초고층 건물의 구조 시스템

소개글

초고층 건물의 구조 시스템에 대한 보고서 자료입니다.

목차

서론

1. 전단벽 구조 시스템

2. 골조 구조 시스템

3. 튜브 구조 시스템
3-1. 골조 튜브 구조 시스템
3-2. 트러스 튜브 구조 시스템
3-3. 묶음 튜브 구조 시스템
3-4. 가새 튜브 구조 시스템
3-5. 이중 튜브 구조 시스템

4. 아웃 리거 구조 시스템

결론

참고문헌

본문내용

벽체응력을 균등화한다. 가새가 기울어진 기둥 역할을 하므로 일반적으로 인장력은 발생하지 않으며 경사 부재의 방향은 45도 정도가 바람직하다.
외부 골조에 의한 방해를 가급적 작게 받으면서 주변의 하부 구조로부터 건물내 부로 통할 수 있는 개방된 출입구가 요구되며, 수평 전단력을 휨보다는 자체 부 재의 축력으로 저항할수 있는 강성이 큰 상자형 구조를 형성하기 위하여 모든 외 부 기둥들이 서로 결합되어 있는 시스템이다.
이 시스템은 건물 외부의 각면에 최소한의 가세를 설치하고 모서리 기둥의 동일 한 지점에서 가세가 교차, 하며 각 면에 있는 모서리 기둥들 사이에서 X자형 을 형성한다.
1) 트러스 구조의 특성
골조 튜브 시스템에 비하여 상대적으로 넓게 트인 공간을 사용.
철골 건물의 특성인 창문을 위한 넓게 트인 공간을 사용.
철골구조의 경우 100층 정도가 경제적.
2) 트러스 구조의 적용 사례
·John Hancock Center (1969, 미국, 100층, 344m)
·Onterie Center (1985, 미국, 57층, 344m)
·Hotel de las Artes (1992, 스페인, 43층, 137m)
초고층 구조 시스템 #.3 튜브 구조 시스템 - 그 외의 튜브 구조
6. 묶음 튜브 구조 (Bundled Tube)
골조튜브나 트러스튜브 등을 한 평면상에 2개 이상 사용하는 구조형태를 묶음튜 브 구조시스템이라고 한다. 골조튜브방식은 건물높이가 높아질수록 전단지연 현 상이 심각하게 되는데, 이를 최소화하기 위해 평면 중간 부분에 횡력과 평행한 방향으로 튜브 구조체를 넣어 횡력을 지지하도록 하게 한다. 이 경우 중간에 삽 입된 튜브도 웨브 골조 역할을 하게 하여 하나의 건물에 몇 개의 튜브가 있는 형 태가 된다.
묶음튜브 구조는 외부골조 튜브구조보다 튜브벽에서 더 넓은 기둥간격이 허용되 며, 전단지연효과를 줄이는 데도 도움이 될 수 있다. 묶음튜브 구조는 건물내부 에 기둥을 두게 되므로 평면활용상의 제약을 받을 수 있다.
그러나, 셀을 수직적으로 모듈화 하는 능력은 다양한 동적 형태에 대한 강력한 표현수단으로 이용될 수 있다. 즉, 건물의 형태가 높이에 따라 단위큐브 크기로 변하는(감소하는) 형태를 갖는 고층건물에게는 대단히 유용한 구조방식이다.
1) 묶음 구조의 적용 사례
·Sears Tower (1973, 미국, 110층, 443m)
·Camegie Hall Tower (1989, 미국, 62층, 230.7m)
·N6E Building (1996, 일본, 46층, 189.6m)
7. 가새 튜브 구조
골조튜브가 스팬드럴보의 강성에 의해 전단지역(Shear Lag)현상과 같은 문제가 야기되므로 이를 방지하고 강성을 증진시키기 위하여 외부에 가새를 넣어 횡력을 부담하도록 하는 방식이다. 이 구조방식은 모서리 기둥이 캔틸레버 트러스의 상. 하현재 역할을 하므로 매우 큰 하중을 부담하게 된다.
