KR101540189B1 - Super-tall complex building system capable of controlling torsional vibration - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비틀림 진동 제어 가능한 초고층 복합 빌딩 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인구밀도와 지가가 상승하는 도심 내 최대밀도구역에서 토지이용의 효율성을 극대화시키고, 빌딩구조의 안전성을 증대시키며 초고층 빌딩의 수평적 도시기능을 부가할 수 있는 대공간구조물의 비틀림 진동을 제어할 수 있는 초고층 복합 빌딩 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a system for maximizing the efficiency of land use in a densely populated area in the city center where population density and land prices are rising, enhancing safety of a building structure, High-rise complex building system capable of controlling the torsional vibration of a large space structure capable of adding a horizontal urban function.
초고층 빌딩의 개발은 높이 또는 설계기술에 따른 기준에 의하여 유럽 또는 미국에서 시작이 되었지만, 21세기에는 아시아 지역이 그 중심이 되고 있다. The development of skyscrapers has begun in Europe or the United States by standards based on height or design technology, but in the 21st century Asia is at the center.
버즈 두바이(Burj Dubai) 빌딩을 비롯하여 현재 추진 중인 초고층 빌딩은 1,000미터 이상의 층고를 향해서 계획, 설계 및 시공이 진행이 되고 있으며, 수직적 기준으로 연결된 빌딩구조물에 수평적 연결의 시도가 있었지만 지진이나 풍하중 등의 횡하중이나 수평외력에 대한 변위 및 진동의 제한조건으로 단일건물의 캔틸레버 형태가 주도적임을 알 수 있다.The current high-rise buildings, including the Burj Dubai Building, are being planned, designed and constructed for over 1,000 meters of storeys. Horizontal connections have been made to vertically connected building structures, but earthquakes and wind loads And the cantilever shape of a single building is dominant as a condition of the displacement and vibration limitations for lateral loads and horizontal external forces.
한편, 고층빌딩을 40층 이상의 빌딩으로 생각할 수 있는데, 설계, 시공 및 사용시 최대하중으로 바람과 지진하중으로 이에 따른 최상층의 수평변위 및 진동 제어 문제가 중요하다. 초고층 빌딩의 횡력, 전단저항력 및 층간변위를 제어하기 위한 종래의 초고층 빌딩 구조 방식에는 가새골조 구조형식, 튜브구조형식, 아웃리거 벨트트러스(Outrigger Belt Truss)형식, 메가프레임(Mega Frame) 형식 또는 다이어그리드 프레임(Diagrid Frame) 형식 등이 있다.On the other hand, high-rise buildings can be considered as buildings with more than 40 floors, and the horizontal displacement and vibration control problems of the uppermost layer due to wind and seismic loads are important due to the maximum load during designing, construction and use. Conventional high-rise building structure systems for controlling the lateral force, shear resistance and interlayer displacement of a skyscraper include a braced frame structure type, a tube structure type, an outrigger belt truss type, a megaframe type, And a frame (Diagrid Frame) format.
그런데, 현재의 초고층빌딩은 수직적 높이한계 또는 수평변위 및 진동 제어 문제 외에, 설계수명 100년 이상을 고려한 미래교통수단에 대한 공간적 여용성이 덜 고려되어 있다. However, current skyscraper buildings are less subject to spatial availability for future transportation, considering vertical lifting limits or horizontal displacement and vibration control considerations, and more than 100 years of design life.
따라서, 수평도시로서의 기능이 향상되고 대공간 구조의 제공에 의한 경제성 향상과 전체 빌딩 구조의 안전성이 향상될 수 있는 초고층 빌딩에 대한 필요성이 점차 대두되고 있다.Accordingly, there is a growing need for a skyscraper which can improve the function as a horizontal city, improve the economy by providing a large space structure, and improve the safety of the entire building structure.
본 출원인은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 제안하게 되었으며, 종래기술과 관련된 참고문헌으로는 일본등록특허 제2600489호의 "초고층 빌딩"이 있다.The applicant of the present invention has proposed the present invention to solve the problems of the related art as described above, and as a reference related to the related art, there is a "skyscraper" of Japanese Patent No. 2600489.
본 발명은 다수의 빌딩으로 구성된 복합 빌딩 시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 유도하고, 빌딩 사이의 무주공간에는 횡력분배를 위한 트러스구조의 상하단에 돔구조와 역돔구조를 설계하여 대공간구조의 제공을 통하여 경제성을 향상시킬 수 있는 초고층 복합 빌딩 시스템을 제공한다.In the present invention, a lateral force distribution and a displacement reduction in a building control system between buildings are induced in a complex building system composed of a plurality of buildings, and a dome structure and a retrodust structure are designed at the upper and lower ends of a truss structure for lateral force distribution Layered composite building system capable of improving the economic efficiency through provision of a large space structure.
본 발명은 초고층 빌딩 사이의 무주공간에 형성된 대공간구조물에 발생하는 비틀림 진동을 제어할 수 있는 진동제어부를 구비한 초고층 복합 빌딩 시스템을 제공한다.The present invention provides a skyscraper complex building system having a vibration control unit capable of controlling a torsional vibration generated in a space structure formed in a free space between skyscrapers.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템은, 적어도 2개의 초고층 빌딩; 및 상기 초고층 빌딩의 사이의 무주공간에 형성되며, 상기 초고층 빌딩에 고정된 상부돔 및 하부돔을 구비하는 대공간구조물;을 포함하며, 상기 상부돔에는 진동제어부가 구비되어 상기 상부돔의 비틀림 진동을 제어할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a super high-rise composite building system including at least two high-rise buildings; And a space structure formed in a free space between the skyscrapers and having an upper dome and a lower dome fixed to the skyscraper, wherein the upper dome is provided with a vibration control part, Can be controlled.
상기 하부돔은 역돔 형태를 가지며, 상기 하부돔은 케이블에 의해 상기 초고층 빌딩과 연결될 수 있다.The lower dome has a retro dome shape, and the lower dome can be connected to the skyscraper by a cable.
상기 초고층 빌딩의 상단에는 경사 빌딩이 형성되며, 상기 케이블의 일단은 상기 경사빌딩에 연결될 수 있다.At an upper end of the skyscraper, an inclined building may be formed, and one end of the cable may be connected to the inclined building.
