우 효과적으로 저항할 수 있다. 건물이 고층화될수록 횡하중이 커지기 때문에 이러한 횡하중에 의한 수평 전단력 또한 커지게 되는데, 고층 건물에서 횡하중에 의하여 발생하는 수평 전단력에 저항하는 구조로서 가장 선호하는 구조 시스템은 철근 콘크리트 전단벽 시스템이다.Properly placed walls in high rise buildings can very effectively resist lateral loads such as wind and seismic loads on high rise buildings. As the building becomes taller, the lateral load increases, so the horizontal shear force caused by the lateral load also increases. The most preferred structural system is the reinforced concrete shear wall system as a structure that resists the horizontal shear force caused by the lateral load in high-rise buildings.

이러한 전단벽(shear wall)은 지진 지역에서 적절한 구조적 안정성을 제공할 뿐 아니라, 비구조체의 피해 예방에도 기여하는 것으로 나타났는데, 전단벽은 기본적으로 철근 콘크리트 캔틸레버(cantilever)와 같이 거동하고, 매우 큰 캔틸레버 형태로서의 전단벽은 힘모멘트와 횡하중에 의해 발생하는 전단력, 그리고 중력에 의한 축력의 영향을 받게 된다.These shear walls not only provide adequate structural stability in seismic areas, but also contribute to the prevention of non-structural damage. Shear walls basically behave like reinforced concrete cantilevers and form very large cantilevers. Shear wall is affected by shear force generated by force moment and lateral load and axial force by gravity.

병렬 전단벽(coupled shear wall)은 도 1에 도시한 바와 같이 일정한 간격을 두고 설치된 전단벽(10, 20)을 연결보(30, coupling beam)로 연결하여, 이 연결보(30)가 전단벽(10, 20)에 가해지는 횡하중 에너지를 흡수하여 발산하는 전단벽이며, 연결보(30)의 강성이 커질수록 변위제어능력이 향상된다. The parallel shear wall (coupled shear wall) is connected to the shear beam (10, 20) installed at regular intervals as shown in Figure 1 by a coupling beam 30, the connection beam 30 is a shear wall (10, 20 is a shear wall that absorbs and dissipates the lateral load energy applied thereto, and as the rigidity of the connecting beam 30 increases, displacement control capability is improved.

이러한 종래 병렬 전단벽은 전체적으로 연결보(30)의 배근을 대각선의 X자 형태로 하여서 지진 에너지를 흡수하도록 설계되었다. 그러나 에너지를 흡수하여 발산하기 위해서는 연결보에서 많은 손상이 발생할 뿐만 아니라 전단벽까지 손상이 되므로 연결보 또는 전단벽을 전체적으로 교체해야 한다는 문제점이 있었다. 또한 종래 병렬 전단벽에서는 연결보(30)를 전체적으로 X자 형태로 배근하여야 하므로 배근이 복잡하다는 문제점이 있었다.The conventional parallel shear wall is designed to absorb seismic energy by making the reinforcement of the connecting beam 30 in the form of a diagonal X-shape. However, in order to absorb and dissipate energy, not only a lot of damage occurs in the connecting beam but also damage to the shear wall, so there is a problem that the connecting beam or the shear wall must be replaced as a whole. In addition, the conventional parallel shear wall has a problem that the reinforcement is complicated because the connecting beam 30 must be arranged in the X-shape as a whole.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 횡하중에 대해서 에너지를 흡수하여 발산하는 효과를 높여 연결보 및 전단벽의 손상을 방지하고 연결보의 배근을 간단히 하는 건물의 병렬 전단벽을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention is to increase the effect of absorbing and dissipating energy against the lateral load to prevent damage to the connection beam and shear wall and simplify the reinforcement of the connection beam To provide parallel shear walls.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 건물의 병렬 전단벽은 병렬로 간격을 두고 양측에 세워진 전단벽과, 전단벽을 횡으로 연결하여 전단벽에 가해지는 횡하중에 의한 에너지를 흡수하여 발산하는 연결보를 포함하고; 연결보는 슬릿 공간을 사이에 두고 복수의 보로 나누어지고, 슬릿 공간에는 복수의 보에 전달되는 에너지를 흡수하여 발산하는 적어도 하나의 댐퍼가 설치된다.The parallel shear wall of the building according to the present invention for achieving the above object comprises a shear wall erected on both sides at parallel intervals in parallel, and a connecting beam for absorbing and releasing energy due to the lateral load applied to the shear wall by connecting the shear wall laterally; The connecting beam is divided into a plurality of beams with slit spaces interposed therebetween, and at least one damper is provided in the slit space for absorbing and dissipating energy transmitted to the plurality of beams.

댐퍼는 전단벽과 이격되게 설치되어 전단벽과 댐퍼 사이에는 공간이 형성된다.The damper is spaced apart from the shear wall so that a space is formed between the shear wall and the damper.

