KR20080075842A - 고층구조물을 위한 댐핑 - Google Patents

Abstract

두 개의 수직부재를 포함하는 고층 구조물은 수직 방향의 댐핑요소를 제공하고, 댐핑요소는 두 개의 부재 사이에서의 상대적인 수직 움직임을 댐핑 하도록 배열된다.

Description

고층구조물을 위한 댐핑{Damping for tall structures}

본 발명은 고층구조물, 특히 고층빌딩의 움직임을 댐핑(damping)하기 위한 시스템에 관한 것이다.

높이 솟은 빌딩과 같은 고층 구조물은 종종 횡력에 대한 저항력을 제공하는 몇 가지 구조적 시스템을 구비하여 건설된다. 전형적으로 보통 빌딩의 몸체 내부에 '코어'가 있고, 외각둘레, 때로는 내부에서 둘러쌓는 보와 기둥의 '프레임'이 있다. 각 바닥은 코어에 의해 내부 및/또는 내부의 기둥에 의해 수직으로 지지된다.

고층 구조물의 설계 중에, 회오리바람과 다른 대기적 현상에 의해 쉽게 초래되는 돌풍에 대한 구조물의 동적 공명응답이 횡방향 저항구조에서 경도와 강도의 현저한 증가의 필요성을 유도하는 것이 자주 발견된다. 바람에 의해 초래되는 빌딩의 흔들림이 거주자에게 인지되는 것이 일반적이며, 동적 응답이 감소되도록 하는 것은 추가적인 설계 고려사항이다. 지진발생지역에서, 지진은 역시 커다란 횡방향 움직임을 초래하고 이 경우 역시 횡방향의 동적응답과 피해를 줄이는 것이 요구된다. 경도 그리고/또는 구조재를 증가하거나 그 사이즈를 증가시킴으로써 빌딩의 부 피를 증가시키는 것은 바람에 의한 움직임을 줄일 수 있으나, 동시에 빌딩과 그 기초에 드는 비용을 증가시키고, 이용할 수 있는 바닥 영역을 줄일 것이다. 경도(stiffness)를 강화하는 것이 반드시 지진에 대한 반응을 개선하는 것은 아니다.

빌딩에 대한 댐핑 강화 (Adding damping)(에너지를 분산)는 빌딩의 구조재와 기초에 가해지는 동적 응답, 그리고 그 결과 하중을 줄인다. 만약 충분한 댐핑이 빌딩에 가해지면, 구조재 크기와 기초는 줄어들 수 있고, 거주자에게 인지되고 불편할 수 있는 빌딩의 움직임의 위험이 줄어들거나 제거될 수 있다.

따라서 구조물에 댐핑요소를 설치하는 것은 구조재 크기를 축소하는 것을 통해 현저한 시공비 절약과 풍하중과 지진하중이 가해지는 동안 우수한 제어를 이끌 수 있다.

본 발명의 제1 측면은 댐핑요소를 구비한 개선된 구조물을 제공하고자 한다.

따라서 제1 측면에 의하면, 본 발명은 두 개의 수직으로 연장한 부재와 수직방향의 댐핑요소로 구성된 고층 구조물을 제공하고, 댐핑요소는 두 개의 부재 사이의 상대적인 수직방향 움직임을 댐핑하도록 배치된다.

수직으로 연장은 두 개의 부재가 수직길이, 바람직하게는 일반적으로 구조물이 안정되었을 때 수직인 길이를 갖는다는 것을 의미한다. 흔들림이 생길 때에는 부재 및 댐핑요소는 물론 수직으로부터 구조물이 움직이는 만큼 어느 정도 움직일 수 있다. 다른 방법으로 정의하면, 만일 구조물이 안정된 경우 휨 동작보다 압축 또는 인장 동작에 의한다면, 수직으로 연장은 부재가 자중과 지지되는 바닥의 하중을 일반적으로 지지한다는 의미를 취할 수 있다.

구조물이 흔들리는 동안에, 부재의 회전과 두 부재 사이의 전단 동작은 부재의 길이 방향으로 부재 사이의 상대적 움직임을 가져온다. 이러한 움직임을 감소시키는 댐핑요소를 제공함으로써, 그 구조물의 흔들림은 효과적으로 줄어들 수 있고, 상기에서 논한 이점들을 이끈다. 수직의 댐핑요소의 사용은 역시 코어들 사이 또는 코어와 인근 프레임 등의 정적 차등 축 단축(static differential axial shortening) 효과를 제공할 수 있는 부가적인 이점을 가진다.

댐핑요소는 소정의 에너지 분산요소 또는 수동적인 점성체, 점탄성체, 이력현상 또는 마찰 댐퍼, 능동적으로 조절되는 댐핑 매커니즘과 같은 연결재일 수 있다.