상기 경사빌딩은 상기 대공간구조물의 외측으로 경사지도록 형성되며, 상기 케이블의 일단은 상기 경사빌딩의 최상단에 연결될 수 있다.The tilted building is formed to be inclined to the outside of the large space structure, and one end of the cable may be connected to the upper end of the tilted building.
상기 초고층 빌딩의 상단에는 경사빌딩이 형성되며, 상기 경사빌딩은 상기 대공간구조물의 자중을 상쇄시킬 수 있다.At the upper end of the skyscraper, a tilted building is formed, and the tilted building can offset the weight of the large space structure.
상기 상부돔은 돔 형상으로 형성되고 상기 하부돔은 역돔 형상으로 형성되어 상호간의 수평반력을 상쇄시킬 수 있다.The upper dome may be formed in a dome shape and the lower dome may be formed in a reverse dome shape to cancel mutual horizontal reaction forces.
상기 상부돔 및 상기 하부돔은 아치 부재, 트러스 부재 및 막 부재를 포함하고, 상기 하부돔의 아치 부재의 양단부와 상기 케이블의 양단부가 연결될 수 있다.The upper dome and the lower dome include an arch member, a truss member, and a membrane member, and both ends of the arch member of the lower dome can be connected to both ends of the cable.
상기 아치 부재의 압축력 및 수평력은 상기 케이블의 인장력 및 수평력과 양자의 연결부 단면 중심에서 각각 상쇄될 수 있다.The compressive force and the horizontal force of the arch member can be canceled at each of the tensile force and the horizontal force of the cable and the cross-sectional center of the connecting portion of the cable.
상기 진동제어부는 상기 아치 부재의 중심부 또는 상기 상부돔의 중심부에 형성된 동조 질량형 감쇠기로 형성될 수 있다.The vibration control unit may be formed of a tuned mass type damper formed at the center of the arch member or at the center of the upper dome.
상기 진동제어부는 상기 아치 부재에 형성된 회전형 스프링 및 상기 회전형 스프링의 일단에 연결된 댐퍼를 포함할 수 있다.The vibration control unit may include a rotatable spring formed on the arch member and a damper connected to one end of the rotatable spring.
상기 진동제어부는 상기 아치 부재에 형성된 코일형 스프링 및 상기 코일형 스프링의 일단에 연결된 댐퍼를 포함할 수 있다.The vibration control unit may include a coil spring formed on the arch member and a damper connected to one end of the coil spring.
상기 아치부재는 상기 상부돔의 지름 방향으로 배치된 제1 아치부재 및 상기 제1 아치부재와 직교하도록 상기 상부돔의 지름 방향으로 배치된 제2 아치부재를 포함하며, 상기 진동제어부는 상기 제1 아치부재 및 상기 제2 아치부재 상에 마련된 복수개의 토션 댐퍼를 포함하고, 상기 복수개의 토션 댐퍼는 상기 상부돔의 중심을 기준으로 동일 원주 상에 배치될 수 있다.Wherein the arch member includes a first arch member disposed in a radial direction of the upper dome and a second arch member disposed in a radial direction of the upper dome so as to be orthogonal to the first arch member, An arch member and a plurality of torsion dampers provided on the second arch member, wherein the plurality of torsion dampers may be disposed on the same circumference with respect to the center of the upper dome.
상기 복수개의 토션 댐퍼는 스프링 및 상기 스프링과 병렬로 구비된 댐퍼를 포함하며, 상기 스프링과 상기 댐퍼는 상기 상부돔의 원주 방향을 따라 배치되고, 이웃하는 토션 댐퍼와 서로 연결되도록 형성될 수 있다.The plurality of torsion dampers may include a spring and a damper provided in parallel with the spring, and the spring and the damper may be disposed along the circumferential direction of the upper dome, and may be connected to the adjacent torsion damper.
본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템은 다수의 빌딩으로 구성된 빌딩시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 유도하고, 빌딩 사이의 무주공간에는 횡력분배를 위한 트러스구조의 상하단에 돔구조와 역돔구조를 설계하여 대공간구조의 제공을 통하여 경제성을 향상시킬 수 있다.The high-rise building system according to the present invention induces the lateral force distribution and the displacement reduction in the building-to-building cooperative control system of a building system comprising a plurality of buildings. In a free space between the buildings, a truss structure for distributing the lateral force has a dome structure It is possible to improve the economic efficiency through the provision of the large space structure by designing the backward dome structure.
본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템은 건물자체 내부의 여건과 건물간의 연계를 통한 빌딩시스템의 도시기능을 제공함으로써 토지이용의 효율성을 극대화시킬 수 있고 이용자의 편의도 증진시킬 수 있다.The high-rise building system according to the present invention can maximize the efficiency of the land use and improve the convenience of the user by providing the urban function of the building system by linking the conditions inside the building with the building.
본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템은 대공간구조물의 상부돔에 진동제어부를 구비하여 대공간구조물에 발생하는 비틀림 진동을 제어하거나 저감시킬 수 있다.The present invention can control or reduce the torsional vibration generated in the large space structure by providing the vibration control unit on the upper dome of the large space structure.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템의 대공간구조물을 스프링과 댐퍼로 등가화한 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템과 아웃리거벨트트러스 형식의 모멘트 효과를 비교 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 따른 대공간구조물에 형성된 진동제어부를 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 따른 대공간구조물의 상부돔에 형성된 아치 및 트러스 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6에 따른 진동제어부의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.1 and 2 are perspective views schematically showing a skyscraper complex building system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a large space structure of the skyscraper complex building system according to FIG. 1 as equivalent to a spring and a damper.
4 is a plan view schematically showing a skyscraper complex building system according to FIG.
5 is a diagram showing a comparison of moment effects of the skyscraper complex building system and the outrigger belt truss type according to FIG.
6 is a view showing a vibration control unit formed in the large space structure according to FIG.
7 is a view showing an arch and truss structure formed in the upper dome of the large space structure according to FIG.