복수의 보는 철근콘크리트 보로서, 철근콘크리트 보의 양단부에는 X자형 배근이 형성되어 힌지부를 이룬다. 복수의 보는 철강 보로서, 철강 보의 양단부에는 힌지부재가 구비되어 힌지부를 이룰 수도 있다.As the plurality of beams are reinforced concrete beams, X-shaped reinforcement is formed at both ends of the reinforced concrete beam to form a hinge portion. As the plurality of beams of steel beams, hinge members are provided at both ends of the steel beams to form a hinge portion.

댐퍼는 복수의 보에서 양단부에 형성된 힌지부 사이의 외부면에 설치된다.Dampers are provided on the outer surface between the hinge portions formed at both ends in the plurality of beams.

본 발명에 의한 건물의 병렬 전단벽에 의하면, 지진 하중과 같은 큰 횡하중에 대해서 댐퍼에서 에너지를 흡수하여 발산하므로 연결보의 손상을 줄이고 전단벽의 손상을 방지하며, 최대 변형 후에 연결보의 손상시에 연결보의 댐퍼만 교체하면 되므로 유지관리비를 절감할 수 있으며, 연결보의 양단부에만 힌지부재를 설치하거나 X자 형태의 배근을 하여 힌지부를 형성하므로 시공이 간단하다는 효과가 있다.According to the parallel shear wall of the building according to the present invention, the damper absorbs and dissipates energy for large lateral loads such as earthquake loads, thereby reducing the damage of the connecting beam and preventing the damage of the shear wall, and connecting at the time of damage of the connecting beam after maximum deformation. Maintenance cost can be reduced because only the damper of the beam needs to be replaced, and the hinge part is installed only at both ends of the connecting beam or X-shaped reinforcement to form the hinge part.

도 1은 종래 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 입면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 입면도이다.
도 3은 도 2의 일부를 나타내는 상세도이다.
도 4는 도 2의 댐퍼의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 2의 댐퍼의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 2의 댐퍼의 또 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 2의 댐퍼의 또 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 구성도이다.
도 11은 건물의 병렬 전단벽에서 연결보의 내부에 댐퍼가 없는 철근콘크리트 보로 된 병렬 전단벽의 응력분포를 나타내는 응력도이다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽의 응력분포를 나타내는 응력도이다.1 is an elevation view showing parallel shear walls of a conventional building.
2 is an elevation view showing a parallel shear wall of a building according to a first embodiment of the present invention.
3 is a detailed view of a portion of FIG. 2.
4 is a perspective view illustrating an example of the damper of FIG. 2.
5 is a perspective view illustrating another example of the damper of FIG. 2.
6 is a perspective view illustrating still another example of the damper of FIG. 2.
7 is a perspective view illustrating still another example of the damper of FIG. 2.
8 is a block diagram showing a parallel shear wall of a building according to a second embodiment of the present invention.
9 is a configuration diagram showing a parallel shear wall of a building according to a third embodiment of the present invention.
10 is a configuration diagram showing a parallel shear wall of a building according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a stress diagram showing a stress distribution of parallel shear walls of reinforced concrete beams without dampers in the connection beams in parallel shear walls of buildings. FIG.
12 is a stress diagram showing a stress distribution of parallel shear walls of a building according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. Further, the detailed description of known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 입면도이고, 도 3은 도 2의 일부를 나타내는 상세도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽(100)은 전단벽(110)(120)과, 연결보(130)을 포함한다.2 is an elevation view showing a parallel shear wall of a building according to a first embodiment of the present invention, Figure 3 is a detailed view showing a part of FIG. As shown, the parallel shear wall 100 of the building according to the first embodiment of the present invention includes shear walls 110 and 120 and a connecting beam 130.

전단벽(110)(120)은 일정한 간격을 두고 병렬로 양측에 세워지며 철근에 콘크리트가 타설된 철근콘크리트 내력벽으로서, 양측의 전단벽(110)120)은 복수의 연결보(130)에 의해 연결된다. 전단벽(110)(120)에 가해지는 횡하중에 의한 에너지는 연결보(130)로 전달되어 분산되고 발산된다.Shear walls 110 and 120 are built on both sides in parallel at regular intervals and are reinforced concrete bearing walls in which concrete is poured into rebar, and shear walls 110 and 120 on both sides are connected by a plurality of connecting beams 130. Energy due to the lateral load applied to the shear walls 110 and 120 is transmitted to the connecting beam 130 to be dispersed and diverged.