제공된 비교적 높은 수준의 구조적 댐핑은 고층구조물에 적용되어야 할 바람에 의한 수평력을 감소시키고, 더 적은 양, 더 작은 크기의 구조 요소와 더 작은 크기의 기초 사용을 허용하며, 건설비용을 줄이고, 지진에서 구조물에 의해 유지되는 피해를 감소시킨다.

그 고층 건물의 바람직한 일 실시예로 그 구조물은 고층 빌딩이다. 상기 논한 이점에 추가하여, 빌딩에 적용된 부가적인 댐핑은 빌딩 거주자에게 빌딩의 움직임의 지각 가능성을 줄일 수 있다.

본 발명은 특히 60m이상 더 상세하게는 80m이상 높이의 빌딩에서 이용할 수 있다는 것을 상상할 수 있다.

댐핑요소 또는 설비들은 바람직하게는 구조물의 상부 75%이내에 위치한다.

수직으로 연장한 부재는 코어, 둘레기둥, 전단벽, 단부벽 또는 단순히 댐핑목적을 위해 더해진 구조인 수직요소를 더한다. 따라서 전형적으로, 두 개의 부재는 코어와 다른 코어, 또는 코어와 둘레기둥, 또는 기둥의 보조 부재 두 개이다. 코어, 기둥 그리고 전단벽은 주로 현존하는 고층 구조물의 주요 요소이고, 결과적으로 현존 구조물은 본 발명에 따른 댐핑요소에 역으로 맞춰진다.

바람직한 실시예에서 구조물은 수평요소, 특히 수평요소의 원심의 끝과 다른 수직으로 연장한 부재 사이의 관련된 움직임에 따라 댐핑하는 댐핑요소를 구비한 수직으로 연장한 부재 중 하나로부터 연장된 수평요소를 포함할 수 있다. 두 개의 수평요소는 하나가 수평요소 사이에 결합된 댐핑요소의 수직으로 연장한 부재 각각과 연결되어 사용될 수 있다.

수평요소를 이용함으로써, 수평요소의 길이와 조합한 수평요소의 회전은 상대적인 움직임을 최대화하고, 따라서 댐핑요소는 더 큰 상대적인 움직임을 댐핑하도록 작동 할 수 있고, 이는 더 효과적인 댐핑을 제공한다. 게다가 이러한 배열은 소정의 거리로 떨어져 있는 수직으로 연장한 부재 사이의 댐핑을 허용한다.

바람직하게 수평요소는 상대적으로 단단하다. 이것은 수평요소 및 댐핑요소를 따라 두 개의 수직요소 사이의 부하경로에서 힘이 수평요소를 현저하게 변형하지 아니하며, 따라서 최대 변위가 댐핑요소에 적용하는 것을 보장한다.

바람직한 일 실시예에서, 종방향으로 긴 부재는 코어와 둘레기둥으로 구성되며, 수평요소는 코어와 기둥 사이에서 수평적으로 연장된 아웃트리거이다. 아웃트리거는 다른 코어 또는 다른 기둥과 연결된 자유단에 위치한 댐핑요소에 의해 코어와 기둥 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 이러한 배열은 발명이 쉽게 전형적인 코어와 둘레기둥 구조에서 구현되도록 허용한다.

이 아웃트리거 배열은 공지된 아웃트리거와 대조되는데, 이는 건물을 견고하게 하기 위하여 코어와 둘레기둥 구조를 견고하게 연결한다. 기존의 견고하게 연결된 아웃트리거를 채택한 디자인은 큰 구조요소의 크기를 증가시켜 현재 댐프 배열과 비교했을 때 건설비용의 증가를 초래한다.

수평요소는 요소의 연장방향과 수평으로 평행한 폭은 상대적으로 얇을 수 있다. 즉 그것은 구조의 평면도에서 보았을 때 수직부재로부터의 연장된 방식으로 확장할 수 있다. 바람직하게 그 수평요소는 실질적으로 그 폭보다 측면에서 길다. 구조물이 고층 빌딩인 경우 수평요소는 빌딩의 한층 이상에 걸쳐 연장 할 수 있다. 이 길고 가는 배열은 수직방향으로 강한 수평요소를 제공하나, 이는 평면도에서 긴 것처럼 건설하기에 가볍고 저렴하다. 수평요소는 역시 평면도의 벽분할 부재의 부분으로 편리하게 위치시킬 수 있기 때문에 빌딩의 평면도를 방해하지 않는다. 특히 바람직한 일 실시예는 빌딩이 60층 차수 이거나 210m 높이 정도이고, 수평요소는 수직으로 두 층 전체를 관통하여 연장된다. 수평요소는 장비를 위한 출입구나 통로를 형성하기 위한 개구부를 가질 수 있다. 특히 수평요소가 바닥층을 가로지르는 곳에 출입구가 있을 수 있다.

