KR101381449B1 - Structural analysis method of building movement during construction in super tall building - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for analyzing framework displacement during the construction of a high-rise building comprising a step for modeling a lower structure and an upper structure of a high-rise building using a program, by inputting an input condition to a plurality of structure members constituting the lower structure of the high-rise building and a plurality of structure members constituting the upper structure of the high-rise building; a step for inputting the load of the structure members of the lower structure and the load of the structure members of the upper structure according to a construction order from the lower structure to the upper structure; and a step for calculating a change amount or a stress distribution value cumulatively generated in the structure members of the lower structure and the upper structure. The present invention is provided to accurately confirm the interaction for the change amount and the stress between the structure members of the lower structure and the upper structure, thereby accurately performing structure analysis. [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S100) Model the lower structure and the upper structure of a high-rise building; (S200) Input load of structure members according to a construction order; (S300) Calculate a change amount or a stress distribution value cumulatively generated in the structure members of the lower structure and the upper structure

Description

초고층 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법 {Structural analysis method of building movement during construction in super tall building}Structural analysis method of building movement during construction in super tall building}

본 발명은 변위 해석방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초고층 건물에 적용 가능한 시공 중 골조 변위 해석방법에 관한 것이다. The present invention relates to a displacement analysis method, and more particularly, to a method for analyzing the displacement of a frame during construction applicable to a tall building.

건물을 설계할 때에는 구조 해석을 통해 골조를 이루는 각 구조 부재에 발생하는 응력을 계산하고, 그에 의해 부재의 허용내력 등을 효율적으로 설계함으로써 건축물의 안전성과 경제성을 확보한다. When designing a building, the structural analysis is used to calculate the stress generated in each structural member constituting the frame, thereby ensuring the safety and economic efficiency of the building by efficiently designing the allowable strength of the member.

일반적으로 건물 하부 구조의 구조 해석은 토목 분야의 구조 해석 기관에서 수행하고, 건물 상부 구조의 구조 해석은 건축 분야의 구조 해석 기관에서 수행하고 있다. 일반적인 저층이나 고층 건물의 경우, 구조 부재의 응력 위주로 해석하기 때문에 이렇게 건물 하부 구조와 상부 구조를 분리해서 구조 해석을 수행하여도 큰 무리가 없다. In general, structural analysis of substructures of buildings is carried out by structural analysis institutes of civil engineering, and structural analysis of superstructures of buildings is carried out by structural analysis institutes of construction. In the case of a general low-rise or high-rise building, since the analysis is mainly focused on the stress of the structural members, there is no problem in performing structural analysis by separating the substructure and the superstructure.

이와 달리, 초고층 건물의 구조 해석시에는 일반 건물에서 고려하는 구조 부재의 응력 뿐만 아니라, 구조 부재의 변형량까지도 고려해야 한다. 이러한 초고층 건물의 경우, 그 거대한 규모 때문에 하부 구조의 응력 및 변형량에 의해 상부 구조의 응력 및 변형량에 대한 영향이 필연적으로 발생한다. On the other hand, when analyzing the structure of a high-rise building, not only the stress of the structural member considered in a general building but also the amount of deformation of the structural member must be taken into account. In such a high-rise building, due to its large scale, the influence on the stress and strain of the superstructure is inevitably caused by the stress and strain on the substructure.

하지만, 종래의 구조 해석 방법에 따라 하부 구조의 구조 부재와 상부 구조의 구조 부재를 분리해서 구조 해석을 수행하게 되면, 하부 구조와 상부 구조의 응력 및 변형량에 대한 상호 영향을 정확히 파악할 수 없는 문제점이 있다. However, when the structural analysis is performed by separating the structural member of the lower structure and the structural member of the upper structure according to the conventional structural analysis method, there is a problem that the mutual influence on the stress and strain of the lower structure and the upper structure cannot be accurately understood. have.