연결보(130)는 전단벽(110)(120)을 횡으로 연결하여 양측의 전단벽(110)(120)에 가해지는 횡하중에 의한 에너지를 흡수하여 발산하며, 전단벽(110)(120)의 길이방향(수직방향)을 따라 소정의 간격을 두고 복수개가 설치된다. 도 3에 도시한 바와 같이 연결보(130)는 슬릿 공간(S)을 사이에 두고 상부보(131)과 하부보(132)로 나누어지고, 슬릿 공간(S)에는 상부보(131)와 하부보(132)에 전달되는 에너지를 흡수하여 발산하는 댐퍼(140)가 설치되어 상부보(131)와 하부보(132)를 연결하는 이중보 형태로 되어 있다.The connecting beam 130 connects the shear walls 110 and 120 laterally to absorb and diverge energy due to the lateral load applied to the shear walls 110 and 120 on both sides, and the shear walls 110 and 120 extend in the longitudinal direction. A plurality are provided at predetermined intervals along the vertical direction. As shown in FIG. 3, the connecting beam 130 is divided into the upper beam 131 and the lower beam 132 with the slit space S therebetween, and the upper beam 131 and the lower beam in the slit space S. The damper 140 absorbs and diverges energy transmitted to the beam 132 is installed to form a double beam connecting the upper beam 131 and the lower beam 132.

상부보(131)와 하부보(132)는 철근콘크리트 보로서, 상부보(131)와 하부보(132)의 각 내부의 양측부에는 2개의 주근이 X자형으로 배근 형성되어 X자형 배근의 힌지부(131a)(132a)를 이룬다. 양측 각 힌지부(131a)(132a) 사이에는 2개의 주근 사이에 보강근이 배근 형성되고, 양측 각 힌지부(131a)(132a)의 외측으로 2개의 주근이 연장되는 한편 보강근이 배근 형성되어 전단벽(110)(120)의 내부로 삽입됨에 의해 상부보(131)와 하부보(132)는 전단벽(110)(120)에 연결된다. 상부보(131)와 하부보(132)에서 댐퍼(140)와 접하는 부위에는 댐퍼(140)의 용이한 설치 및 교체를 위하여 별도의 금속판이 구비될 수도 있다.The upper beams 131 and the lower beams 132 are reinforced concrete beams, and two main roots are formed in the shape of an X-shape on both sides of each of the upper beams 131 and the lower beam 132 to form an X-shaped bar. Branches 131a and 132a are formed. Between the two hinges 131a and 132a, reinforcement is formed between the two main roots, and two reinforcements are extended to the outside of each of the hinge parts 131a and 132a, while the reinforcement is formed as the reinforcement. The upper beams 131 and the lower beams 132 are connected to the shear walls 110 and 120 by being inserted into the interior of the 110 and 120. A portion of the upper beam 131 and the lower beam 132 in contact with the damper 140 may be provided with a separate metal plate for easy installation and replacement of the damper 140.

댐퍼(140)는 연강이나 스테인레스강을 사용한 이력계 댐퍼, 고무 아스팔트나 고감쇠 고무나 부탄계 고분자 재료나 아크릴 수지계 등을 사용한 점탄성 댐퍼로 이루어질 수 있으며, 다양한 형태의 전단형 댐퍼가 설치될 수 있다. 댐퍼(140)는 전단벽(110)(120)과 이격되게 설치되어 전단벽(110)(120)과 댐퍼(140) 사이에는 공간이 형성된다. 댐퍼(140)는 상부보(131) 및 하부보(132)의 양측부에 형성된 힌지부(131a)(132a) 사이 면에서 상부보(131)와 하부보(132)를 연결하여 설치된다.The damper 140 may be composed of a hysteresis damper using mild steel or stainless steel, a viscoelastic damper using rubber asphalt or high damping rubber, a butane polymer material, an acrylic resin, or the like, and various types of shear dampers may be installed. . The damper 140 is installed to be spaced apart from the shear walls 110 and 120 so that a space is formed between the shear walls 110 and 120 and the damper 140. The damper 140 is installed by connecting the upper beam 131 and the lower beam 132 on the surface between the hinge portions 131a and 132a formed at both sides of the upper beam 131 and the lower beam 132.

도 4는 댐퍼(140)의 일 예로 이력계 댐퍼(141)를 나타낸다. 도시한 바와 같이 이력계 댐퍼(141)는 프레임(141a)과 감쇠 플레이트(141b)를 포함한다. 4 illustrates a hysteresis damper 141 as an example of the damper 140. As shown, the hysterometer damper 141 includes a frame 141a and a damping plate 141b.

프레임(141a)은 측면이 사각형 형상으로서 내측에 개구부(O)가 형성된다. 프레임(141a)은 정사각형의 형상일 수 있도 있고 직사각형의 형상일 수도 있다. 프레임(141a)의 세로폭(H)은 연결되는 상부보(131)와 하부보(132) 사이의 슬릿 공간(S)의 간격과 동일하고, 가로폭(W1)은 필요에 따라 다양한 치수가 선택된다. 프레임(141a)의 두께(t1)는 대략 10mm 내외로 감쇠 플레이트(141b)에서 발생한 하중을 전달할 수 있어야 한다. 프레임(141a)은 체결부재에 의해 상부보(131)와 하부보(132)에 체결된다.The frame 141a has a rectangular side surface and has an opening O formed therein. The frame 141a may have a square shape or may have a rectangular shape. The vertical width H of the frame 141a is equal to the spacing of the slit space S between the upper beam 131 and the lower beam 132 to be connected, and the width W1 is selected in various dimensions as necessary. do. The thickness t1 of the frame 141a should be able to transfer the load generated in the damping plate 141b to about 10 mm. The frame 141a is fastened to the upper beams 131 and the lower beams 132 by fastening members.