복수의 댐핑요소는 수직부재에 대하여 동일한 높이로 배치될 수 있다. 댐핑요소는 하나의 코어와 복수의 둘레기둥과 결합한다. 수평요소가 사용되는 곳에서 요소는 일반적으로 코어로부터 수평으로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들면 코어로부터 수평적으로 반대로 연장될 수 있고, 또는 더 바람직하게는 댐핑요소와 결합된 각 수평요소가 일반적으로 코어로부터 90° 간격으로 연장될 수 있다. 빌딩에서 복수의 댐핑요소 배열은 가능한 모든 흔들리는 방향으로 부가적인 댐핑을 제공한다. 대칭적인 구조물에서 이 타입의 댐핑은 일반적으로 대칭적인 댐핑요소의 배열에 의해 달성된다. 비대칭 평면도를 가지는 구조물에서 비대칭적인 댐핑요소의 배열은 요구된다. 예를 들면, 비대칭은 소정의 수평요소의 사이즈나 댐퍼의 저항특성이나 개수를 변경함으로써 획득 가능하다. 두 축방향의 동적 움직임에 대한 다른 민감도를 가지는 빌딩-예를 들면 평면이 사각형인 빌딩-의 경우 댐핑요소는 위험 방향에서 흔들림에 대한 더 많은 댐핑을 제공하기 위해 배치될 수 있다. 이는 흔들림이 덜 위험한 방향에서 흔들림 동작에 힘을 가하는 동작을 하는 댐핑요소의 감축, 더 낮은 성능 또는 제거가 가능하다는 것을 의미한다.

구조물에서 서로 다른 높이를 가지는 몇 세트의 댐핑요소가 있을 수 있다. 주어진 댐핑 비율에서 여러 층을 관통하는 댐핑요소의 분포는 구조물에서의 국부적인 댐핑 힘(force)을 줄일 수 있고, 댐핑요소에 의해 제공되는 최대힘은 구조물의 설계 시 고려될 수 있다.

수직으로 연장한 부재는 코벨 또는 브라켓에 의하여 부재 사이에서 연결된 두 개의 인접한 코어 또는 하나의 코어와 인접한 단부벽, 댐핑요소 또는 요소들을 갖는 기둥일 수 있다. 이 경우 수직부재의 상대적인 움직임은 구조물의 흔들림과 같은 전단움직임이다.

바람직한 실시예에서, 수직요소는 댐핑 목적으로 제공 되어지는 내력 부재와 비내력 부재이다. 수직부재는 구조물이 안정상태에 있을 때, 비내력은 자중 이외에 어떤 특정하중을 지지하지 않는다. 즉, 바닥, 피복(cladding)과 중력부하 구조의 무게는 다른 부재에 의해 지지된다. 비내력 부재는 구조물의 흔들림에 의해 발생하는 동적하중을 주로 운반한다. 이 동적하중은 댐핑요소에 의해 비내력 부재를 통과한다. 부가적인 비내력 부재는 두 개의 수직부재에 위치하는 코벨과 같은 짧은 수평요소 또는 브라켓 사이에서 연결되는 댐핑요소를 사용하여 내력부재를 따라서 위치할 수 있다. 이 방법에서 부가적인 비내력 수직부재를 사용하면 구조물의 잔재가 정적 하중을 지지하는 공지 방식으로 설계 되도록 허용한다.

본 발명의 제2 측면은, 두 개의 수직으로 연장한 부재를 포함하는 고층구조물에 댐핑을 제공하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 두 개의 부재 사이의 상대적인 움직임을 감쇄하는 댐핑요소를 수직적으로 작동하는 단계를 제공하는 것을 포함한다.

수직으로 연장이란 용어는 본 발명의 제1 측면에서와 동일하다. 이 방법에서 사용된 수직부재 및 댐핑요소는 위에서 기술한 바람직한 특징을 구현할 수 있다.

본 방법은 고층 구조물, 바람직하게는 고층 빌딩의 건설에서 사용될 수 있거나, 대안적으로 상기 방법은 현존하는 빌딩에서 개조된 댐핑요소를 새로이 설치하기 위한 것일 수 있다.

일 측면에서, 본 발명은 코어 사이에서 혹은 코어로부터 둘레기둥과 같은 다른 수직요소까지 수평으로 연장된 강성의 '아웃트리거' 구조를 사용함으로써, 고층빌딩에서 의미있는 수준의 구조적 댐핑의 추가를 위한 시스템을 제공하고, 그 시스템은 아웃트리거의 하중경로 내에 에너지 분산연결체가 일체로 형성된다. 에너지 분산연결체 혹은 댐핑요소는 점성(즉, 속도와 더불어 몇 승의 힘으로 증가하는), 점탄성(즉, 에너지 분산 및 강성을 제공하는), 이력 혹은 마찰력이 있을 수 있다.

