KR100442548B1 - 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 갖는 건축구조물의 동시시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축구조물의 골조시공방법에 관한 것으로, 발명의 주된 목적은 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가진 건축구조물의 구조를 제공하고 상기 구조로 골조공사를 시행함에 있어서 중간부분과 상부부분을 동시에 시공하는 방법을 제공함으로써, 공기를 단축시키고 공사비용을 저감하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은,
건축구조물의 구조로서, 건축구조물의 하부부분의 경우에는 철근콘크리트구조로 구성되고, 중간부분의 경우는 철골철근콘크리트구조로 구성되고, 상부부분은 철근콘크리트구조로 구성되는 혼합구조를 가진다. 한편, 그러한 건축구조물을 시공함에 있어서, 건축구조물의 하부부분을 철근콘크리트구조로 골조공사를 시행하는 단계를 거치고, 하부부분의 골조공사가 끝난 후, 중간부분의 시작부분부터 중간부분의 최상부까지 철골로 시공하는 단계를 거쳐, 중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 함과 동시에 상부부분의 시작부분부터 지붕층방향으로 철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하도록 하는 단계를 거치는 시공방법으로 이루어져 있다.
Description
본 발명은 건축구조물의 골조시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하부부분과 상부부분은 철근콘크리트구조로 이루어지고, 중간부분은 철골철근콘크리트구조로 이루어진 건축구조물의 동시시공방법에 관한 것이다.
건축구조는 주체구조의 재료에 따라 목구조, 벽돌구조, 시멘트 블록 구조, 돌구조, 철근콘크리트구조, 철골구조, 철골철근콘크리트구조 등으로 나뉘어지는데, 이 중 고층건물의 시공에는 주로 철근콘크리트구조와 철골구조, 철근콘크리트구조가 이용된다.
특히, 상기 철근콘크리트구조는 콘크리트의 인장응력의 약점을 철근으로 보완해 준 구조로서, 내구성과 내화성의 면에서는 유리하나, 자중이 크고, 시공이 복잡하며, 공기가 긴 단점이 있다.
반면에, 상기 철골구조는 구조상 중요한 뼈대부분에 형강ㆍ강판ㆍ강관 등의 강재를 사용하여 조립한 구조로서, 건물의 중량을 줄일 수 있고, 시공성이 좋아 공기를 단축할 수 있는 장점이 있으나, 내화성이 낮아 값비싼 내화피복을 사용하여야 한다는 단점이 있다.
그리고, 상기의 철골철근콘크리트구조는 철근콘크리트와 철골구조의 중간적인 구조로서, 앞서 언급한 철근콘크리트구조와 철골구조의 결점을 보완한 구조이다.
한편, 건축구조물을 구조시스템으로 분류하면 단일구조, 혼합구조, 복합구조로 나뉘어진다. 즉, 단일구조는 기둥, 보 등의 주요부재가 같은 종류의 단일부재로 구성된 구조이고, 혼합구조는 서로 다른 단일구조를 동일한 건물에 혼용한 구조이며, 복합구조는 주요 부재인 기둥과 보가 각각 다른 단일부재로 구성된 구조이다. 그 가운데 혼합구조는 하부와 상부가 각각 철근콘크리트구조와 철골구조로 이루어지는 예도 있고, 철골구조 건물에서 코어(Core)부분은 철근콘크리트구조로, 주변부분은 철골구조로 되어 있는 예도 있다. 이러한 구조들 중에 어떠한 구조시스템을 선택할 것인지는, 구조역학상의 요인에 따라 그 외력을 어떤 방법으로 지지 구조물에 무리없이 전달시킬 것인가에 의존한다. 그런데, 현재 설계 및 시공 중인 구조물에서 보면 단일구조로 설계된 것은 거의 없고, 구조물의 용도나 규모로 볼 때 시공성이나 경제성 측면에서 대부분 혼합구조나 복합구조로 설계되고 있는 추세이다.
따라서, 건축구조물을 설계하고 시공을 하는데 있어, 어떠한 재료를 사용하고, 어떠한 구조시스템으로 설계하며 시공을 할 것인지는 건축구조물의 용도, 경제성, 시공성 등 여러가지 면을 고려하여 결정하여야 한다.