감쇠 플레이트(141b)는 사각판 형상으로서 프레임(141a)의 개구부(O)에 용접 또는 체결부재에 의해 고정된다. 감쇠 플레이트(141b)의 두께(t2)는 0.8~1.2mm 정도가 될 수 있다. 감쇠 플레이트(141b)는 프레임(141a)의 형상에 따라 직사각형이 될 수도 있고 정사각형이 될 수도 있다. 프레임(141a)과 감쇠 플레이트(141b)의 크기 및 형상은 상부보(131)와 하부보(132)의 요구성능에 따라 변화될 수 있다. 지진 하중에 의하여 전단벽(110)(120)에서 횡하중이 전달되어 연결보(상부보 및 하부보)에 횡변형이 발생하게 되면 감쇠 플레이트(141b)에서 먼저 좌굴이 일어나 에너지를 흡수하기 때문에 전단벽과 연결보(상부보 및 하부보)의 손상을 최소화할 수 있다. The damping plate 141b has a rectangular plate shape and is fixed to the opening O of the frame 141a by welding or fastening members. The thickness t2 of the damping plate 141b may be about 0.8 mm to about 1.2 mm. The damping plate 141b may be rectangular or square depending on the shape of the frame 141a. The size and shape of the frame 141a and the damping plate 141b may vary depending on the required performance of the upper beams 131 and the lower beams 132. When the lateral load is transmitted from the shear walls 110 and 120 due to the earthquake load and lateral deformation occurs in the connecting beams (upper beams and lower beams), the damping plate 141b first buckles and absorbs energy. Damage to beams (upper beams and lower beams) can be minimized.

프레임(141a)의 내부에는 감쇠 플레이트(141b) 외에 고감쇠 고무 등 탄성재가 구비될 수 있다. 고감쇠 고무는 건물의 댐퍼재로 적용되는 공지의 고감쇠 고무로서 일반적으로 천연고무 및/또는 카본블랙에 충전제, 가황제, 노화방지제 및 가소제 등과 같은 첨가제를 첨가한 후 일정한 온도와 압력을 가하는 가황과정을 거쳐 제작된다. 고감쇠 고무의 탄성은 첨가제의 비율에 따라 조절될 수 있고 탄성에 의해 에너지 소산 능력이 좌우된다. 고감쇠 고무는 설치위치에서의 고정력을 확보하기 위해 접착제가 사용되거나 접촉면에 추가적으로 요철이나 돌기형상이 더 구성되어 고정력을 확보할 수 있다. 이러한 고감쇠 고무는 점탄성 저항 및 변형을 하면서 에너지를 흡수한다.In addition to the damping plate 141b, the frame 141a may be provided with an elastic material such as high damping rubber. High damping rubber is a known high damping rubber that is applied as a damper material of a building. Generally, it is a vulcanizer which is applied to natural rubber and / or carbon black by adding additives such as fillers, vulcanizing agents, antioxidants and plasticizers, and then applying a constant temperature and pressure. Produced through the process. The elasticity of the high-damping rubber can be adjusted according to the proportion of the additive, and the energy-dissipating ability depends on the elasticity. High damping rubber can be secured by the use of an adhesive to secure the fixing force at the installation position or by additionally formed irregularities or protrusions on the contact surface. These high damping rubbers absorb energy with viscoelastic resistance and deformation.

도 5는 댐퍼(140)의 다른 예로 이력계 댐퍼(142)를 나타낸다. 도시한 바와 같이 이력계 댐퍼(142)는 프레임(142a)과 감쇠 플레이트(142b)를 포함하며, 연결보(상부보 및 하부보)의 폭방향 양측에 한쌍이 구비된다. 도 5의 이력계 댐퍼(142)는 도 4의 이력계 댐퍼(141)와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다. 도 5의 이력계 댐퍼(142)는 도 4의 이력계 댐퍼(141)에 비해 댐퍼의 설치비용이 절감될 수 있다.5 illustrates a hysteresis damper 142 as another example of the damper 140. As shown, the hysterometer damper 142 includes a frame 142a and a damping plate 142b, and a pair is provided on both sides in the width direction of the connecting beam (upper beam and lower beam). Since the hysteresis damper 142 of FIG. 5 is similar to the hysteresis damper 141 of FIG. 4, a detailed description thereof will be omitted. The hysteresis damper 142 of FIG. 5 may reduce the installation cost of the damper as compared to the hysteresis damper 141 of FIG. 4.