다른 넓은 측면에 따르면 본 발명은 빌딩이 흔들릴 때 상호간에 상대적으로 수직 이동할 수 있는 두 개의 부재 및 두 부재 사이에 배열된 제동기를 제공하고, 댐퍼는 상대적인 수직 움직임을 제동할 수 있다.

바람직하게 댐퍼는 댐퍼의 움직임에 일반적으로 수직적으로 움직이도록 배치된다.

바람직하게 두 개의 부재는 수직적으로 배치되고, 따라서 특히 바람직한 실시예에서 일반적으로 부재에 평행한 방향으로 댐퍼는 움직인다. 다른 측면에서, 본 발명은 빌딩이 흔들릴 때 서로 상응하게 움직이는 두 개의 부재로 구성된 빌딩을 제공하고, 댐퍼는 움직임에 상응하여 댐핑하는 두 개의 부재와 수평방향으로 움직일 수 있도록 배치된다.

도 1 은 수직부재 사이에 댐핑요소의 위치를 도시한 흔들림 동작 시의 구조를 도시하고 있으며,

도 2는 아웃트리거를 포함하는 둘레기둥 및 코너를 나타낸 도면이며,

도 3은 댐핑요소 배열의 일 실시예의 사시도이며,

도 4는 도 3의 수평요소와 댐핑요소 하나를 나타낸 도면이며,

도 5는 도 4에 도시된 부재의 단면도이며,

도 6은 아웃트리거를 포함하는 실시예이며,

도 7은 대안적인 아웃트리거의 실시예이며,

도 8은 두 개의 전단벽 또는 코어 사이의 댐핑요소를 도시한 도면이며,

도 9는 전단벽과 단부벽 사이의 댐핑요소를 도시한 도면이며,

도 10은 도 9에 도시된 실시예에 따른 댐핑요소의 세부 측면도이며,

도 11은 내력 기둥 또는 비내력 기둥의 실시예를 도시한 도면이며,

도 12는 고층빌딩의 평면도를 도시한 도면이며,

도 13은 고층빌딩의 측면도이며,

도 14는 고층빌딩의 아웃트리거 높이에서의 평면도를 도시한 도면이며,

도 15는 도 14에 도시된 아웃트리거의 측면도이며,

도 16은 댐핑저항에 의한 댐핑의 변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 소정의 바람직한 일 실시예는 지금 참고로 첨부한 도면에 관하여 그리고 단지 예로서 기술될 것이다.

도 1은 본 발명의 원리를 도시한다. 도 1에서 고층 구조물은 코어(1)와 둘레기둥(2)의 형태의 수직부재를 구비하는 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 수직적으로 움직이는 댐핑요소(3)는 코어(1)와 기둥(2)의 구조물의 흔들림에 따른 상대적 인 수직 움직을 댐핑하도록 위치된다. 구조물의 수직상태 또는 안정상태는 점선으로 표시된다. 흔들림 동작의 양은 설명 목적을 위해 과장되어 있음을 것은 이해할 수 있을 것이다. 댐핑요소(3)는 비교적 단단한 아웃트리거(4) 형상인 수평요소를 통하여 코어에 연결되고, 이는 코어(1)로부터 수평으로 연장하고 강하게 연결된다.

도 2는 도 1의 구조물과 구조적으로 유사한 고층 빌딩을 도시한다. 코어(1)와 기둥(2)은 다수의 바닥(5)을 지지한다. 실시예에 따르면, 아웃트리거(4)는 위쪽에 위치하고, 도시되어 있지 않은 댐핑요소에 의해 그 외각 끝에서 기둥(2)까지 연결된다.

동적하중에 의해 유발되는 고층구조의 흔들림이 있는 동안, 코어(1)와 둘레기둥(2)(또는 다른 코어)은 아웃트리거(4)의 높이에서 휨동작을 통해 한순 간에 수직에서 소정의 각도- 예를 들면 세타-가 된다.

아웃트리거(4)는 둘레기둥(2)과 견고하지는 않으나, 상대적으로 유연하게 수직으로 작동하는 댐핑요소(3)를 통해 연결된다. 아웃트리거(4)는 비교적 견고하고 변형이 거의 없기 때문에, 최외각 단부는 대략적으로 세타만큼 증대된 L의 선형 변위(L 세타)에 의해 수직적으로 움직인다. 이때, L은 코어 중심으로부터 둘레기둥까지의 수평길이 이다. 그것은 댐핑요소(3)가 동일변위를 견디도록 유도한다(L 세타). 흔들림 상태에서 구조물이 진동과 같이 구조물이 상대적인 수직적 움직임은 계속적으로 변하고, 댐핑요소(3)는 길이가 변하고, 이는 그 동작에 반대되는 힘을 발전시켜, 그 결과 구조물의 운동에너지를 에너지 분산장치에서의 열에너지로 변환한다.

