„DAMB” - Computer system of dynamic analysis of tall 

buildings stiffened by shear wall structures

 

 

In  Pozna   University  of  Technology  a  computer  system  of 

dynamic analysis of tall buildings with an arbitrary plan, stiffened by shear 

wall  structures  and/or  cores  has  been  elaborated.  Using  the  system  it  is 

possible to determine the frequencies and  mode shapes  of free  vibrations 

and  the  dynamic  response  from  input  of  seismic  and  paraseismic 

influences for a wide range of multistorey buildings.  

 

 

Methods  of  dynamic analysis of  tall buildings stiffened by shear wall structures, currently 

used  in  designing  practice,  allow  for  determination  of  frequency  spectrum  and  mode  shapes  of 

free  vibrations  with  considerable  approximation. As a  consequence of  this the  dynamic response 

of  the  building  obtained  from computations is approximate as  well. At the  Institute of  Structure 

Engineering of Pozna  University of Technology there has been elaborated a computer system of 

programs for the dynamic analysis of tall buildings stiffened by shear wall structures and/or cores 

in order to make a more precise analysis of these complex structures possible.  

Originally,  the  system  was used on ICL 1900 and Odra 1300. At present it is possible to 

take  advantage  of  the  system  making  use  of  computers  compatible  with  IBM  PC  with  medium 

size operating memory and DOS standard operating system as well as Windows 3.1, Windows 95 

and  Windows  NT  environments.  It  is  possible  to  analyse  structures,  the  plan  of  which  includes 

walls, flexible joints and connected beams, located arbitrarily in the plan. Because of the fact that 

more  than  half  of  the  building  mass  is  concentrated  on  the  floor  levels  the  dynamic  structure 

model with discrete masses in the form of floor slabs characterised by translational and rotational 

inertias  has  been  accepted.  Floor  slabs  can  be  located  on  arbitrary  ordinates  along  the  building 

height, according to the real distribution of floors in the building. Each floor can have a different 

form and a different unit density. Structure stiffness is determined on the basis of exact solution of 

differential  equations  describing  displacements  of  3-dimensional  structure  model.  The  coupled, 

flexural - torsional structure vibrations are analysed.  

Input  data  for  computations  using  the  DAMB  (Dynamic  Analysis  of  Multistorey 

Buildings)  system  include  the  information  about  the  shear  walls,  cores,  connecting  beams  and 

flexible  joints,  geometry  and  strentgh  features  of  the  structure  which  can  be  read    from  the 

building  plans.  In  order  to  determine  the  building  mass  you  only  need  to  give:  one  number 

characterising density per volume of walls and connecting beams material and for all types of floor 

slabs the floor density with a unit surface and a set of points determining the floor outline. Floors 

with  an  arbitrary  plan  and  holes  are  allowed  (Fig. 1).  The  movement  of  the  foundation  is 

 

determined  by  giving  parameters  of  design  response  spectrum.  On  the  basis  of  the  data 

determined  in  this  way  the  system  generates  the  mass  matrix  and  the  flexibility  matrix  for  the 

structure.  Owing  to  replacement of numerical integration by integration according to analytically 

introduced formulas and the best use of memory on magnetic discs, short computation times have 

been obtained. The elaboration of macro-command of operating system, the data number being its 

only parameter, makes use of the system really simple. Using the system allows for determination 

of frequency spectrum and the mode shapes of free vibrations as well as the dynamic response of 

the structure  subject  to  seismic  and paraseismic influences in a short time and at a relatively low 

cost. 

The above-described DAMB system of computer programs was elaborated in the eighties, 

partly  within  the  grant  No  05.12  coordinated  by  the  Institute  of  Fundamental  Technological 

Research of the Polish Academy of Sciences in Warsaw. The system was tested thoroughly. The 

results of the computations obtained by using the system were compared, among others, with the 

values  obtained  experimentally,  presented  in  the  literature.  In  1984  operational  use  was  begun. 

Since  then  calculations  concerning  buildings  being  designed  and  the  existing  or  erected  ones, 

which  are  with  vibrations  hazard,  have  been  made  in  Wielkopolska,  Warsaw  and  Sofia.  The 

system  is  being  improved  and  developed  continuously.  The  research  has  been  focused  currently 

on  the  development  of  the  analysis  taking  into  account  a  non-linear  model  of  the  structure 

material and impulse loads. 

 

Fig.1. 3-D shear wall structure 

1 - shear wall,   2 - connecting beam,   3 - floor slab