한국등록특허 10-0834473(2008.05.27) “다절점 가력 장치를 이용한 건축구조물 최적설계용 구조응력 해석 시스템 및 방법”Korea Registered Patent 10-0834473 (2008.05.27)

본 발명의 목적은 초고층 건물의 상부구조와 하부구조 전체에 적용 가능한 시공 중 골조 변위 해석방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for analyzing frame displacement during construction applicable to the superstructure and substructure as a whole of a high-rise building.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 초고층 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법은 초고층 건물의 하부 구조를 이루는 복수의 구조 부재 및 초고층 건물의 상부 구조를 이루는 복수의 구조 부재에 입력 조건을 입력하여 초고층 건물의 하부 구조 및 상부 구조를 프로그램에 의해 모델링하는 단계; 상기 하부 구조로부터 상기 상부 구조까지 시공 순서에 따라 순차적으로 상기 하부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중 및 상기 상부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중을 입력하는 단계; 및 상기 시공 순서에 따라 상기 하중에 의해 상기 하부 구조의 구조 부재들 및 상기 상부 구조의 구조 부재들에 누적적으로 발생하는 변형량 또는 응력분포 값을 각각 산정하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the method of analyzing the frame displacement during construction of a skyscraper according to an embodiment of the present invention is input to a plurality of structural members constituting a lower structure of the skyscraper and a plurality of structural members constituting the upper structure of the skyscraper. Modeling the substructure and superstructure of the skyscraper by inputting a condition; Inputting the loads applied to the structural members of the substructure and the loads applied to the structural members of the superstructure sequentially in the order of construction from the substructure to the superstructure; And calculating a strain amount or a stress distribution value accumulated in the structural members of the substructure and the structural members of the superstructure according to the construction order, respectively.

여기서, 상기 하부 구조의 구조 부재는, 기초 슬래브 및 지정을 포함할 수 있다. Here, the structural member of the substructure may include a foundation slab and designation.

아울러, 상기 하부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중은, 상기 하부 구조의 구조 부재들의 자중을 포함하고, 상기 하부 구조의 구조 부재들에 발생하는 변형량은, 상기 하부 구조의 침하량을 포함할 수 있다. In addition, the load applied to the structural members of the substructure may include the weight of the structural members of the substructure, and the amount of deformation occurring in the structural members of the substructure may include the subsidence of the substructure. .

또한, 상기 상부 구조의 구조 부재는, 슬래브, 보, 거더, 기둥 및 벽체를 포함할 수 있다.In addition, the structural member of the superstructure may include a slab, beams, girders, columns and walls.

나아가, 상기 상부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중은, 상기 상부 구조의 구조 부재들의 자중 및 상기 상부 구조의 마감시 설치되는 마감 부재의 하중 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 상부 구조의 구조 부재들에 발생하는 변형량은, 탄성 변형량, 크리프(creep) 변형량 및 건조수축 변형량 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. Further, the load applied to the structural members of the superstructure includes at least one of the weight of the structural members of the superstructure and the load of the closing member installed at the end of the superstructure, and the structural member of the superstructure The amount of deformation occurring in the field may include at least one or more of an elastic deformation amount, a creep deformation amount and a dry shrinkage deformation amount.

본 발명의 실시예에 따른 초고층 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법에 의하면, According to the structure displacement analysis method during construction of a high-rise building according to an embodiment of the present invention,

첫째, 초고층 건물의 시공 과정에서 발생하는 하부 구조의 구조 부재와 상부 구조의 구조 부재의 응력 및 변형량에 대한 상호 영향을 정확히 파악할 수 있으므로, 보다 정확한 구조 해석이 가능하다. First, since the mutual influence on the stress and deformation of the structural member of the lower structure and the structural member of the upper structure that occurs during the construction of the high-rise building can be accurately understood, more accurate structural analysis is possible.

둘째, 비대칭 초고층 건물이나 지반의 영향에 의해서 발생할 수 있는 하부 구조의 부등 침하에 의한 변형량을 상부 구조의 변형량에 반영할 수 있다. Second, the amount of deformation due to uneven settlement of the substructure, which may be caused by the influence of asymmetric skyscrapers or the ground, may be reflected in the amount of deformation of the superstructure.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고층 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법의 순서를 나타낸 흐름도이다. 1 is a flow chart showing the procedure of the frame displacement analysis method during construction of a high-rise building according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고층 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법의 순서를 나타낸 흐름도이다. 1 is a flow chart showing the procedure of the frame displacement analysis method during construction of a high-rise building according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 초고층 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법은 단계 S100 내지 단계 S300을 포함한다. Referring to FIG. 1, a method of analyzing frame displacement during construction of a high-rise building includes steps S100 to S300.