도 3은 도 2에 도시된 형식의 빌딩에서 사용될 수 있는 수평요소(4)와 댐핑요소(3)의 배열의 사시도이다. 수평요소(4)는 코어(1)에 대해 한 쌍씩 대칭인 8개의 아웃트리거(4)이다. 수직부재는 코어(1)와 각각 하나의 아웃트리거(4)를 포함하는 8개의 둘레기둥(2)이다. 아웃트리거(4)는 두 층 깊이의 강화 콘크리트 벽의 형태를 취하고, 3개의 댐핑요소(3)(본 발명의 실시예에서는 점성 제동기)가 아웃트리거(4)와 둘레기둥(2)사이에 연결된 아웃트리거(4)마다 제공된다.

도 4는 바닥보(5)가 보이는 아웃트리거(4)의 측면도이다. 갭(6)은 아웃트리거(4)와 도시된 아래 바닥층 사이에 제공된다. 아웃트리거(4)와 바닥보(5)를 수용하고 아웃트리거(4)의 단부와 둘레기둥(2)사이의 수직움직임을 허용하기 위해 바닥(5)이 독립적으로 아웃트리거(4)에 걸치는 것이 필요하다. 이것에 의해 얻을 수 있는 한 방법은 도 5에 도시되어 있고, 아웃트리거(4)는 2층 높이이다. 도 5에서 아웃트리거(4)의 바닥의 갭(6)은 도시된 상부 바닥과 아웃트리거 사이에 제공된다. 아웃트리거(4)를 자유롭게 움직이도록 허용기 위하여, 아웃트리거는 중앙층 높이에서 바닥 또는 바닥보(5)에 닿지 않고 틈을 통과한다.

실제적으로, 시스템의 효율성은 아웃트리거의 유연성을 포함하는 구조적 시스템의 다양한 구성의 상대적인 강성에 따른다. 댐핑은 아웃트리거마다 하나 또는 몇 개의 댐핑 유닛이 제공될 수 있다. 단순함을 위해 하나의 댐핑요소(3)가 자주 제시되고 언급되나 그것은 수개의 댐핑요소(3)에 의해 대체될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.

도 6은 아웃트리거(4)와 기둥(2)사이에 댐핑요소(3)의 연결이 개략적으로 도 시되어 있다. 흔들림이 수직기둥(2)과 코어(1)의 움직임과 화살표에 의해 보여지는 바와 같은 아웃트리거(4)에 연결된 코어(1)의 회전 시, 댐핑요소(3)를 따른 상대적인 움직임이 발생하고, 댐핑요소(3)는 구조물의 움직임을 댐핑한다.

도 7은 도 6에 도시된 것과 대체 가능한 설비며, 아웃트리거(4)가 기둥(2)에 결합되고, 댐핑요소(3)는 코어(1)와 아웃트리거(4)사이에 설치된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 댐핑요소(3)는 두 개의 코어 또는 전단벽(1) 사이에 설치될 수 있다. 수개의 댐핑요소(3)는 받침 형상인 짧은 수평요소(4)와 연결되고, 빌딩 높이 이상의 두 개의 코어구조(1)사이에서 댐핑을 제공한다.

도 9 는 빌딩의 코어 또는 전단벽(1)의 '플랜지'와 단부벽 또는 기둥(2)사이에 제공되는 댐핑요소(3)의 평면도가 도시되어 있다. 댐핑요소(3)는 도 8의 실시예에서와 같이 두 개의 짧은 수평받침에 의해 지지될 수 있으나, 단순히 도 10의 측면도에 도시된 것과 같이 수직부재상에서, 브라켓에 직접 고정될 수 있다. 바닥(5) 주변의 갭(6)은 벽(1,2)사이의 상호움직임을 방해하지 않도록 허용한다. 코어(1) 또는 두 개의 전단벽은 연결 빔(7)에 의해 결합될 수 있다.

도 11에서 댐핑요소(3)는 내력기둥(2) 및 비내력 기둥(8)과 연결된다. 기둥(2)은 바닥 부재(5)와 빌딩의 다른 부재의 지지를 제공한다. 한편 비내력 기둥(8)은 중요한 정적하중을 지지하는 것이 아닌, 빌딩의 움직이는 동안의 동적하중을 지지하기 위한 목적의 댐핑을 위해 제공된다. 댐핑요소(3)는 각각의 기둥(2,8)에 제공되는 짧은 수평요소(4)와 결합한다.