도 6는 댐퍼(140)의 또 다른 예로 이력계 댐퍼(143)를 나타낸다. 도시한 바와 같이 이력계 댐퍼(143)는 프레임(143a)과 수평 플레이트(143b) 및 감쇠 플레이트(143c)를 포함한다. 6 illustrates a hysteresis damper 143 as another example of the damper 140. As shown, the hysterometer damper 143 includes a frame 143a, a horizontal plate 143b, and a damping plate 143c.

프레임(143a)은 측면이 사각형 형상으로서 내측에 개구부가 형성되며, 도 4의 프레임(141a)과 유사하다. 수평 플레이트(143b)는 사각판 형상으로서 프레임(143a)의 개구부 중간에 프레임(143a)과 동일한 폭으로 구비되며 용접 또는 체결부재에 의해 고정된다. 감쇠 플레이트(143c)는 수평 플레이트(143b)의 상하 양측 공간에 2개씩 수직방향으로 세워지고, 용접 또는 체결부재에 의해 프레임(143a)과 수평 플레이트(143b)에 고정된다. 감쇠 플레이트(143c)의 중심부는 일정한 너비를 가지고 중심부에서 양단부로 갈수록 너비가 일정하게 커지는 형상의 판재로 형성된다. The frame 143a has a rectangular side and has an opening formed therein, and is similar to the frame 141a of FIG. 4. The horizontal plate 143b has a square plate shape and is provided with the same width as the frame 143a in the middle of the opening of the frame 143a and is fixed by a welding or fastening member. The damping plates 143c are erected in two vertical directions in the upper and lower spaces of the horizontal plate 143b and fixed to the frame 143a and the horizontal plate 143b by welding or fastening members. The central portion of the damping plate 143c has a constant width and is formed of a plate member having a constant width as it goes from the central portion to both ends.

감쇠 플레이트(143c)는 중심부만을 보면 대략 정방형의 판재 형상으로 이루어지는데, 이는 감쇠 플레이트(143c)의 중심부 단면적을 상대적으로 작게 함으로써 감쇠 플레이트(143c)의 중심부와 양단부에서 동일한 크기의 응력이 발생하기 위함이다. 즉, 감쇠 플레이트(143c)의 중심부가 양단부보다 상대적으로 길게 형성된다면, 고층 구조물의 전단벽에 가해지는 횡하중에 의해 감쇠 플레이트(143c)의 중심부보다는 그 양단부에서의 응력이 크게 나타나므로 감쇠 플레이트(143c)의 변형 능력에는 한계가 발생하기 때문이다. The damping plate 143c has a substantially square plate shape when viewed only at the center portion of the damping plate 143c so as to generate a stress of the same size at the center and both ends of the damping plate 143c by relatively reducing the center cross-sectional area of the damping plate 143c. to be. That is, if the central portion of the damping plate 143c is formed relatively longer than both ends, the damping plate 143c because the stress at both ends is greater than the central portion of the damping plate 143c due to the lateral load applied to the front wall of the high-rise structure. This is because there is a limit to the deformation capacity of.

도 7은 댐퍼(140)의 또 다른 예로 점탄성 댐퍼(144)를 나타낸다. 도시한 바와 같이 점탄성 댐퍼(144)는 고정 플레이트(144a)와 면진용 적층고무 지지체(144b)와 점탄성체(144c)를 포함한다.7 illustrates a viscoelastic damper 144 as another example of the damper 140. As shown, the viscoelastic damper 144 includes a fixed plate 144a, a laminated rubber support 144b for isolation, and a viscoelastic material 144c.

고정 플레이트(144a)는 상부보(131) 및 하부보(132)에 체결부재로 고정되는 한쌍의 플레이트이다. 면진용 적층고무 지지체(144b)는 강판과 고무시트를 교대로 적층하여 접착한 지지체로서 한쌍의 고정 플레이트(144a) 사이에 부착되어 연직하하중을 비교적 작은 수평 강성으로 지지한다. 점탄성체(144c)는 고감쇠 고무 등으로 한쌍의 설치판(144d) 사이에 삽입되어 부착되며, 설치판(144d)의 일측 양단부가 고정 플레이트(144a)에 힌지부재(144e)로 힌지결합된 구조이다.The fixing plate 144a is a pair of plates fixed to the upper beam 131 and the lower beam 132 by fastening members. A base rubber laminated rubber support 144b is a support bonded by alternately stacking a steel sheet and a rubber sheet, and is attached between a pair of fixing plates 144a to support vertical loads with relatively small horizontal rigidity. The viscoelastic material 144c is inserted into and attached between a pair of mounting plates 144d by high damping rubber, and both ends of one side of the mounting plate 144d are hinged to the fixing plate 144a by a hinge member 144e. to be.