8 is a view schematically showing the shape of the vibration control unit according to FIG.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 사시도, 도 3은 도 1에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템의 대공간구조물을 스프링과 댐퍼로 등가화한 도면, 도 4는 도 1에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 평면도, 도 5는 도 1에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템과 아웃리거벨트트러스 형식의 모멘트 효과를 비교 도시한 도면, 도 6은 도 1에 따른 대공간구조물에 형성된 진동제어부를 도시한 도면, 도 7은 도 1에 따른 대공간구조물의 상부돔에 형성된 아치 및 트러스 구조를 도시한 도면, 도 8은 도 6에 따른 진동제어부의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view schematically showing a super high-rise composite building system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view illustrating a large-scale structure of a super high- FIG. 4 is a plan view schematically showing a skyscraper complex building system according to FIG. 1, FIG. 5 is a diagram showing a moment effect of an outrigger belt truss type skyscraper complex building system according to FIG. FIG. 7 is a view showing an arch and truss structure formed in the upper dome of the large space structure according to FIG. 1. FIG. 8 schematically shows the shape of the vibration control unit according to FIG. Fig.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)은 40층 이상 또는 층고가 1,000m를 초과하는 다수의 빌딩(101)들이 융복합되어 형성되는 것으로서, 도 1 및 도 2에는 초고층 복합 빌딩 시스템(100)의 상단부 일부가 도시되어 있다.The super high-rise
도 1에서 도면 부호 1은 현재 초고층 빌딩, 예를 들면 버즈두바이 빌딩의 최상단을 나타낸다. 현존하는 초고층 빌딩(1)과 비교할 때, 본 발명의 일실시예에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)의 높이가 더 높다고 할 수 있다.In FIG. 1,
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)은, 적어도 2개의 초고층 빌딩(101) 및 초고층 빌딩(101)의 사이의 무주공간(無柱空間, 기둥이 없는 공간)에 형성된 대공간구조물(110)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a high-rise multiple-
도 1 및 도 2에는 초고층 빌딩(101)이 4개인 경우가 도시되어 있는데, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 초고층 빌딩(301)이 2개인 경우도 초고층 복합 빌딩 시스템(100,300)을 형성할 수 있다.As shown in FIGS. 9 and 10, even when there are two skyscrapers 301, it is possible to form the skyscraper
적어도 2개 이상의 초고층 빌딩(101)은 서로 원형, 타원형 또는 2축 대칭 형태가 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)은 2개 이상의 초고층 빌딩(101)과 대공간구조물(110)을 구비함으로써 빌딩 간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 달성할 수 있다.At least two or
우선, 초고층 빌딩(101) 사이의 공간, 즉 기둥이 없는 무주공간에는 대공간구조물(110)이 구비될 수 있다. 대공간구조물(110)은 초고층 빌딩(101) 외에 별도의 거주 또는 사무실 등의 공간을 제공할 수 있는 구조물로서, 초고층 빌딩(101)의 수직적 공간 확대 외에 수평적 공간확대 효과를 얻을 수 있다.First, the
대공간구조물(110)은 초고층 빌딩(101)에 고정된 상부돔(111) 및 하부돔(116)을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상부돔(111)은 위쪽으로 볼록한 모양의 일반적인 돔 모양을 가지는 반면에, 하부돔(116)은 아래쪽으로 볼록한 모양 즉, 역돔(reverse dome) 형태를 가진다. 이 때, 상부돔(111)은 대공간구조물(110)의 지붕 역할을 하는 반면에 하부돔(116)은 대공간구조물(110)의 바닥 역할을 하는 부분이다. 따라서, 상부돔(111) 보다 하부돔(116)의 구조적인 측면에서 보다 중요하다.The
대공간구조물(110)은 초고층 빌딩(101)에 고정 내지 연결되며 초고층 빌딩(101)에서 사람들이 드나들 수 있는 구조를 가진다. 이와 같이, 대공간구조물(110)은 기본적으로 초고층 빌딩(101)에 의해서 구조적으로 지지되는 형태이다.The
본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)에는 바람에 의한 풍하중 또는 지진발생에 의한 지진하중과 같은 횡방향 하중에 작용하게 되는데, 이러한 횡방향 하중에 의해서 초고층 빌딩(101)의 상단에는 처짐 또는 변위가 생기게 된다. 하지만, 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)은 초고층 빌딩(101) 사이에 구비된 대공간구조물(110)에 의해서 횡하중과 같은 수평외력을 분산시킬 수 있고 진동을 제어할 수 있다.Layered
대공간구조물(110)의 상부돔(111)과 하부돔(116)은 수평반력을 서로 상쇄할 수 있는 구조를 가진다. 즉, 상부돔(111)은 돔 형상으로 형성되고 하부돔(116)은 역돔 형상으로 형성되어 상호간의 수평반력을 상쇄시킬 수 있다.The
상기한 바와 같이, 하부돔(116)은 역돔 형태를 가지며, 하부돔(116)은 케이블(121)에 의해 상기 초고층 빌딩(116)과 연결될 수 있다. 역동 형태의 하부돔(116)은 아치 구조물로 형성될 수 있는데, 아치 구조물의 하부돔(116)에 케이블(121)의 일단을 연결하고 케이블(121)의 타단을 초고층 빌딩(101)에 연결함으로써 대공간구조물(110)에 걸리는 수평반력을 상쇄시킬 수 있다. 만약, 케이블(121)에 하부돔(116)이 연결되지 않는 구조라면, 상부돔(111)과 하부돔(116)의 자중에 의해서 초고층 빌딩(101)의 상단이 휘어질 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 하부돔(116)에 케이블(121)을 연결하여 당겨주기 때문에 초고층 빌딩(101)이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.As described above, the