대안적인 실시예에서 도 11의 기둥(2)은 코어(1)또는 빌딩의 다른 수직부 재가 될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

도 12 내지 도 16에 도시된 댐핑 시스템은 두 개의 중앙승강축 코어구조(1)와 수개의 둘레벽 과 기둥(2)을 포함하는 강화 콘크리트 빌딩의 60층 210m높이에 설치된다.도 12는 코어(1)와 둘레기둥(2)이 도시된 빌딩의 전형적인 평면도를 제공한다. 그 탑의 평면적은 대략 36m x39m이다. 그 두 개의 코어(1)는 각층높이에서 전형적인 강화 콘크리트 연결보에 의해 연결된다. 그 주변벽과 기둥(2)은 각층의 바닥보(5)에 의해 역시 연결된다.

도 13은 고층 빌딩의 높이방향의 단면이 도시된다. 이는 중앙코어(1), 둘레보 및 기둥(2)과 단지 타워 상측 중간 이상의 아웃트리거 벽 요소(4)가 도시된다.

아웃트리거(4)의 높이에서 평면도는 도 14에 도시되어 있다. 댐핑요소(3)는 아웃트리거(4)의 끝에 위치하고 둘레기둥(2)과 연결된다. 중앙코어(1)로부터 빌딩의 네 방향으로 뻗어있는 4쌍의 아웃트리거(4)가 있다. 평면도는 또한 아웃트리거 높이에서 바닥의 일반적인 사용을 가능하게 하도록 아웃트리거(4)에 형성된 출입구(9)를 도시한다.

도 14의 왼쪽 상부 아웃트리거(4)의 자세한 구조물은 도 15에 도시된 부분단면도에 도시된다. 다른 아웃트리거(4)는 비슷한 구조를 가지나 물론 면적은 다를 것이다. 도 15에서 아웃트리거(4)는 하나는 각 층(5)의 높이에 위치하는 두 개의 출입구(9)를 갖는다. 댐핑요소(3)는 아웃트리거(4)와 둘레기둥(2) 사이에 결합된다.

획득 가능한 댐핑은 아웃트리거(4)의 끝에서 댐퍼(3)의 저항의 변화와 마찬 가지로 변화한다. 주어진 구조를 위한 최적수준의 댐퍼 저항이 존재한다. 그 값은 댐퍼 시스템과 전체 구조의 한정된 요소모델의 분석을 통한 시행착오를 통해 획득 될 수 있다. 댐핑은 복합모델 분석으로 알려져 있는 수학 절차 또는 직접방식에 의해 해결되는 정상 상태 강제응답 분석에 의해 획득될 수 있다. 일반모델분석에는 적당하지 않다.

선형 점성 댐퍼(16)를 사용한 구조에 대하여, 도 16에서 전체적으로 더해지는 댐핑이 각 아웃트리거에서 총 댐퍼 저항C와 함께 어떻게 변화하는지 도시한다. 상기 전체적인 댐핑은 임계 댐핑의 비율로 표현되고, C는 각 댐퍼의 관련속도단위 당 힘, 본 실시예에서는 MN/m/s으로 측정된다. 두 개의 곡선은 빌딩의 두 개의 직교하는 수평의 흔들리는 방향과 관련이 있다.

명시되지 않은 실시예에서, 상기에서 묘사된 다양한 타입의 댐핑 배열은 조합이 가능하다. 예를 들면, 빌딩은 코어와 둘레기둥 사이에 도 2 내지 7에 도시된 바와 같이 아웃트리거 수평요소를 포함할 수 있고, 뿐만 아니라, 도 8에 도시된 것처럼 배치된 두 개의 코어 사이의 댐핑요소 및/또는 도 9 또는 11에 도시된 것처럼 배치된 댐핑요소를 포함할 수 있다.

Claims (60)

1. 두 개의 수직으로 연장한 부재; 및

   수직으로 향하는 댐핑요소를 포함하고,

   상기 댐핑요소는 상기 두 개의 부재 사이의 상대적인 움직임을 댐핑하도록 배치된 고층 구조물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 부재는 수직인 고층 구조물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 고층 구조물은 고층 빌딩인 고층 구조물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 부재는 코어 및 둘레기둥을 포함하는 고층 구조물.
5. 전항들 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구조물은 상기 부재 중 어느 하나로부터 연장된 수평요소를 포함하고,

