The rigid floor diaphragm assumption is widely used for the analysis of multistory building structures because of the simplicity in the analysis procedure. But application of such assumption to the seismic analysis of building structures may be not valid in many cases.
To investigate the effect of in-plane floor slab flexibility efficiently, in this study, analytical models for multistory building structures such as those with rectangular plans, setback or wings are proposed. Since a building structure with wings is regarded as a combination of wing structures and their junction, the proposed analytical model is easily applicable to building structures with plans in the shape of letters Y, U, H, etc. The accuracy and computational efficiency of the proposed analytical models are examined by comparison of analysis results obtained from the proposed models and three-dimensional finite element models.
The effect of in-plane floor slab flexibility on the seismic behavior of building structures according to the variation of the number of bays and stories and the difference in stiffness among lateral-load-resisting elements is investigated. The in-plane floor slab flexibility may bring about longer vibration periods that result in the reduced seismic base shear. However, some part of the structure may be subjected to increased stress due to shear force redistribution caused by the large in-plane deformation of floor slabs. This phenomenon is more significant when the aspect ratio of a floor slab system is high or the number of stories is not great. It is desirable to include the in-plane deformation of floor slabs in the seismic analysis of building structures for economical and safe design when the in-plane deformation of floor slabs is expected to be large.
건축구조물을 해석할 경우 해석 절차상의 간편성 때문에 강막가정(Rigid Floor Diaphragm Assumption)이 널리 사용되고 있지만 많은 경우 이 가정의 적용은 해석상 문제점을 가진다.
본 연구에서는 보다 효과적으로 건축구조물들(일자형 평면을 가지는 구조물, setback을 가지는 구조물, 여러 wing들로 구성된 구조물)에 관한 바닥슬라브의 면내 변형을 고려할 수 있는 해석모델들을 제안한다. 여러 wing들로 구성된 구조물을 각각의 wing들과 이들의 연결부로 간주하기 때문에 제안된 해석모델은 Y, U, H 와 같은 복잡한 평면을 가지는 구조물등에도 쉽게 적용될 수 있다. 제안된 해석모델의 정확성과 효율성은 3차원 유한요소모델에서 구한 해석결과의 비교로부터 검토되었다.
본 연구에서는 경간수와 층수의 변화 및 횡하중 저항요소들간의 강성의 차에 의한 구조물의 동적거동에 미치는 바닥슬라브의 면내변형 효과를 알아보았다. 바닥슬라브의 면내변형은 보다 긴 구조물의 진동 주기를 유발하고 이는 결국 밑면 전단력의 감소를 가져오지만 바닥슬라브의 면내변형에 의한 층전단력의 재분배 현상으로 인해 구조물의 어떤 부분에 매우 큰 응력이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 바닥슬라브의 종횡비가 클수록 구조물의 높이가 낮을수록 현저하게 발생한다. 바닥슬라브의 면내변형이 크게 발생할 것으로 예상되는 경우 경제적이며 안전한 구조물의 설계를 위해서 건축구조물의 해석시 바닥슬라브의 면내 변형을 고려하는 것이 바람직하다.