초고층 빌딩(101)의 상단에는 경사 빌딩(102)이 형성되며, 케이블(121)의 일단은 상기 경사빌딩(102)에 연결될 수 있다. 이 때, 경사빌딩(102)은 대공간구조물(110)의 외측으로 경사지도록 형성되며, 케이블(121)의 일단은 경사빌딩(102)의 최상단에 연결될 수 있다. An
도 1 및 도 2를 참조하면, 경사 빌딩(102)은 대공간구조물(110)과 반대 방향으로 기울어져 있다. 이와 같이, 대공간구조물(110)의 반대방향을 향해 확대되도록 기울어져 있는 경사 빌딩(102)의 최상단에 케이블(121)의 타단을 연결하고 일단은 하부돔(116)에 연결함으로써, 경사빌딩(102)은 대공간구조물(110)의 자중을 상쇄시킬 수 있다. 즉, 대공간구조물(110)의 자중에 의해서 초고층 빌딩(101)이 대공간구조물(110) 쪽으로 휘어지는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the tilted
대공간구조물(110)의 상부돔(111) 및 하부돔(116)은 아치(arch) 부재, 트러스(truss) 부재 및 막(membrane) 부재를 포함하고, 하부돔(116)의 아치 부재의 양단부와 케이블(121)의 양단부가 연결될 수 있다. 아치부재는 상부돔(111)과 하부돔(116)의 구조적 기본틀을 형성하기 위한 프레임(또는 골격 구조)이다. 하부돔(116)의 경우 아치 부재와 케이블(121)이 서로 연결됨으로써, 상기 아치 부재의 압축력 및 수평력은 케이블(121)의 인장력 및 수평력과 양자의 연결부 단면 중심에서 각각 상쇄될 수 있다.The
대공간구조물(110)의 설계 변수에는 대공간구조물(110)의 스팬(도 2의 B 참조) 및 연직방향 높이(도 2의 H, X1 참조)가 포함될 수 있다. 즉, 초고층 빌딩(101)의 수평변위 최소화 및 진동제어를 위한 대공간구조물(110)의 제공을 위하여 중요한 설계 변수는 돔구조의 스팬(B)과 연직방향 높이(X1, H)이다. 돔구조의 스팬(B)은 아치 부재로 보강된 스페이스프레임 상부돔(111)으로서, 50~350m 정도의 스팬이 가능하다. 상부돔(111)은 대략 500톤(ton) 정도의 자중이 예상되지만, 하부돔(116) 구조에 비해서는 중요성이 크지 않다.The design parameters of the large
돔구조 중앙부 횡력분배를 위한 트러스구조는 구조해석결과 KS B400*200*12빔(Midas IT, 2014) 사용시 경계조건의 영향이 작고 응력이 작게 발생한다. 횡력, 처짐 및 응력의 분배를 통한 감소효과에 가장 영향이 큰 대공간 돔구조(110)의 연직방향 높이(X1, H)는 도 3과 같이 1차원 부정정구조로 모델링할 수 있으며, 댐핑효과(댐핑계수 C1)를 무시하고 초고층 빌딩(101) 사이의 강성 차이가 4배인 경우(장단변 비율=1:2), 돔구조에서의 반력(R)을 구하기 위한 변형적합방정식은 다음 [수학식 1]과 같다.The truss structure for lateral force distribution in the center part of the dome structure has a small influence of the boundary condition and small stress when KS B400 * 200 * 12 beam (Midas IT, 2014) is used. The vertical height X1, H of the large
[수학식 1][Equation 1]
, ,
여기서, 풍하중 외력에 의한 캔틸레버 구조의 수평 처짐에 대한 증가계수는 도 4의 빌딩(B1)과 빌딩(B2)의 단면2차 모멘트 차이와 내풍면적의 차이에 의하여 증가되는 처짐의 비율이다. 는 횡력의 수평배분감소를 위한 트러스구조와 도 4의 빌딩(B2) 또는 빌딩(B3) (두 빌딩 중에서 대칭조건에 의하여 1개 빌딩만 적용)의 강성계수를 직렬 연결한 도 2의 합성강성으로 그 크기는 다음 [수학식 2]과 같다.Here, the increase coefficient for the horizontal deflection of the cantilever structure due to the wind load external force is a ratio of the deflection increased by the difference of the second moment of the cross section between the building B1 and the building B2 in FIG. 2 shows the composite stiffness of the truss structure for reducing horizontal distribution of the lateral force and the stiffness coefficient of the building B2 or the building B3 of FIG. 4 (only one building is applied by symmetry in two buildings) The size is expressed by the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
, , , ,
[수학식 1]의 최적해는 풍하중(Wo)에 대하여 (i)빌딩 상단 최대 수평 처짐량 에 대한 X1의 연직방향 높이에 대한 1차 편미분을 이용한 최적해, (ii)대공간구조물(110)을 사용하는 임차인의 사용성 증대를 고려한 반력(R)의 최소화 최적해, (iii)초고층 빌딩과 같이 빌딩 하단의 재료파괴에 대한 위험성이 있는 경우의 빌딩 하단 휨모멘트에 대한 최소화를 위한 최적방안의 검토가 필요할 수 있다.The optimal solution of Equation (1) is (i) the maximum horizontal deflection amount at the top of the building (Ii) minimizing the reaction force (R) considering the increase in the usability of the tenant using the
상기 (i)과 (ii)최적화 대상인 빌딩 상단 처짐량과 반력(R)의 최소화는 1개의 대공간구조물(110)을 설계하는 경우 빌딩의 최상단에 존재하게 된다. 돔형상의 대공간구조물(110)이 2개 이상 존재하는 경우에는 X1, X2 등의 설계 변수에 대한 연립방정식의 풀이가 필요하다. 이와 같이, 대공간구조물(110)의 설치 개소는 설계 변수에 의해서 결정될 수 있다.The minimization of the amount of deflection of the upper end of the building and the reaction force R that are the objects of optimization (i) and (ii) is present at the top of the building when one
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 초고층 빌딩(101)에 대해서 균일한 풍하중(Wo)이 가해질 때, 대공간구조물(110)은 그 자체가 TMD(Tuned Mass Damper)의 역할을 할 수 있다. 즉, 대공간구조물(110)을 강성(K1), 질량(M2) 및 댐퍼(C1)를 가지는 TMD로 등가화할 수 있다. 대공간구조물(110) 자체가 TMD 역할을 하기 때문에 초고층 빌딩(101)이 바람이나 지진 등 횡방향 하중에 의해서 변형되는 것을 줄여주거나 횡하중에 의한 진동을 제어할 수도 있다. 따라서, 초고층 빌딩(110)에 별도의 TMD를 구비할 필요가 없거나, 필요한 TMD의 설치 개소를 줄일 수 있다.3, when a uniform wind load Wo is applied to the
