基于柱端旋转约束的竖向不规则建筑抗倒塌位移分析

Q4 Materials Science

Journal of The Korea Concrete Institute Pub Date : 2023-10-31 DOI:10.4334/jkci.2023.35.5.487

GiHyuk Jung, Insub Choi, JunHee Kim

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摘要

建筑物的抗倒塌性表示建筑物对外力的抵抗程度。浦项地震造成的雪洛蒂建筑物的损失主要发生在1层力矩骨架的柱子上，建筑物的性能水平相当于倒塌水平的CP。以垂直不定型的希洛蒂建筑物为例，地震发生时位移集中在刚性较低的1层，因此比现有的具有单一横向阻力的建筑物的极限状态要小。但是，希洛蒂构造物倒塌程度带来的位移及不存在力并没有得到政略性的评价。本研究以构配件及位移为基础分析了希洛蒂建筑物的抗倒塌性。通过将连接在柱子上的水平构件的弯曲刚性理想化为柱子段的旋转刚性的模型，分析了柱子的构件力及位移。希洛蒂建筑物的抗倒塌性是通过分析模型的非线性静态解释，基于倒塌时点的位移进行分析的。分析结果显示，希洛蒂柱的剪切力比力矩骨架柱最多大1.93倍。希洛蒂建筑的抗倒塌性能比最保守的RC剪切壁系统的崩溃水平低47%。因此，希洛蒂建筑物的抗倒塌性能应低于传单支配型RC传单墙系统。

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Analysis of Displacement-based Collapse Resistance for Vertical Irregular Buildings according to Column-end Rotation Constraints

건축물의 붕괴저항성은 건축물이 외력에 대해 붕괴되기까지 견디는 정도를 나타낸다. 포항지진으로 인한 필로티 건축물 피해는 대게 1층 모멘트 골조의 기둥에서 발생하였으며 건축물 성능수준은 붕괴수준인 CP에 해당하였다. 수직 비정형성을 가지는 필로티 건축물의 경우 지진발생시 강성이 낮은 1층에 변위가 집중되기 때문에 기존의 단일 횡력저항을 가지는 건축물의 한계상태보다 작을 수 있다. 하지만 필로티 구조물의 붕괴수준에 따른 변위 및 부재력에 대한 정략적인 평가가 이루어지지 않았다. 본 연구는 필로티 건축물의 붕괴저항성을 부재력 및 변위 기반으로 분석하였다. 기둥에 연결된 수평부재의 휨강성을 기둥단부의 회전강성으로 이상화시킨 모델을 통하여 기둥의 부재력 및 변위를 분석하였다. 필로티 건축물의 붕괴저항성은 해석모델의 비선형 정적해석을 통해 붕괴시점의 변위를 기반으로 분석하였다. 분석결과, 필로티 기둥의 전단력은 모멘트 골조 기둥보다 최대 1.93배 크게 산정되었다. 필로티 건축물의 붕괴저항성은 변위기반 한계상태에서 가장 보수적인 전단 지배형 RC 전단벽 시스템의 붕괴수준 보다 47 % 낮게 평가되었다. 따라서 필로티 건축물의 붕괴저항성은 전단 지배형 RC 전단벽 시스템보다 낮은 수준으로 평가되어야 한다.

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