Estimation of Required Lateral Stiffness for Vertical Hexagrid Tall Building Structure in Preliminary Design

최근 그리드 패턴으로 구조부재를 건물의 외주면에 설치한 구조의 적용이 증가하고 이에 대한 연구가 계속되고 있다. 본 연구에서는 적은 수의 단면을 적용하는 기존연구와는 다르게 재료의 활용도를 높이고자 모듈에 작용하는 층전단력과 층전도모멘트에 따라 모듈별로 부재의 크기를 변경하였다. 셀의 지지조건과 변형을 단순화하여 횡력에 의한 셀의 수평변형을 유도하였다. 소요 단면2차모멘트 제안식은 휨변형과 전단변형의 비를 도입하고 허용 횡변위로 건물높이의 1/500을 적용하여 수직 및 대각부재의 축변형을 제외하고 변형을 산정한 모델(C-1)과 축변형을 포함한 모델(C-2)로 나누어 구하였다. 2개층 높이의 모듈을 적용한 60층, 84층 건물을 설계하여 최대 횡변위, 철골량, 셀 부재의 강도비를 분석하였다. 설계한 건물을 Midas 구조해석 프로그램으로 해석한 결과, 최대 횡변위가 목표값의 60층 건물은 99%, 84층 건물은 91%로 나와 본 연구의 제안식이 예비설계 단계의 구조설계에 적용해도 타당성이 충분한 것으로 보인다. 부재의 효율성을 평가할 때에는 횡변위 뿐만 아니라 철골량을 포함하는 것이 바람직하며 대각부재의 조합 강도비가 수직부재 보다 작아서 대각부재가 횡력저항에 효과적이다.