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)은, 대칭적으로 배치된 2개의 제1빌딩(101, B1, B4), 제1빌딩(101, B1, B4)과 교차하도록 대칭적으로 배치된 2개의 제2빌딩(101, B2, B3) 및 제1빌딩(101, B1, B4)과 제2빌딩(101, B2, B43의 사이의 무주공간에 형성된 상부돔(111) 및 하부돔(116)을 구비한 대공간구조물(110)을 포함하며, 하부돔(116)은 역돔 형태를 가지며 제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3)과 케이블(121)에 의해 연결되고, 제1빌딩(101, B1, B4)과 제2빌딩(101, B2, B3) 전체는 원형 또는 타원형 또는 2축 대칭 형태로 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4, a high-rise multiple-
도 4에는 초고층 복합 빌딩 시스템(100)을 구성하는 4개의 빌딩(101, B1~ B4)이 배치된 모양을 보여주는 평면도이다. 4개의 초고층 빌딩(101, B1~ B4)은 원형 또는 타원형으로 배치될 수 있고, 서로 마주 보는 2개의 빌딩끼리 서로 동일한 형태를 가지는 것이 바람직하다. 제1빌딩(101, B1, B4)은 풍하중(Wo)의 방향에 대해서 마주 보는 형상으로 배치되고, 제2빌딩(101, B2, B3)은 제1빌딩(101, B1, B4)과 반대되는 형상으로 배치된다. 즉, 제1빌딩(101, B1, B4)은 빌딩의 장변이 풍하중을 맞도록 배치되고 제2빌딩(101, B2, B3)은 단변이 풍하중을 맞도록 배치된다.FIG. 4 is a plan view showing a layout in which four
한편, 상기에서 설명한 바와 마찬가지로, 상부돔(111) 및 하부돔(116)은 아치 부재, 트러스 부재 및 막 부재를 포함하여 형성될 수 있고, 하부돔(116)의 아치 부재의 양단부와 케이블(121)의 양단부가 서로 연결될 수 있다. 이 때, 상부돔(111)의 아치 부재 및 트러스 부재에는 수평압축반력이 발생하고, 하부돔(116)의 아치 부재 및 상기 케이블에는 인장반력이 발생할 수 있다.The
제1빌딩(101, B1, B4) 또는 제2빌딩(101, B2, B3) 중에서 어느 하나의 빌딩에 작용하는 횡하중에 의해서 발생하는 수평반력은 대공간구조물(110)의 돔구조 압축반력에 의해서 다른 빌딩으로 분산될 수 있다.The horizontal reaction force generated by the lateral load acting on any one of the
하부돔(116)의 자중에 의한 모멘트는 제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3)의 상단에 형성된 경사빌딩(102)에 하부돔(116)이 케이블(121)에 의해 연결됨으로써 상쇄될 수 있다.The moments due to the weight of the
제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3) 상단의 처짐량과 수평반력을 최소화하기 위해서 대공간구조물(110)은 제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3)의 최상단에 존재할 수 있다.In order to minimize the amount of deflection and horizontal reaction force at the top of the
도 4에 보이는 바와 같이 횡방향 풍하중 또는 지진하중에 대한 초고층 복합빌딩 시스템(100)에서의 하중분산효과는 도 5의 전단저항력(V)과 휨모멘트(M1)의 감소로 인해서, 전단저항력(V)은 1개 빌딩(B1 또는 B4)에 발생하는 수평 외력하중을 다른 두 빌딩(B2, B3)에 전달시켜서 초고층 빌딩의 수평변위 및 진동을 감소시키게 된다. 여기서 제안된 도 4와 같이 빌딩 사이에 단면2차모멘트의 차이가 없는 경우에는 풍하중(Wo) 외력에 대한 반력의 분산효과 또는 감소효과가 없게 된다.As shown in FIG. 4, the load distribution effect in the super high-rise
이와 같이, 제1빌딩(101, B1, B4)과 제2빌딩(101, B2, B3)은 횡하중(Wo)에 대해서 단면2차모멘트의 저항 차이가 발생하도록 배치될 수 있다.In this way, the
한편, 기존의 초고층빌딩에 채택되고 있는 아웃리거벨트트러스(Outrigger-Belt Truss) 빌딩구조를 본 발명에서 제안된 4개 빌딩으로 구성된 초고층 복합 빌딩시스템(100)의 상부돔(111), 하부돔(116)과 케이블(121) 연결구조를 이용하여 연결한 복합 빌딩 시스템(100)과 비교하면, 횡방향 수평외력의 분배감소와 빌딩 하부 휨모멘트의 감소효과는 도 2 및 도 4와 같이 돔-트러스 보강구조의 수평압축반력(V)이다. 수평반력은 빌딩에 작용하는 풍하중에 대한 저항력을 다른 주변 빌딩에 연결된 돔구조의 압축반력에 의하여 분산되며, 이 분산반력(V)는 빌딩하부에 외력에 대하여 반대방향 휨모멘트를 발생시켜서 결과적으로 빌딩 하단의 휨모멘트에 의한 응력을 감소시키고, 또한 빌딩 최상단의 횡방향 처짐(Drift)을 감소시키게 된다.Meanwhile, an outrigger-belt truss building structure adopted in a conventional skyscraper is divided into an
기존의 아웃리거 벨트트러스 빌딩의 벨트보강구조의 처짐감소효과는 하기 [수학식 3]과 같이 모멘트 면적 제2정리를 사용하여 추가 발생하는 모멘트(M1, 도 6)에 의하여 발생한다. 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)의 경우 도 6의 수평반력(V)에 의하여 [수학식 4]와 같이 추가적인 빌딩하단까지의 모멘트(M2 )에 의하여 처짐 및 응력감소가 발생한다. The deflection reduction effect of the belt reinforcement structure of the existing outrigger belt truss building is generated by a moment (M 1 , FIG. 6) that is generated further by using the second momentum area theorem, as shown in the following equation (3). By a horizontal reaction force (V) of Figure 6, if the high-rise
[수학식 3]&Quot; (3) "
[수학식 4]&Quot; (4) "
, ,
주변빌딩과의 처짐 차이와 강성 및 하중차이에 의한 추가 부 모멘트(M2)는 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)에서 빌딩 간의 단면비율의 차이(B*2B vs 2B*B)는 도 4와 같은 2축 대칭구조를 1/4단면에 대하여 1차 부정정보로 모델링하여 계산할 수 있다.Adding section moment due to the deflection difference with the stiffness and the load difference from the surrounding building (M 2) is a difference (B * 2B vs 2B * B ) of the cross-section ratio of the building in the high-rise