   상기 댐핑요소는 상기 수평요소와 다른 수직부재 사이의 상대적인 움직임을 댐핑하도록 배치된 고층 구조물.
6. 제5항에 있어서,

   상기 수평요소는 상대적으로 단단한(stiff) 고층 구조물.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 수평요소는 상기 수직부재 사이에서 수평으로 연장된 아웃트리거인 고층 구조물.
8. 제5항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   수평요소는 상기 요소들의 연장방향에 수직한 수평방향 폭이 상대적으로 얇은 고층 구조물.
9. 제8항에 있어서,

   수평요소는 실질적으로 폭보다 측면이 높은 고층 구조물.
10. 제 5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조물은 고층빌딩이고,

    상기 수평요소의 높이는 상기 빌딩의 한층 이상에 걸쳐 연장된 고층 구조물.
11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수평요소는 바닥영역을 분할하는 벽의 일 부분을 형성하는 고층 구조물.
12. 제5항 내지 제11 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수평요소는 설비를 위한 현관 또는 통로를 형성하는 개구부를 구비하는 고층 구조물.
13. 전항들 중 어느 한 항에 있어서,

    수직부재에 대하여 동일한 높이로 배치된 복수의 댐핑요소들을 포함하는 고층 구조물.
14. 제13항에 있어서,

    상기 댐핑요소들은 코어와 복수의 둘레기둥들을 결합하는 고층 구조물.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 복수의 댐핑요소들의 적어도 일부를 지지하는 복수의 수평요소들을 포함하고, 상기 각 수평요소는 연관된 댐핑요소를 구비하는 고층 구조물.
16. 제 15항에 있어서, 상기 수평요소들은 코어로부터 수평으로 반대방향으로 연장된 고층 구조물.
17. 제15항에 있어서, 상기 수평요소들은 코어에 대하여 같은 각도로, 바람직하게는 60°, 90° 또는 120°간격으로 연장되어 있는 고층 구조물.
18. 제12항 또는 3항에 있어서, 수직으로 연장된 부재는 가까이 위치한 고층 구조물.
19. 제18항에 있어서, 상기 댐핑요소는 비교적 짧은 수평요소들, 즉 브라켓에 의하여 상기 수직으로 연장한 부재 사이에 연결된 고층 구조물.
20. 제18항 또는 19항에 있어서, 상기 수직으로 연장한 부재에 대하여 동일한 높이의 복수의 댐핑요소를 포함하는 고층 구조물.
21. 제 18항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수직으로 연장한 부재는 두 개의 코어, 즉 하나의 코어와 단부벽 또는 기둥을 포함하는 고층 구조물.
22. 제 18항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수직부재는 내력(load bearing)부재와 비내력(non-load bearing)부재를 포함하고, 상기 비내력부재는 댐핑 목적으로 제공되는 고층 구조물.
23. 제22항에 있어서,

    상기 비내력 부재는 상기 내력부재와 나란히 위치하는 고층 구조물.
24. 전항들 중 어느 한 항에 있어서,

    수 세트의 댐핑요소들을 포함하고,

    상기 세트는 상기 구조물 상에서 서로 다른 높이에 위치하는 고층 구조물
25. 전항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 댐핑요소는 수동 점착물, 점착탄성체, 히스테리 또는 마찰 댐퍼, 즉 능동적으로 제어되는 댐핑 매커니즘을 포함하는 고층 구조물.
26. 전항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조물은 60미터 이상, 바람직하게는 80미터 이상의 빌딩인 고층 구조물.
27. 전항들 중 어느 한 항에 있어서,

    댐핑요소는 상기 구조물 높이의 상측 75% 높이 이내에 위치하는 고층 구조물.
28. 두 개의 수직으로 연장한 부재를 포함하는 고층구조물을 위한 댐핑 제공방법으로서,

    두 개의 부재 사이의 상대적인 움직임을 댐핑하며, 수직으로 작동하는 댐핑요소를 제공하는 단계를 포함하는 댐핑 제공방법.
29. 제 28항에 있어서,

    고층 구조물의 건축 시에 댐핑요소를 결합하는 단계를 포함하는 댐핑 제공방법.
30. 제 28항에 있어서,

    현존하는 구조물에서 댐핑요소를 새로 설치하는 단계를 포함하는 댐핑 제공방법.
31. 제 28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 고층구조물은 고층빌딩인 댐핑 제공방법.
32. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수평요소는 코어와 둘레기둥 사이에 제공되는 댐핑 제공방법.
33. 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,

    수직으로 연장한 부재 중 하나로부터 연장된 수평요소를 제공하는 단계를 포함하고,

    이때, 댐핑요소는 상기 수평요소 및 다른 수직부재 사이의 상대적인 움직임을 댐핑하는 댐핑 제공방법.
34. 제 33항에 있어서,

    상기 수평요소는 비교적 단단한 댐핑 제공방법.
35. 제 33항 또는 제34항에 있어서,

    상기 수평요소는 수직으로 연장한 부재 사이에 제공되는 수평으로 연장된 아웃트리거인 댐핑 제공방법.
36. 제 33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수평요소는 상기 요소의 연장방향에 수평으로 평행한 폭이 상대적으로 얇은 댐핑 제공방법.
37. 제 36항에 있어서,

