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[공학,기술]건축 구조학 - 초고층 건물의 구조형식과 특징

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작성일18-01-10 11:43

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풍력과 지진력 등 동역학적 하중은 고층 건물구조에서 가장 중요한 요소가 되고 있으며, 특히 고강도 구조재의 사용으로 부재의 크기나 건물의 중량이 감소되어 건물이 유연하게 되므로 기체 역학적 작용(풍력)에 민감한 영향을 받는다. 따라서 고층 건물구조는 효율적인 건물형태를 취하고 적절한 구조형식의 사용으로 건물의 강성을 증가시켜야 하며, 외부 수평력을 상살시키는 새로운 응력을 발생시키기도 한다.

분류

바람이나 지진과 같은 수평하중 작용으로 나타난 횡변위에 대하여, 바람은 건물 높이의 약 1/500이내, 지진은 층간 높이의 0.015배 정도로 제한하고 있으므로, 건물의 높이가 높아질수록 연직하중보다는 수평하중 상태에 따라 구조물의 강성과 부재단면이 결정되는 경우가 많다.
1단계: Shear Frame, 20~ 30 층 범위 경제적 (연직하중보다는 수평하중에 저항)
2단계: Interaction System, 40~60층 범위 경제적 (30층 이상이면 트러스 필수)
3단계: Partial Tubular System, 60~70층 범위 경제적 (부분적 튜브)
4단계: Tubular


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건축 구조학 - 초고층 건물의 구조형식과 특징

초고층 건축물의 구조

定義(정이)

초고층 건물이란, 그 층수 또는 높이에 따라 정확히 구분되어 있지 않으며 관점에 따라 상대적으로 定義(정이)되고 있따 유럽의 경우에는 12층 이상의 건물, 일본은 지상에서 20층 이상 또는 건축법에 근거하여 높이가 60m를 초과하는 건물을 초고층이라 하며, 시카고 같은 경우에는 70층에서 100층 정도를 지칭하고 있따 미국의 경우에는 분리기준을 일반적으로 건물의 층수나 높이에 두지 않고 다음의 세 가지를 기준으로 제시하고 있는데,

첫째, 건물의 용적률이 그 지역의 mean or average(평균) 에 비하여 상대적으로 높고, 둘째, 수직교통을 위한 기계설비가 사용되며, 셋째, 일상적인 저층 건물에서 사용되는 것과는 다른 공법 및 기술이 요구되는 건물을 지칭한다.

우리나라의 경우도 명확한 定義(정이)가 되어있지 않고, 내진 설계에 의한 구조안전 확인 대상물인 21층 이상 건물을 초고층 기준으로 볼 수가 있겠으나 통상 30층 ...

건축 구조학 - 초고층 건물의 구조형식과 특징

초고층 건축물의 구조

定義(정이)

초고층 건물이란, 그 층수 또는 높이에 따라 정확히 구분되어 있지 않으며 관점에 따라 상대적으로 定義(정이)되고 있따 유럽의 경우에는 12층 이상의 건물, 일본은 지상에서 20층 이상 또는 건축법에 근거하여 높이가 60m를 초과하는 건물을 초고층이라 하며, 시카고 같은 경우에는 70층에서 100층 정도를 지칭하고 있따 미국의 경우에는 분리기준을 일반적으로 건물의 층수나 높이에 두지 않고 다음의 세 가지를 기준으로 제시하고 있는데,

첫째, 건물의 용적률이 그 지역의 mean or average(평균) 에 비하여 상대적으로 높고, 둘째, 수직교통을 위한 기계설비가 사용되며, 셋째, 일상적인 저층 건물에서 사용되는 것과는 다른 공법 및 기술이 요구되는 건물을 지칭한다.

구조의 槪念과 property(특성)

초고…(省略) 층 건축물이란 일반적으로 수평하중에 대해 저항할 수 있는 구조적 조치를 취해야하는 건축물로 규정한다. 만약 건물이 지나치게 좌우로 흔들리면, 거주자들이 심적 안정감을 잃어버린다. 구조물이 파괴에 대항해 젖먹던 힘까지 발휘해 버티는 와중에, 건물을 흔들거리게 하는 일종의 줄다리기가 생겨 결과적으로 세 번째 공학상의 문제(진동)을 야기한다. 따라서 초고층건축물의 구조형식이란 바람등과 같은 수평하중에 저항하기 위한 구조형식을 말하며 구조형식은 property(특성)에 따라 적정한 적용범위를 가지고 있따
건물의 정면으로 불어오는 바람에 의해 생기는 수평력은 건물을 밀고젖히고(휨), 툭부러뜨리려는(전단), 두가지 경향을 갖는다. 따라서, 고층건물에서는 수평하중을 결과 적으로 제어할 수 있는 구조적 능력이 가장 중요하다고도 할 수 있으므로, 건물 높이 증가에 따라 보다 높은 경제성과 기능성을 가지면서 충분한 구조적 안전성을 확보할 수 있는 다양한 구조형식이 연구되고 사용되고 있따

1965년, Fazular Khan은 수평하중에 대한 저항 시스템을 4단계로 나누어 분류하였다. William J. LeMessurier는 휨, 전단과 진동의 영향을 버티어 내는 가장 이상적인 구조형태는 건물평면 상의 최외각에 위치한 연속된 파티션이 수직적으로 연속성을 가지는 시스템이라고 주장한다.

우리나라의 경우도 명확한 定義(정이)가 되어있지 않고, 내진 설계에 의한 구조안전 확인 대상물인 21층 이상 건물을 초고층 기준으로 볼 수가 있겠으나 통상 30층 이상, 높이 100미터 이상의 고층 건물이 초고층으로 간주되어 왔다.

개요

일반적인 고층 건물 구조의 기본적인 구성요소는 크레 선형요소, 평면요소, 입체요소의 3가지로 나눌 수 있따 선형요소로서 기둥과 보는 축력과 회전력을 지지하고, 평면요소로서 벽체와 슬래브는 축력과 회전력 그리고 횡력을 지지하며, 입체요소로서 외벽이나 코어는 건물의 강성을 높일 수 있따 이와 같은 기본요소들의 조합은 고층건물의 뼈대구조가 되고 그 조합방법은 무수히 많다.

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