8. 이중 튜브 구조
골조튜브의 강성을 증가시키기 위해서 내부 코아를 가새된 철골구조나 콘크리트 전단벽을 배치하는 방법으로 외부 골조튜브의 전단변형을 감소시키고 외부 튜브 와 상호작용으로 회전 저항능력을 향상시킨다.
초고층 구조 시스템 #.4 아웃 리거 시스템
9. 아웃 리거 구조 (Outrigger System)
아웃 리거 시스템은 초고층 건물에서 풍하중과 지진하중에 효율적으로 저항하는 횡력저항 시스템이다. 일반적으로 코 어, 아웃리거, 벨트트러스로 구성되며, 횡력에 의한 전도모 멘트를 코어와 외곽 기둥이 함께 지지하는 시스템으로서 건 물에 횡력이 작용하게 되며 아웃리거로 연결된 외곽기둥이 코어와 함께 횡력에 의한 모멘트에 저항하게 되므로 코어가 독립적으로 횡력에 저항하는 경우에 비해 코어가 부담해야 하는 모멘트 값이 줄어들게 된다. 이는 건물을 캔틸레버보 라고 가정하였을 때 캔틸레버보의 춤을 증가시키는 것과 유 사한 개념으로 이해될 수 있다. 아웃리거 시스템은 코어가 부담해야 하는 모멘트 값을 감소시킬 수 있는 시스템이긴 하지만 코어가 지지해야하는 전단력 값을 감소시켜 주지는 못한다.
1) 아웃 리거 구조의 특성
대략 30에서 40층까지의 고층건물에서는 코어 전단벽 시스템만으로도 수평하 중에 저항할 수 있지만 층수가 더 높아짐에 따라 코어 전단벽만으로는 효과적 으로 저항할 수 없다.
전도 모멘트에 효과적으로 저항하기 위해서는 단면의 춤이 커야 하며 이를 위 해서는 건물 전체의 폭을 이용하는 것이 바람직하다.
외주부에 배치된 기둥을 아웃 리거를 통하여 전도 모멘트 지지에 참여시킴으 로써 건물 전체 폭 만큼의 단면 춤을 활용할 수 있게 된다.
외주부의 기둥은 휨 강성에 의해 저항하는 것이 아니라 축방향 강성에 의해 수평하중을 저항하므로 더욱 효율적인 구조시스템.
외부 기둥과 보는 강접이 아닌 단순 접합으로 연결할 수 있으므로 경제적으로 골조를 구성할 수 있다.
코어의 수평하중 지지 능력을 증가시키게 된다.
2) 아웃 리거 구조의 적용 사례
·Mok-dong Hyperion tower (2003, 서울, 69층, 256m)
초고층 구조 시스템 결론
지금까지 초고층 건물의 구조 시스템들에 대하여 간단히 알아보았다. 건물의 높이가 높아질수록 구조적으로 많은 기술들을 필요로 하게 되는 것도 알았다.
얼마 전 어느 학자가 2030년쯤엔 1000층의 건물을 지을 수 있는 기술이, 2050년쯤엔 5000층 높이의 건물을 지을 수 있는 기술이 확보 될 것이라고 한다. 5000층, 간단히 계산해도 20000m 약 20km 높이의 건물이 지어질 수 있다는 것이다. 그리 먼 미래의 얘기도 아니다. 앞으로 겨우 40여년 뒤의 이야기이다.
이렇듯 건축 구조의 기술은 끊임없이 빠른 속도로 발전되고 있다. 근대건축의 역사가 짧아 많은 건축구조적 사고를 겪었던 우리나라도 구조적인 기술을 확보하고 앞으로 짓는 초고층 건물들을 필두로 하여 세계건축의 메카로 우뚝 서기를 바라며 레포트를 마치도록 하겠다.
※참고자료
건축도시연구정보센터 www.auric.or.kr
한국건설교통부 www.moct.go.kr
조선일보 www.chosun.co.kr

키워드

건축,   초고층,   구조,   시스템,   골조,   튜브,   횡력,   고층