Vibration Control of High-rise Building Structures using Top-story Isolation Systems

최상층면진시스템을 활용한 고층건물의 진동제어

In this study, the possibility of vibration control of high-rise building structures by applying top-story isolation has been investigated. To this end, El Centro NS (1940) earthquake load is applied to 20- and 50-story building structures for numerical analysis. Artificial wind loads are used to evaluate the serviceability of example structures against wind vibration. As the number of isolated stories of example buildings is changed, structural responses has been evaluated to investigate optimal isolated building mass. And the natural period of isolation systems for top-story isolation is varied to investigate the improvement of control performance compared with the fixed base structure. Based on the analytical results, the top-story isolation system can be used as a hued mass damper and effectively reduce the structural responses of high-rise buildings against wind and seismic loads.

본 연구에서는 최상층면진시스템을 적용한 고층건물의 진동제어 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 20층 및 50층 건물을 예제구조물로 선택하였고 El Centro 남북방향 성분을 지진하중으로 사용하여 수치해석을 수행하였다. 그리고 인공풍하중을 사용하여 풍하중에 대한 예제구조물의 사용성을 검토하였다. 면진되는 상부층의 수를 변화시켜가면서 구조물의 응답을 평가함으로써 최적의 면진질량에 대해서 검토하였다. 또한 상부층면진시스템의 고유진동주기 변화에 따른 진동제어성능의 변화를 고정기초구조물과 비교하여 검토하였다. 해석결과 최상층면진시스템은 동조질량감쇠기로서 활용될 수 있으며 풍하중 및 지진하중에 대한 고층건물의 동적응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었다.