4개의 빌딩의 2축 대칭성과 경계조건에 대한 가정을 적용하여 휨모멘트, 전단저항력, 수평변위의 감소효과를 계산하면 다음과 같다. (1) 4개의 빌딩의 단면은 짧은 단면의 길이를 B라고 할 경우, B*2B로 빌딩1(B1)또는 빌딩4(B4)의 최대 풍하중은 주변 빌딩(B2, B3)의 2배인 정적 풍하중에 저항하게 되며, (2) 빌딩 단면 특성으로 최대 풍하중 발생 빌딩(B1)의 주변 빌딩(B2, B3)의 단면 2차모멘트는 최대하중 발생 빌딩1(B1)의 4배 (I=(B*(2B)^3)/12)이므로, 발생 최대 수평변위는 (1)조건에 의하여 1/8로 감소하게 된다. (3) 최대하중 발생 빌딩1(B1)은 캔틸레버(cantilever), 주변 빌딩2(B2)와 보강트러스는 스프링으로 모델링하게 된다. (4) 대공간구조물(110)은 아치보강이 가능하지만 강성이 없는 것으로 가정하였다. The bending moments, shear resistance, and horizontal displacement are calculated by applying the assumptions on the biaxial symmetry and boundary conditions of four buildings. (1) When the cross section of four buildings is B, the maximum wind load of building 1 (B1) or building 4 (B4) is B * 2B, which is twice the static wind load (2) The sectional moment of inertia of the surrounding buildings B2 and B3 of the maximum wind load generating building B1 is four times the maximum load generating building 1 (B1) (I = (B * (2B) ^ 3) / 12), the maximum horizontal displacement occurring is reduced to 1/8 by the condition (1). (3) Maximum load generation Building 1 (B1) is modeled by cantilever, surrounding building 2 (B2) and reinforced truss by spring. (4) The large-
상기 가정조건을 사용하여 대공간구조물(110)과 대공간구조물(110)의 중앙부 트러스에 의한 수평저항력의 분산, 수평변위 및 빌딩 하단부 코어구조의 휨응력의 감소효과를 비교하기 위해, 40층 빌딩에서 최상단(X1=0, D=480ft)에 기존의 아웃리거벨트트러스와 본 발명에 따른 돔-트러스구조를 설계한 경우를 비교하였다. 그 결과 40층 아웃리거 벨트트러스구조빌딩에 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)을 적용하면 수평변위에서 20%, 빌딩 최하단 코어구조의 휨응력을 88% 감소시킬 수 있음을 증명하였다. 빌딩의 단면적 비교에 사용된 휨-전단내력식과 수평방향 트러스 보강구조의 변위 및 응력저감효과는 풍하중 및 지진하중의 크기, 사용재료 또는 구조형식과 무관하므로, 번들튜브(Bundle tube) 또는 수퍼(메가)프레임 형식의 빌딩에서도 변위 및 응력의 제어가 가능하고, 수평도시기능향상을 위한 대공간구조물의 제공에 의한 경제성향상과 전체빌딩구조의 안전성향상도 가능할 것으로 기대된다.In order to compare the effects of the horizontal resistance of the center trusses of the
도 4와 같이 제안된 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)을 현재 세계 최고층 빌딩인 버즈 두바이(Burj Dubai 빌딩)의 단면도(도 4(b) 참조)와 비교하면, 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)의 비교우위 사항은 (1) 빌딩공간의 극대화 및 구조시스템 단면2차모멘트의 극대화에서 발전적인 공간배치, (2) 횡력을 2개소 이상의 빌딩구조로 재분배, (3) 복합 빌딩 시스템 내부에 추가적 돔구조의 대공간구조물 제공이다. 4 (b)) of the tallest building in the world, which is the tallest building in the world, as shown in FIG. 4, the super high-rise
상기한 바와 같이, 본 출원인은 인구밀도가 고도화된 도심지 혼잡지역의 빌딩 설계시 경제성 및 안전성 제고를 위하여 다수의 빌딩으로 구성된 복합 빌딩 시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 제안하였다. 도심지 인구집중과 지가상승의 필연적 결과에 대한 해결방안으로 제안된 초고밀도 복합빌딩 시스템의 설계 최적화를 위하여, 3차원 빌딩구조시스템의 2축 대칭조건과 경계조건을 이용하여 2차원 모델을 구성하고 1차부정정구조를 이루는 2차원 모델의 중요설계변수에 대하여 사용조건별 최적설계 변수를 결정하였다. 결정된 설계변수 중 빌딩상단의 최대수평처짐과 1차부정정구조의 반력에 해당하는 대공간구조의 저항력에 대한 두 종류 변수에 대한 최적설계와 다수의 대공간구조를 이루는 복합 빌딩 시스템의 최적설계방향을 검토하였다. 정적풍하중과 정적 지진하중에 대한 50층 단일빌딩과 제안된 초고밀도 복합빌딩시스템의 빌딩상단 변위에 대한 예비최적설계결과, 빌딩상단 변위는 각각 52.86mm와 39.02mm로 30%정도 감소됨을 증명하였다. As described above, the present applicant proposed a lateral force distribution and a displacement reduction in a building-to-building collaborative control system of a multi-building system composed of a plurality of buildings in order to improve economy and safety in designing a building in an urban crowded area where the population density is advanced. In order to optimize the design of the ultra-high density complex building system proposed as a solution to the inevitable result of urban population concentration and land price increase, a two-dimensional model is constructed by using biaxial symmetry condition and boundary condition of a three- The optimal design parameters for the critical conditions of the two - dimensional model are determined. The optimal design of two variables for the maximum horizontal deflection and the resistance of the large space structure corresponding to the reaction force of the first order correction structure among the determined design variables and the optimum design direction of the multiple building system Respectively. As a result of the preliminary optimization for the building upper displacement of the 50 story single building and the proposed ultra high density composite building system for static wind and static earthquake loads, the building top displacement has been reduced by 30% to 52.86mm and 39.02mm, respectively.
