시공장소별 구조 현장구조, 조립식구조, 커튼월구조까지, 복잡해 보이는 건축 구조를 쉽고 이해하기. 현장구조, 조립식구조, 커튼월구조, 특수구조, 입체식구조, 쉘구조, 절판구조, 현수구조, 아치구조, 막구조, 철근콘크리트구조, 플랫 슬래브구조
1.현장구조란?
건축자재를 현장에서 제작, 가공하여 조립, 설치하는 구조
2. 조립식구조란?
공장에서 생산 및 가공 조립해서 현장에서 짜 맞추는 구조
조립식구조의 장점:
- 동절기 공사가 가능 공사기간이 단축된다.(조립식이니까)
- 양질의 재료를 대량으로 생산
- 재료비 및 인전비 절감 가능
- 설계, 시공, 운반 용이
조립식구조의 단점:
- 획일적이다(비슷하다) // 배색에 유의해야함
- 접합부(조인트) 강성이 취약하다.
- 소규모 공사는 경제적으로 불리하다
3. 커튼월구조란?
하중을 부담 않하고 자체 하중만 담당하는 비내력벽, 고층건물의 외벽을 경량부재를 사용하는 비내력 외벽, 조립식 구조
커튼월구조의 특징
- 비내력벽으로 경량부재를 사용해 구조체에 얹히는 구조로 고정하중을 감소시킨다.
- 양중작업(크레인)을 원칙으로한다
- 공장제작
커튼월구조의 구성방식
- 시스식(은폐방식): 구조체가 외부에 나타지 않도록 패널로 은폐 새시를 패널 안에 넣음
- 그리드(격자방식): 가로 세로 격자 외관 가로세로 강조
- 멀리언식(선대방식) 수직기둥 노출 그사이 새시, 패널 설치 세로선 강조
- 스팬드럴식(패널방식) 가로선 강조
커튼월구조의 요구성능
내구성(Durability)
커튼월은 오랜 시간 동안 강한 바람, 비, 눈, 태양의 UV 등 자연 환경에 노출되어 있기 때문에, 재료의 내구성은 매우 중요합니다. 재료가 시간이 지나면서 쉽게 부식되거나 손상되지 않아야 합니다.
내화성(Fire Resistance)
건물의 안전을 위해 커튼월 구조는 일정 시간 동안 화재에 저항할 수 있는 능력을 가져야 합니다. 이는 건물 내부로 화재가 확산되는 것을 방지하고, 대피 시간을 확보하는 데 중요합니다.
내풍성(Wind Resistance)
커튼월 구조는 강풍에 의한 손상 없이 바람의 압력을 견딜 수 있어야 합니다. 이는 구조물의 안정성을 유지하고, 유리나 패널의 파손을 방지하는 데 필수적입니다.
내진성(Seismic Resistance)
지진 발생 시, 커튼월 구조는 진동과 충격을 흡수하고 분산시킬 수 있는 충분한 유연성과 강도를 가져야 합니다. 이는 건물의 손상을 최소화하고, 안전을 보장하는 데 중요합니다.
기밀성(Air Tightness) 및 수밀성(Water Tightness)
커튼월 구조는 외부의 공기와 물의 침입을 방지하여 실내 환경을 쾌적하게 유지해야 합니다. 이는 건물의 에너지 효율을 높이고, 내부 공간을 보호하는 데 기여합니다.
차음성(Sound Insulation)
도시 환경에서의 소음 감소를 위해 커튼월 구조는 외부 소음을 효과적으로 차단할 수 있는 능력이 요구됩니다. 이는 실내의 조용하고 편안한 환경을 조성하는 데 도움이 됩니다.
층간 변위에 대한 추종성(Inter-story Displacement Compatibility)
건물의 층간 변위가 발생했을 때, 커튼월 구조는 이러한 변위에 따라 유연하게 움직이며 구조적 손상을 방지할 수 있어야 합니다.
운반 및 설치의 용이성(Ease of Transportation and Installation)
커튼월 시스템은 설계, 제작, 운반, 설치가 용이해야 합니다. 이는 공사 기간과 비용을 줄이는 데 기여합니다.
4. 커튼월구조의 사용재료
유리(Glass)
투명 유리
자연광 활용과 시각적 투명성을 제공합니다.
저방사유리(Low-E Glass)
열 손실을 줄이며 에너지 효율을 높이는 데 사용됩니다.