먼저, 단계 S100에서는 초고층 건물의 하부 구조를 이루는 복수의 구조 부재 및 초고층 건물의 상부 구조를 이루는 복수의 구조 부재에 입력 조건을 입력하여 초고층 건물의 하부 구조 및 상부 구조를 프로그램에 의해 모델링 한다. 입력 조건은 구조 부재의 위치, 치수, 재료, 구속력, 접합조건 및 지점조건(boundary condition) 등이 될 수 있다. 여기서, 구조 부재의 위치란 대규모 구조물 내에서 절대적인 위치 또는 상대적인 위치 어느 것이든 될 수 있다. 또한, 구속력이란 구조 부재에 가하는 물리적인 힘, 예를 들어 포스트텐션(post tension) 등 프리스트레스(prestress)가 될 수 있다. First, in step S100, input conditions are input to a plurality of structural members constituting a lower structure of a high-rise building and a plurality of structural members constituting an upper structure of a high-rise building to model a lower structure and a superstructure of a high-rise building by a program. The input conditions may be the position, dimension, material, restraint force, joining condition and boundary condition of the structural member. Here, the position of the structural member may be either an absolute position or a relative position within a large scale structure. In addition, the restraining force may be a physical force applied to the structural member, for example, a prestress such as a post tension.

하부 구조의 구조 부재는 기초 슬래브 및 지정을 포함한다. 더욱 구체적으로 기초 슬래브는 상부 구조의 응력을 지반 또는 지정에 전달하는 구조 부분, 독립 기초의 바닥, 전면 기초의 슬래브 부분 등을 포함하며, 지정은 슬래브를 지지하기 위한 것으로서 잡석이나 각종 파일(pile) 등을 포함할 수 있다. 한편, 상부 구조의 구조 부재는 슬래브, 보, 거더, 기둥, 벽체 등을 포함할 수 있다.Structural members of the substructure include foundation slabs and designations. More specifically, the foundation slab includes a structural part that transmits the stress of the superstructure to the ground or designation, a bottom of an independent foundation, a slab portion of the front foundation, etc., and the designation is for supporting the slab as rubble or various piles. And the like. Meanwhile, the structural member of the superstructure may include a slab, beams, girders, columns, walls, and the like.

다음으로, 단계 S200에서는 하부 구조로부터 상부 구조까지 시공 순서에 따라 순차적으로 하부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중 및 상부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중을 입력한다. Next, in step S200, the loads applied to the structural members of the substructure and the loads applied to the structural members of the superstructure are sequentially input from the lower structure to the upper structure in order of construction.

여기서, 하부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중은 하부 구조의 구조 부재들의 자중을 포함한다. 또한, 상부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중은 상부 구조의 구조 부재들의 자중, 상부 구조의 마감시 설치되는 마감 부재의 하중 등을 포함한다. 또한, 하부 구조 및 상부 구조에 가해지는 하중은 필요에 따라 초고층 건물의 외부로부터 발생하는 지진력이나 풍력 등을 포함할 수 있다. Here, the load applied to the structural members of the substructure includes the own weight of the structural members of the substructure. In addition, the load applied to the structural members of the superstructure includes the weight of the structural members of the superstructure, the load of the closing member installed at the end of the superstructure, and the like. In addition, the load applied to the substructure and the superstructure may include seismic force or wind power generated from the outside of the skyscraper as needed.

마지막으로, 단계 S300에서는 앞서 설명한 시공 순서에 따라 하중에 의해 상기 하부 구조의 구조 부재들 및 상기 상부 구조의 구조 부재들에 누적적으로 발생하는 변형량 또는 응력분포 값을 각각 산정한다. 이 중에서 하부 구조의 구조 부재들에 발생하는 변형량은 하부 구조의 침하량 등을 포함한다. 또한, 상부 구조의 구조 부재들에 발생하는 변형량은 탄성 변형량, 크리프(creep) 변형량 및 건조수축 변형량 등을 포함할 수 있다. Finally, in step S300, the deformation amount or the stress distribution value that occurs cumulatively on the structural members of the lower structure and the structural members of the upper structure by the load in accordance with the construction sequence described above, respectively. Among these, the amount of deformation occurring in the structural members of the undercarriage includes the amount of settlement of the undercarriage. In addition, the deformation amount generated in the structural members of the superstructure may include an elastic deformation amount, a creep deformation amount and a dry shrinkage deformation amount.