횡방향 하중에 대해 면진용 적층고무 지지체(144b)는 수평방향으로 전단변형되고 복원력을 발생시킨다. 점탄성체(144c)는 힌지부재(144e)를 중심으로 경동하면서 상대적으로 변위하므로 수직방향으로 전단변형되고 그 사이에 진동에너지가 흡수된다.The laminated rubber support 144b for the base isolation against the lateral load is sheared in the horizontal direction and generates a restoring force. Since the viscoelastic material 144c is relatively displaced while tilting about the hinge member 144e, the viscoelastic material 144c is sheared in a vertical direction and vibration energy is absorbed therebetween.

이와 같이 구성된 다양한 실시예의 댐퍼(140)는 상부보(131)와 하부보(132) 사이에 체결부재로 체결되어 설치되며, 전단벽(110)(120)에 횡하중이 작용할 경우 연결보(131)(132)로 전달되는 횡하중 에너지에 의해 연결보(130)는 힌지부(131a)(132a)를 중심으로 경동하면서 상대적으로 변위되므로 댐퍼(140)는 횡하중 에너지를 흡수하게 된다. 따라서, 댐퍼(140)는 전단벽(110)(120)과 연결보(130, 상부보 및 하부보)보다 먼저 항복하여 소성변형되고 이에 의하여 전단벽(110)(120)과 연결보(130)의 연성능력이 향상된다. 즉, 댐퍼(140)의 소성변형을 통해 건물의 각 층의 응력이 재분배되어 특정층과 전단벽 및 연결보의 손상을 방지할 뿐만 아니라 병렬 전단벽(100)의 연성능력을 증가시켜 내진 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 그리고, 소성변형이 발생한 댐퍼(140)를 새로운 댐퍼로 교체함으로써 그 복구가 용이하게 이루어질 수 있으므로 건물의 유지관리비가 절감된다.
The damper 140 of various embodiments configured as described above is installed by being fastened by a fastening member between the upper beam 131 and the lower beam 132, and when the lateral load acts on the shear walls 110 and 120, the connecting beam 131 ( The connecting beam 130 is relatively displaced while tilting about the hinge parts 131a and 132a by the lateral load energy transmitted to the 132, so that the damper 140 absorbs the lateral load energy. Therefore, the damper 140 yields plastic deformation by shearing before the shear walls 110 and 120 and the connecting beams 130 (upper beams and lower beams), thereby ductility of the shear walls 110 and 120 and the connecting beams 130. Improve your skills. That is, the stress of each floor of the building is redistributed through the plastic deformation of the damper 140 to prevent damage to the specific floor, the shear wall and the connecting beam, and to increase the ductility of the parallel shear wall 100, thereby greatly improving the seismic performance. You can. And, by replacing the damper 140, the plastic deformation has occurred with a new damper, the recovery can be easily made, thereby reducing the maintenance cost of the building.

도 8는 본 발명의 제2실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽(200)은 전단벽(210)(220)과, 연결보(230)를 포함하며, 연결보(230)는 슬릿 공간(S)을 사이에 두고 상부보(231)과 하부보(232)로 나누어지고, 슬릿 공간(S)에는 상부보(231)와 하부보(232)에 전달되는 에너지를 흡수하여 발산하는 복수의 댐퍼(240)가 소정의 간격으로 설치된다. 댐퍼(240)의 갯수를 제외한 제2실시예의 나머지 구성은 제1실시예와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.8 is a block diagram showing a parallel shear wall of a building according to a second embodiment of the present invention. As shown, the parallel shear wall 200 of the building according to the second embodiment of the present invention includes shear walls 210 and 220 and a connecting beam 230, and the connecting beam 230 is a slit space S. The upper beams 231 and the lower beams 232 are interposed therebetween, and the plurality of dampers 240 absorb and radiate energy transmitted to the upper beams 231 and the lower beams 232 in the slit space S. ) Is provided at predetermined intervals. The rest of the configuration of the second embodiment except for the number of dampers 240 is similar to that of the first embodiment, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽(300)은 전단벽(310)(320)과, 연결보(330)를 포함하며, 연결보(330)는 슬릿 공간(S1, S2)을 사이에 두고 상부보(331)과 중간보(332)와 하부보(333)로 나누어지고, 각 슬릿 공간(S1, S2)에는 상부보(331)와 중간보(332)와 하부보(333)에 전달되는 에너지를 흡수하여 발산하는 복수의 댐퍼(340)가 소정의 간격으로 설치된다. 연결보(330)의 분리갯수와 댐퍼(340)의 갯수를 제외한 제3실시예의 나머지 구성은 제1실시예와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.9 is a configuration diagram showing a parallel shear wall of a building according to a third embodiment of the present invention. As shown, the parallel shear wall 300 of the building according to the third embodiment of the present invention includes shear walls 310 and 320 and a connecting beam 330, and the connecting beam 330 includes a slit space S1, The upper beam 331, the middle beam 332 and the lower beam 333 with the S2 therebetween, and each of the slit spaces (S1, S2), the upper beam 331 and the intermediate beam 332 and the lower beam A plurality of dampers 340 absorbing and releasing energy transmitted to the 333 are installed at predetermined intervals. Since the remaining configuration of the third embodiment except for the number of separation of the connecting beam 330 and the number of dampers 340 is similar to the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 제2실시예와 제3실시예는 전단벽(210, 220)(310, 320)의 횡하중을 슬릿 공간(S)(S1, S2) 내에서 연결보(230)(330)의 댐퍼(240)(340)에 골고루 분포시켜 횡하중에 의한 에너지를 흡수함으로써 연결보(230)(330)의 손상을 더욱 효과적으로 방지한다.
In the second and third embodiments of the present invention, the dampers of the connecting beams 230 and 330 in the slit spaces S and S2 are applied to the lateral loads of the shear walls 210 and 220 and 310 and 320. 240 and 340 evenly distributed to absorb the energy due to the lateral load to prevent damage to the connecting beams 230, 330 more effectively.

