earticle

영어

Dynamic response measurements from natural excitation were carried out for a 18-story office building(SIB) to determine its inherent properties. A steel beam-column frame system was adopted as a typical structural form, but a concrete core wall was added to resist the lateral force more effectively, resulting in a mixed configuration. The most advanced operational system identification methods based on frequency- and time-domain like FDD, pLSCF and SSI were used to extract modal parameters form a series of vibration records. The frequencies and mode shapes extracted from different identification methods showed a greater consistency, however the three lower frequencies exhibited 1.1 to 1.6 times as stiff as those obtained using a detailed 3D-FE model. Automatic FE model updating adopting optimization theory was applied to correlate experimental and analytical modal parameters such as natural frequencies and mode shapes. The simplified FE model containing 3 stiffnesses and 3 masses at each story as structural parameters derived from a detailed 3D-FE model was used as a starting one for updating. The excellent match between test and analytical modal parameters was made for the lower three modes out of the six. Based on the updating results, it can be judged that the domestic design practice for FE analysis somewhat underestimates the story stiffness, while overestimating the story mass.

한국어

18층 사무실용도 건물(SIB)의 동적성능을 결정하기 위하여 자연 진동계측 실험을 수행하였다. 해당건물은 기본적으로 철골골조 형식이나, 보다 효율적으로 수평하중을 지지하기 위하여 콘크리트 코아가 추가된 복합 구조형식을 취하고 있다. 계측된 일련의 진동기록에 최신 주파수- 및 시간영역-기반 응답의존 시스템판별법인 FDD, pLSCF 및 SSI를 적용하여 모달계수를 추출하였다. 3방법에 의하여 추출한 결과는 대체로 일치하였으나, 초기 3D-FE 해석결과와 비교하여 저차 3개 고유진동수는 대략 1.1~1.6배 정도의 단단한 거동을 나타냈다. 진동실험 및 FE 해석으로 부터 획득한 고유진동수 및 모드형태와 같은 모달계수의 일치를 위하여 최적화이론에 근거한 자동모델향상을 시도하였다. 자세한 3D-FE모델의 해석결과로부터 매 층 마다 3개의 강성 및 3개의 질량을 변수로 갖는 단순 FE모델을 유도하여 모델향상의 시작모델로 사용하였다. 일치를 시도한 6개의 모드 중 저차 3차 모드까지만 고려한 향상된 FE모델은 자연진동수 및 모드형태에 대하여 우수한 일치를 나타냈다. 모델향상을 수행한 결과에 의하면, 현재의 국내 FE 구조해석 실무는 층강성 및 층질량을 각각 다소 과소 및 과다하게 고려하고 있는 것으로 판단된다.