이렇게 본 발명의 실시예에 따르면, 초고층 건물 하부 구조의 구조 부재와 상부 구조의 구조 부재의 응력 및 변형량에 대한 상호 영향을 정확히 파악할 수 있으므로, 보다 정확한 구조 해석이 가능하다. 또한, 비대칭 초고층 건물이나 지반의 영향에 의해서 발생할 수 있는 하부 구조의 부등 침하에 의한 변형량을 상부 구조의 변형량에 반영할 수 있다. Thus, according to the embodiment of the present invention, it is possible to accurately grasp the mutual influence on the stress and deformation amount of the structural member of the high-rise building substructure and the structural member of the superstructure, it is possible to more accurate structural analysis. In addition, the amount of deformation due to uneven settlement of the substructure, which may be caused by the influence of asymmetric skyscrapers or the ground, may be reflected in the amount of deformation of the superstructure.

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.

Claims (5)

초고층 건물의 하부 구조를 이루는 복수의 구조 부재 및 초고층 건물의 상부 구조를 이루는 복수의 구조 부재에 입력 조건을 입력하여 초고층 건물의 하부 구조 및 상부 구조를 프로그램에 의해 모델링하는 단계;
상기 하부 구조로부터 상기 상부 구조까지 시공 순서에 따라 순차적으로 상기 하부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중 및 상기 상부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중을 입력하는 단계; 및
상기 시공 순서에 따라 상기 하중에 의해 상기 하부 구조의 구조 부재들 및 상기 상부 구조의 구조 부재들에 누적적으로 발생하는 변형량 또는 응력분포 값을 각각 산정하는 단계를 포함하되,
상기 하부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중은,
상기 하부 구조의 구조 부재들의 자중을 포함하고,
상기 하부 구조의 구조 부재들에 발생하는 변형량은,
상기 하부 구조의 침하량을 포함하고,
상기 상부 구조의 구조 부재들에 가해지는 하중은,
상기 상부 구조의 구조 부재들의 자중 및 상기 상부 구조의 마감시 설치되는 마감 부재의 하중 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고,
상기 상부 구조의 구조 부재들에 발생하는 변형량은,
탄성 변형량, 크리프(creep) 변형량 및 건조수축 변형량 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고층 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법.
Programmatically modeling the substructure and superstructure of the high-rise building by inputting input conditions to the plurality of structural members constituting the undercarriage of the skyscraper and the plural structural members constituting the superstructure of the skyscraper;
Inputting the loads applied to the structural members of the substructure and the loads applied to the structural members of the superstructure sequentially in the order of construction from the substructure to the superstructure; And
Comprising the step of calculating the amount of deformation or stress distribution cumulatively occurring in the structural members of the substructure and the structural members of the superstructure according to the construction order, respectively,
The load applied to the structural members of the substructure,
Includes the weight of the structural members of the substructure,
The amount of deformation occurring in the structural members of the substructure,
Including the amount of settlement of the substructure,
The load applied to the structural members of the superstructure,
At least one of the weight of the structural member of the upper structure and the load of the closing member is installed at the end of the upper structure,
The amount of deformation occurring in the structural members of the superstructure,
A method for analyzing frame displacement during construction of a high-rise building, characterized in that it includes at least one of an elastic deformation amount, a creep deformation amount, and a dry shrinkage deformation amount.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 구조의 구조 부재는,
기초 슬래브 및 지정을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법.
The method according to claim 1,
The structural member of the substructure,
Frame displacement analysis method during construction of a building comprising a foundation slab and designation.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 상부 구조의 구조 부재는,
슬래브, 보, 거더, 기둥 및 벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 시공 중 골조 변위 해석방법.
The method according to claim 1,
The structural member of the superstructure,
Frame displacement analysis method during construction of a building comprising a slab, beams, girders, columns and walls.
삭제delete
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