한편, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초고층 복합 빌딩 시스템(100)은 대공간구조물(110)의 비틀림 진동 또는 좌우 방향 진동을 제어하기 위한 진동제어부(140,150)가 구비될 수 있다. 이 때, 대공간구조물(110)의 상부돔(111)에는 상부돔(111)의 비틀림 진동을 제어하는 진동제어부(140)가 구비될 수 있다.6 to 8, the super high-rise
앞서 설명한 바와 같이, 대공간구조물(110)의 하부돔(116)은 케이블(121)에 의해서 4개의 초고층 빌딩(101)에 연결되어 있기 때문에 하부돔(116)의 비틀림(torsion) 또는 비틀림에 의해 발생하는 진동을 초고층 빌딩(101) 또는 경사 빌딩(102)이 지탱해 줄 수 있다. 그러나, 하부돔(116)과 달리 상부돔(111)은 초고층 빌딩(101)이나 경사 빌딩(102)과 연결되는 구조가 아니기 때문에 상부돔(111)에는 비틀림 또는 비틀림으로 인한 진동이 발생할 수 있다.As described above, since the
상부돔(111)에 비틀림이나 이로 인한 진동이 계속해서 발생하게 되면, 상부돔(111)과 하부돔(116)의 연결부위에 손상이 발생할 수 있다. 왜냐하면, 비틀림 또는 비틀림 진동의 영향으로 인한 차이가 하부돔(116)과 상부돔(111) 사이에서 크기 때문이다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상부돔(111)에서 발생하는 비틀림 또는 비틀림 진동을 방지하기 위한 진동제어부(140)가 상부돔(111)에 구비될 수 있다. 진동제어부(140)는 상부돔(111)의 가운데 부분에 형성되는 동조 질량형 감쇠기(TMD; Tuned Mass Damper)로 형성될 수 있다. 이 때, 진동제어부(140)는 아치 부재(112,113)의 중심부 또는 상부돔(111)의 중심부에 형성된 동조 질량형 감쇠기로 형성될 수 있다.If the
동조 질량형 감쇠기는 능동 질량 감쇠기(AMD; Active Mass Damper) 또는 조화 흡수 장치(Harmonic Absorber)라고도 하며, 진동으로 인한 구조물이나 건물의 완전한 구조파손, 불안정, 손상을 막는 장치이다. 본 발명에 따른 진동제어부(140)는 고유진동(harmonic vibration)에 의해 일어나는 진동 움직임에 반하여 빌딩을 안정하게 만든다. 또한, 상대적으로 가벼운 부분을 추가하여 진동에 균형을 맞추어 최악의 진동에서의 진폭을 줄일 수 있다. 진동제어부(140)는 상부돔(111)에 설치된 질량체가 관성의 법칙에 따라 대공간구조물(110)과 반대 방향으로 움직여서 상부돔(111)에서 발생하는 비틀림 진동 등을 방지할 수 있다.Tuned mass attenuators are also known as Active Mass Damper (AMD) or Harmonic Absorber, and are devices that prevent complete structural damage, instability, and damage to structures or buildings due to vibration. The
진동제어부(140)는 동조 질량형 감쇠기(TMD)의 고유진동수를 상부돔(111)의 고유진동수에 동조시켜서 비틀림 진동을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 액체를 이용하여 비틀림 진동을 제진하는 동조 액체 감쇠기(TSD; Tuned Sloshing Damper)로 진동제어부(140)를 구성할 수도 있다.The
한편, 도 7을 참조하면, 상부돔(111)은 상부돔(111)의 지름 방향으로 배치된 제1 아치부재(112) 및 제1 아치부재(112)와 직교하도록 상부돔(111)의 지름 방향으로 배치된 제2 아치부재(113)를 포함할 수 있다. 2개의 아치부재(112,113)는 실질적인 상부돔(111)의 뼈대 역할을 하는 구조물이다. 제1 및 제2 아치부재(112,113)는 트러스 부재(114)에 의해서 보강되는 구조를 가진다. 아치부재(112,113)와 트러스 부재(114)에는 막 부재(미도시)가 부착될 수도 있다.7, the
제1 아치부재(112)와 제2 아치부재(113)는 상부돔(111)의 가운데 부분에서 서로 교차하는 형태를 가진다. 진동제어부(140)는 제1 아치부재(112)와 제2 아치부재(113)가 교차하는 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상부돔(111)의 비틀림 또는 비틀림 진동은 상부돔(111)의 원주방향으로 발생하기 때문에 상부돔(111)의 가운데 부분에 진동제어부(140)가 형성되어야 대부분의 비틀림 또는 비틀림 진동을 제어할 수 있다.The first
도 8에는 진동제어부(140)의 구체적인 실시 형태가 예시적으로 도시되어 있다. 우선 도 8(a)를 참조하면, 진동제어부(140)는 아치 부재(112,113)에 형성된 회전형 스프링(141) 및 회전형 스프링(141)의 일단에 연결된 댐퍼(146)를 포함할 수 있다. 회전형 스프링(141)의 중심은 제1 아치부재(112)와 제2 아치부재(113)가 교차하는 지점 즉, 상부돔(111)의 가운데 부분이 위치하는 것이 바람직하다. 회전형 스프링(141)은 코일형 스프링으로 구현될 수도 있다. 즉, 진동제어부(140)는 아치 부재(112,113)에 형성된 코일형 스프링(141) 및 코일형 스프링(141)의 일단에 연결된 댐퍼(146)를 포함할 수 있다.8 shows a specific embodiment of the
또한, 도 8(b)를 참조하면, 진동제어부(140)는 제1 아치부재(112) 및 제2 아치부재(113) 상에 마련된 복수개의 토션 댐퍼(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수개의 토션 댐퍼(140)는 상부돔(111)의 중심을 기준으로 동일 원주 상에 배치될 수 있다. 8 (b), the
복수개의 토션 댐퍼(140)는 스프링(142) 및 스프링(142)과 병렬로 구비된 댐퍼(147)를 포함할 수 있다. 여기서, 스프링(142)과 댐퍼(147)는 상부돔(111)의 원주 방향을 따라 배치되고, 토션 댐퍼(140)는 상부돔(111)의 비틀림 또는 비틀림 진동을 제어하거나 줄일 수 있도록 상부돔(111)의 가진 방향을 따라 형성되는 것이 바람직하다. The plurality of
도 8(b)에 도시된 진동제어부(140)는 댐퍼(147)의 작동 방향이 동일하도록 배치되어 있는데, 반드시 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 제1 아치부재(112)에 설치된 댐퍼와 제2 아치부재(113)에 설치된 댐퍼의 작동 방향이 서로 반대가 되도록 형성될 수도 있다. The
도 8(b)의 경우, 상부돔(111)에 발생하는 비틀림 또는 비틀림 진동을 보다 효과적으로 제어하기 위해서 서로 이웃하는 진동제어부(140) 내지 토션 댐퍼끼리 연결되는 것이 바람직하다. 이웃하는 진동제어부(140) 또는 토션 댐퍼는 탄성을 가지는 부재에 의해 서로 연결되는 것이 바람직하다. 도 8(b)에는 하나의 원주 방향을 따라 형성된 진동제어부(140)가 도시되어 있는데, 다주의 원주 방향을 따라 진동제어부(140)가 여러 개 형성될 수도 있다.In the case of FIG. 8 (b), it is preferable that the adjacent
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
100: 초고층 복합 빌딩 시스템
101: 초고층 빌딩 102: 경사빌딩
110: 대공간구조물 111: 상부돔
116: 하부돔 121: 케이블
140: 진동제어부100: High-rise building system
101: High-rise building 102: Gentleman's building
110: Large space structure 111: Upper dome
116: lower dome 121: cable
140:
Claims (13)
상기 초고층 빌딩의 사이의 무주공간에 형성되며, 상기 초고층 빌딩에 고정된 상부돔 및 하부돔을 구비하는 대공간구조물;을 포함하며,
상기 하부돔은 역돔 형태를 가지며, 상기 하부돔은 케이블에 의해 상기 초고층 빌딩과 연결되고,
상기 초고층 빌딩의 상단에는 경사 빌딩이 형성되며, 상기 케이블의 일단은 상기 경사빌딩에 연결되고,
상기 상부돔에는 진동제어부가 구비되어 상기 상부돔의 비틀림 진동을 제어하는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
At least two skyscrapers; And
And a large space structure formed in a free space between the skyscrapers and having an upper dome and a lower dome fixed to the skyscraper,