도 10은 본 발명의 제4실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽을 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽(400)은 전단벽(410)(420)과 연결보(430)를 포함하며, 연결보(430)는 슬릿 공간(S)을 사이에 두고 상부보(431)과 하부보(432)로 나누어지고, 슬릿 공간(S)에는 상부보(431)와 하부보(432)에 전달되는 에너지를 흡수하여 발산하는 댐퍼(440)가 설치된다.10 is a configuration diagram showing a parallel shear wall of a building according to a fourth embodiment of the present invention. As shown, the parallel shear wall 400 of the building according to the fourth embodiment of the present invention includes shear walls 410 and 420 and connecting beams 430, and the connecting beams 430 form a slit space S. It is divided into the upper beam 431 and the lower beam 432, and the damper 440 is installed in the slit space (S) to absorb and diverge the energy transmitted to the upper beam 431 and the lower beam 432. do.

상부보(431)와 하부보(432)는 H형강 등의 철강 보로서, 철강 보의 양측부에는 힌지부재(P)가 구비되어 힌지부(431a)(432a)를 이룬다. 철강 보의 단부, 즉 전단벽(410)(420)의 내부에 삽입되는 부분에는 스터드 볼트(431b)(432b)가 구비되어 철강 보와 전단벽(410)(420)의 접합력을 향상시킨다. 상부보(431)와 하부보(432)에서 댐퍼(440)와 접하는 부위에는 댐퍼(440)의 용이한 설치 및 교체를 위하여 별도의 금속판이 구비될 수도 있다.The upper beams 431 and the lower beams 432 are steel beams such as H-beams, and hinge members P are provided at both sides of the steel beams to form hinge parts 431a and 432a. Stud bolts 431b and 432b are provided at ends of the steel beams, that is, portions inserted into the shear walls 410 and 420 to improve the bonding force between the steel beams and the shear walls 410 and 420. A portion of the upper beams 431 and the lower beams 432 in contact with the damper 440 may be provided with a separate metal plate for easy installation and replacement of the damper 440.

제4실시예의 나머지 구성은 제1실시예와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다. 제4실시예는 지진 하중에 의하여 전단벽(410)(420)에서 횡하중이 전달될 때 댐퍼(440)가 에너지를 흡수하여 소성변형되므로 철강 보인 연결보(430)보다 철근콘크리트로 된 전단벽(410)(420)의 손상을 더욱 방지하는 효과가 있다.
Since the rest of the configuration of the fourth embodiment is similar to that of the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted. In the fourth embodiment, when the lateral load is transmitted from the shear walls 410 and 420 by the earthquake load, the damper 440 absorbs energy and deforms plastically, so that the shear wall 410 is made of reinforced concrete than the steel beam connecting beam 430. There is an effect of further preventing the damage to (420).

도 11은 건물의 병렬 전단벽에서 연결보의 내부에 댐퍼가 없는 철근콘크리트 보로 된 병렬 전단벽의 응력분포를 나타내는 응력도이고, 도 12는 본 발명의 제3실시예에 의한 건물의 병렬 전단벽에서 한 슬릿 공간에 댐퍼를 7개씩 배치한 상태로 응력분포를 나타내는 응력도이다. FIG. 11 is a stress diagram illustrating a stress distribution of a parallel shear wall made of reinforced concrete beams without dampers in a connecting beam in a parallel shear wall of a building, and FIG. 12 is a slit space in a parallel shear wall of a building according to a third embodiment of the present invention. This is a stress diagram showing a stress distribution with seven dampers arranged in the.