    수평요소는 실질적으로 그 폭보다 측면이 더 긴 댐핑 제공방법.
38. 제 33항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조물은 고층빌딩이고, 상기 수평요소의 높이는 상기 빌딩의 한층 이상에 걸쳐 연장한 댐핑 제공방법.
39. 제 33항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,

    수평요소는 바닥영역을 나누는 벽의 일 부분을 형성하는 댐핑 제공방법.
40. 제 33항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수평요소는 설비를 위한 현관 또는 통로를 형성하는 개구부를 구비하는 댐핑 제공방법.
41. 제 33항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수직으로 연장한 부재에 대하여, 동일한 높이로 배치된 상기 복수의 댐핑요소를 제공하는 단계를 포함하는 댐핑 제공방법.
42. 제 41항에 있어서,

    상기 댐핑요소는 코어와 복수의 둘레기둥 사이에 위치하는 댐핑 제공방법.
43. 제 42항에 있어서,

    복수의 수평요소들은 상기 복수의 댐핑요소들 중 적어도 일부를 지지하도록 제공되며, 상기 각 수평요소는 연관된 댐핑요소를 구비하는 댐핑 제공방법.
44. 제 43항에 있어서,

    상기 수평요소들은 상기 코어로부터 반대하는 수평방향으로 연장된 댐핑 제공방법.
45. 제 42항에 있어서,

    상기 수평요소들은 코어에 대하여 90°간격으로 한 댐핑 제공방법.
46. 제 28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수직으로 연장한 부재는 가까이 위치한 댐핑 제공방법.
47. 제 46항에 있어서,

    상기 댐핑요소는 비교적 짧은 수평요소, 즉 브라켓에 의하여 상기 수직으로 연장한 부재 사이에 연결된 댐핑 제공방법.
48. 제 46항 또는 제47항에 있어서,

    상기 수직부재에 대하여 동일한 높이의 복수의 댐핑요소들을 제공하는 단계를 포함하는 댐핑 제공방법.
49. 제 46항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수직으로 연장한 부재는 두 개의 코어, 즉 단부벽 또는 기둥을 포함하는 댐핑 제공방법.
50. 제 46항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나의 수직으로 연장한 부재는 구조물의 내력(load bearing)부재를 포함하고,

    상기 방법은 비내력(non-load bearing) 수직으로 연장한 부재를 댐핑 목적으로 제공하는 단계를 포함하는 댐핑 제공방법.
51. 제 50항에 있어서,

    상기 비내력부재는 상기 내력부재와 나란히 위치하는 댐핑 제공방법.
52. 제 28항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조물 상에 서로 다른 높이에 위치하는 수 세트의 댐핑요소들을 제공하는 댐핑 제공방법.
53. 제 28항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 댐핑요소는 수동 점착물, 점착탄성체, 이력 또는 마찰 댐퍼, 즉 능동적으로 제어되는 댐핑요소 중 하나를 포함하는 댐핑 제공방법.
54. 제 28항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조물은 60미터 이상, 바람직하게는 80미터 이상의 빌딩인 댐핑 제공방법.
55. 제 28항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 댐핑요소는 상기 구조물 높이의 상측 75% 이내에 위치하는 댐핑 제공방법.
56. 코어 사이에서 혹은 코어로부터 둘레기둥과 같은 다른 수직요소까지 수평으로 한 강성의 '아웃트리거'구조를 사용하여,

    고층빌딩에서 의미있는 수준의 구조적 댐핑을 추가하기 위한 시스템으로서,

    아웃트리거의 하중통로에서 에너지 분산 연결을 설치하는 시스템.
57. 빌딩이 흔들릴 때 서로 상대적으로 수직으로 움직일 수 있는 두 개의 부재; 및

    상대적인 수직 움직임을 제동할 수 있는 상기 두 부분 사이에 배열된 댐퍼를 포함하는 빌딩.
58. 제 57항에 있어서,

    상기 부재는 일반적으로 수직으로 정렬되는 빌딩.
59. 제 57항 또는 제58항에 있어서,

    상기 댐퍼는 일반적으로 수직으로 작동하는 빌딩.
60. 빌딩이 흔들릴 때 다른 부재에 상대적으로 움직일 수 있는 두 개의 부재 및 상대적인 움직임을 댐핑하도록 두 개의 부재와 평행한 방향으로 작동하도록 배치된 댐퍼를 포함하는 빌딩.

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