The lower dome has a retro dome shape, the lower dome is connected to the skyscraper by a cable,
A tilted building is formed at the upper end of the skyscraper, one end of the cable is connected to the tilted building,
Wherein the upper dome is provided with a vibration control unit to control the torsional vibration of the upper dome.
상기 경사빌딩은 상기 대공간구조물의 외측으로 경사지도록 형성되며, 상기 케이블의 일단은 상기 경사빌딩의 최상단에 연결되는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the inclined building is formed to be inclined to the outside of the large space structure, and one end of the cable is connected to the upper end of the inclined building.
상기 초고층 빌딩의 상단에는 경사빌딩이 형성되며, 상기 경사빌딩은 상기 대공간구조물의 자중을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein an inclined building is formed at an upper end of the skyscraper, and the inclined building cancels the self weight of the large space structure.
상기 상부돔은 돔 형상으로 형성되고 상기 하부돔은 역돔 형상으로 형성되어 상호간의 수평반력을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the upper dome is formed in a dome shape and the lower dome is formed in a reverse dome shape to cancel horizontal reaction forces between the upper dome and the lower dome.
상기 상부돔 및 상기 하부돔은 아치 부재, 트러스 부재 및 막 부재를 포함하고, 상기 하부돔의 아치 부재의 양단부와 상기 케이블의 양단부가 연결되는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
7. The method according to any one of claims 1 and 4 to 6,
Wherein the upper dome and the lower dome include an arch member, a truss member, and a membrane member, and both ends of the arch member of the lower dome are connected to both ends of the cable.
상기 아치 부재의 압축력 및 수평력은 상기 케이블의 인장력 및 수평력과 양자의 연결부 단면 중심에서 각각 상쇄되는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the compressive force and the horizontal force of the arch member are offset from each other at the center of the cross-sectional area of the joint between the tensile force and the horizontal force of the cable.
상기 진동제어부는 상기 아치 부재의 중심부 또는 상기 상부돔의 중심부에 형성된 동조 질량형 감쇠기인 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the vibration control unit is a tuned mass damper formed at the center of the arch member or at the center of the upper dome.
상기 진동제어부는 상기 아치 부재에 형성된 회전형 스프링 및 상기 회전형 스프링의 일단에 연결된 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the vibration control unit includes a rotatable spring formed on the arch member and a damper connected to one end of the rotatable spring.
상기 진동제어부는 상기 아치 부재에 형성된 코일형 스프링 및 상기 코일형 스프링의 일단에 연결된 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the vibration control unit includes a coil spring formed on the arch member and a damper connected to one end of the coil spring.
상기 아치부재는 상기 상부돔의 지름 방향으로 배치된 제1 아치부재 및 상기 제1 아치부재와 직교하도록 상기 상부돔의 지름 방향으로 배치된 제2 아치부재를 포함하며,
상기 진동제어부는 상기 제1 아치부재 및 상기 제2 아치부재 상에 마련된 복수개의 토션 댐퍼를 포함하고,
상기 복수개의 토션 댐퍼는 상기 상부돔의 중심을 기준으로 동일 원주 상에 배치된 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the arch member includes a first arch member disposed in a radial direction of the upper dome and a second arch member disposed in a radial direction of the upper dome so as to be orthogonal to the first arch member,
Wherein the vibration control portion includes a plurality of torsion dampers provided on the first arch member and the second arch member,
Wherein the plurality of torsion dampers are disposed on the same circumference with respect to a center of the upper dome.
상기 복수개의 토션 댐퍼는 스프링 및 상기 스프링과 병렬로 구비된 댐퍼를 포함하며, 상기 스프링과 상기 댐퍼는 상기 상부돔의 원주 방향을 따라 배치되고, 이웃하는 토션 댐퍼와 서로 연결되도록 형성된 것을 특징으로 하는 초고층 복합 빌딩 시스템.13. The method of claim 12,
Wherein the plurality of torsion dampers include a spring and a damper provided in parallel with the spring, and the spring and the damper are disposed along the circumferential direction of the upper dome and connected to the neighboring torsion damper High - rise complex building system.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
KR1020140176129A KR101540189B1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Super-tall complex building system capable of controlling torsional vibration |
PCT/KR2015/002602 WO2016093433A1 (en) | 2014-12-09 | 2015-03-18 | Super high-rise complex building system |
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JP2010255409A (en) * | 2010-08-19 | 2010-11-11 | Kazuto Sedo | Vibration damping structure for structure |
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