응력도는 범용 프로그램인 MIDAS_Gen을 이용하여 유한 요소 plane stress element를 이용하여 구성하고, 유한 요소 모델에 대하여 경계조건을 부여한 후 정적 해석을 수행한 결과를 나타낸 그림이다. 도 11의 연결보의 높이는 도 12의 연결보의 전체 높이와 동일한 상태로 하여 해석했다.The stress diagram is composed by using finite element plane stress element using MIDAS_Gen, a general-purpose program, and shows the result of performing static analysis after applying boundary condition to the finite element model. The height of the connecting beam of FIG. 11 was analyzed in the same state as the overall height of the connecting beam of FIG.

도 11에 나타난 바와 같이 일반적인 병렬 전단벽에서는 전단벽과 연결보가 만나는 모서리에서는 응력이 집중하여 변형이 쉽게 일어남을 알 수 있지만, 도 12에 나타난 바와 같이 본 발명이 적용된 병렬 전단벽에서는 연결보의 힌지부에서는 응력집중의 거의 없으므로 연결보의 소성변형이 방지되고 댐퍼에서 응력이 집중되어 댐퍼가 먼저 소성변형됨을 알 수 있다. 따라서, 지진 하중 등의 횡하중으로 인한 전단벽과 연결보의 손상을 방지하고 소성변형되는 댐퍼만 교체하여 건물의 유지관리비를 절감할 수 있다.
As shown in FIG. 11, in the general parallel shear wall, the stress is concentrated at the corner where the shear wall meets the connecting beam, so that the deformation occurs easily. However, in the parallel shear wall to which the present invention is applied, the stress is at the hinge portion of the connecting beam. Since there is almost no concentration, plastic deformation of the connecting beam is prevented, and stress is concentrated in the damper, so the damper is plastically deformed first. Therefore, it is possible to prevent damage to the shear walls and the connecting beams due to lateral loads such as earthquake loads, and to replace only the dampers that are plastically deformed, thereby reducing the maintenance cost of buildings.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of the present invention in order to facilitate the understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100, 200, 300, 400 : 병렬 전단벽
110, 120 : 전단벽 130 : 연결보
131 : 상부보 132 : 하부보
131a, 132a : 힌지부 140, 141, 142, 143, 144 : 댐퍼
S, S1, S2 : 슬릿 공간 P : 힌지부재100, 200, 300, 400: parallel shear wall
110, 120: shear wall 130: connecting beam
131: upper beam 132: lower beam
131a, 132a: hinge 140, 141, 142, 143, 144: damper
S, S1, S2: Slit space P: Hinge member

Claims (5)

병렬로 간격을 두고 양측에 세워진 전단벽과,
상기 전단벽을 횡으로 연결하여 상기 전단벽에 가해지는 횡하중에 의한 에너지를 흡수하여 발산하며 상기 전단벽의 수직방향을 따라 간격을 두고 설치된 복수의 연결보를 포함하고;
상기 연결보는, 슬릿 공간을 사이에 두고 상부보와 하부보로 나누어져 상기 상부보와 상기 하부보를 연결하는 적어도 하나의 전단형 댐퍼가 설치된 이중보 형태로 되어 있고,
상기 전단형 댐퍼는 상기 상부보 및 상기 하부보의 양측부에 형성된 힌지부 사이 면에서 상기 상부보와 상기 하부보를 연결하며,
상기 상부보와 상기 하부보는 철근콘크리트 보로서, 상기 상부보와 상기 하부보의 각 내부의 양단부에는 2개의 주근에 의해 X자형 배근이 형성되어 X자형 배근의 힌지부를 이루고,
양측 각 힌지부 사이에는 상기 2개의 주근 사이에 보강근이 배근 형성되고,
상기 양측 각 힌지부의 외측으로 상기 2개의 주근이 연장되는 한편 보강근이 배근 형성되어 상기 전단벽의 내부로 삽입됨에 의해, 상기 상부보와 상기 하부보는 상기 전단벽에 연결되는 것을 특징으로 하는 건물의 병렬 전단벽.Shear walls on both sides spaced in parallel,
Connecting the shear walls laterally to absorb and dissipate energy due to the lateral load applied to the shear walls, and comprising a plurality of connecting beams spaced along the vertical direction of the shear wall;
The connecting beam is divided into an upper beam and a lower beam with a slit space therebetween, and has a double beam type provided with at least one shear damper connecting the upper beam and the lower beam.
The shear type damper connects the upper beam and the lower beam at a surface between hinge portions formed at both sides of the upper beam and the lower beam,
The upper beams and the lower beams are reinforced concrete beams, the X-shaped bar is formed by the two main bars at both ends of each of the upper beam and the lower beam to form a hinge portion of the X-shaped bar,
Between each of the two hinge parts, a reinforcement is formed between the two main roots,
And the upper beams and the lower beams are connected to the shear walls by the reinforcement being formed into the reinforcement and inserted into the shear wall while the two main roots extend to the outside of each of the hinge portions. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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