반사유리(Reflective Glass)
태양열을 반사하여 실내 온도 상승을 방지하고, 눈부심을 줄입니다.
단열유리(Insulated Glass Units, IGUs)
두 개 이상의 유리 사이에 공기층이나 기타 가스를 끼워넣어 우수한 단열 성능을 제공합니다.
금속(Metal)
알루미늄(Aluminum)
가벼우면서도 강도가 높아 가장 널리 사용되는 커튼월 프레임 재료입니다. 부식에 강하고 재활용이 가능합니다.
강철(Steel)
높은 강도와 내구성을 가지고 있으며, 대형 건물이나 구조적 요구가 높은 프로젝트에 적합합니다.
석재(Stone)
화강암(Granite)
내구성이 뛰어나고 자연스러운 외관을 제공합니다.
대리석(Marble)
고급스러운 외관을 원할 때 사용되나, 화강암에 비해 내구성이 낮을 수 있습니다.
복합 재료(Composite Materials)
알루미늄 복합 패널(Aluminum Composite Panels, ACPs)
알루미늄과 폴리에틸렌(PE) 코어의 층으로 구성되어 가볍고, 다양한 색상과 마감 처리가 가능합니다.
섬유강화 폴리머(Fiber Reinforced Polymers, FRPs)
강도가 높고 가벼우며, 부식에 강한 재료로 현대적인 디자인에 사용됩니다.
목재(Wood)
특정 건축 스타일이나 지속 가능한 건축물에 사용됩니다. 목재 커튼월은 자연스러운 외관을 제공하지만, 유지 보수와 내구성에 주의가 필요합니다.
5. 특수구조 (입체식구조)
대규모 건축물에서 지붕의 무게를 줄이는 것
입체트러스트구조
선형부재(가늘고 긴 부재)를 (삼각형) 으로 조립하여 각 부재가 축방향력(압축력 or 인장력만 받는다)을 받는 구조로 전단력과 휨 모멘트는 작용 안한다
쉘구조(조개껍질)
➜ 하중을 면내 응력으로 전달하는 구조
절판구조
➜ 얇은 판을 접어서 휨 모멘트에 저항하는 강성을 높여 외력에 저항하는 구조
현수구조
➜ 지붕이나 바닥판을 케이블로 지지하는 구조
아치구조
➜ 조적식 구조 모든 개구부 상부에는 아치를 하는 것이 원칙이다.
➜ 인장력을 압축력으로 바꾸어 주는 역할
(TIP)
➜평아치: 창호의 길이가 1M 이하 일 때
➜활원아치: 창호의 길이가 1M 이상 일 때
➜예외) 창의 길이가 1.8M 이상이면 철근을 넣어 인방보를 둔다 // 200mm 정도 튀어 나오게 한다
막구조
- 1막 구조: 천막 텐트
- 2막 구조: 튜브
철근콘크리트 구조
라멘구조(철근콘크리트, RC구조)
➜ 상부의 하중을 기둥과 보가 받아서 기초판으로 전달하는 구조
철근콘크리트 벽식구조
➜ 상부의 하중을 내력벽체가 받아서 기초판으로 전달하는 구조 슬래브와 벽체로 구성
- 내력벽: 상부 하중을 기초에 전달하는 벽 수직하중, 횡력에 저항하는 주요벽
- 비내력벽: 상부 하중을 안받고 자체 하중만 지지하는 벽
- 이중골조구조: 모멘트(강성)와 전단벽 도는 가새골조가 혼합
- 전단벽: 수평하중의 전단력을 벽체가지지
- 골조-전단벽: 보통철근콘크리트 골조와 전단벽이 혼합
- 절판구조: 판을 접어 저항능력을 향상 시킴
플랫 슬래브구조
➜ 슬래브의 상부하중을 기둥이 지지한다.
플랫 슬래브 구조의 요구사항
- 기둥의 단면적이 30cm 이상이여야한다.
- 층고는 15분의 1이상
- 경간은 20분의 1이상 // 이중 큰 값을 사용한다
- 45도 각도의 주두를 설치한다
- 지지판을 설치하고 그위에 15cm이상의 콘크리트 슬래브를 설치한다.
플랫 슬래브구조 장점:
- 층고를 낮게 할 수 있다.
- 설비배관이 용이해진다
- 공사비가 절감된다.
플랫 슬래브구조 단점:
- 접합부의 강성이 취약하다