한편, 일반적으로 건축물의 시공에 있어서는 골조공사가 공기와 시공비용을 좌우하는 중요한 공사과정이라고 할 수 있다. 즉, 골조공사를 시행하는 방법이 중요한데, 고층 건물을 시공함에 있어 지하토공사, 철골공사, 지하구체공사, 상부층공사의 순서로 시공하는 순타공법이 일반적인 공법으로 알려져 있다.
그러나, 지하층공사는 흙막이용 스트러트(strut)의 간섭 및 양생문제로 작업진행이 단속적이고 공기가 길어지는 면이 있어, 이러한 순타공법의 단점을 극복하기 위하여 역타공법(top-down공법)이 개발되었다. 역타공법은 지상 1층 바닥 골조 공사를 한 후, 지하토공사, 지하구체공사 및 지상구체공사를 동시에 병행하여 시공하는 공법으로서, 공기를 단축시키는 효과가 있으나, 지하 흙막이 공사가 반드시 슬러리 월 공법이어야 하고, 공사원가가 상승하는 단점이 있다.
이와 같은 그러한 문제점을 개선하기 위하여, 한국공개특허공보 특1996-031732호에서는 고층 건축물의 시공시 지하층과 지상층 또는 하부층과 상부층의 2지점에서 골조공사를 동시에 병행추진하는 기술을 개시하고 있다. 즉, 도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이, 건축구조물의 골조를 철골철근콘크리트구조로 시공함에 있어서, 지하토공사를 완료한 후 철골 및 데크 플레이트공사를 적어도 지상 2층 정도 이상까지 진행하고, 골조 공사를 적어도 지하층 1개층 정도를 완료한 시점에서, 진행중인 철골 및 데크플레이트 공사 또는 지하층의 골조공사를 계속 동일한 방식으로 상부층으로 진행해 나가는 한편, 건축물의 전체 층 중 중간부층에 해당하는 지상 1층 기둥부터 순차적으로 지상층의 골조공사도 동시에 병행추진해 나가는 건축구조물의 골조 시공 방법을 개시하고 있다.
그러나, 상기 공개 특허에서는 다음과 같은 문제점이 발견된다.
즉, 위의 공개특허에 개시된 공법은 철골철근콘크리트구조에만 적용될 수 있는 공법이어서, 철근콘크리트구조로 설계된 건축구조물 또는 철골철근콘크리트구조와 철근콘크리트구조가 혼합된 혼합구조에는 적용될 수가 없다. 따라서, 내화성의 이유, 기타 필요한 요구에 의하여, 특히 지하토공사에 있어서, 비용상의 문제나 지반구조 및 지반조성물등의 문제로 단일의 철근콘크리트구조나 혼합구조가 필요한 경우에는, 상기 공개특허의 공법을 적용하기에는 많은 무리가 따른다. 이러한 이유로, 철근콘크리트구조로 설계되어 있거나, 이미 철근콘크리트구조로 하부층의 공사가 시작되어 있는 상태에서 공기단축등의 이유로 설계변경을 요하는 경우에 적용할 수 있는 적정한 시공방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은,
공기 단축과 비용절감 효과를 얻기 위하여, 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 갖는 건축구조물의 동시시공공법을 제공하고자 하는데 있다.
도 1은 종래의 병행 시공방법을 따른 공정의 개략적인 공정도
도 2는 종래의 병행 시공방법을 따른 공정 단계별 시공상태도
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 골조의 시공공법을 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 제1실시예의 공정 단계별 시공 상태도
도 5는 본 발명의 제1실시예의 건축구조물의 골조구조
도 6은 본 발명의 제2실시예의 건축구조물의 골조구조
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
1 : 철근콘크리트구조를 가지는 하부부분
2 : 철골철근콘크리트구조를 가지는 중간부분
3 : 철근콘크리트구조를 가지는 상부부분
4 : 지하 2층 천장슬라브
5 : 지하 1층 기둥 6 : 지상 3층 천장슬라브
7 : 지상 4층 기둥 8 : 지붕층
9 : 고층건축구조물
10 : 고층건축구조물의 철근콘크리트구조부분
11 : 고층건축구조물의 철골철근콘크리트구조부분
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건축구조물의 구조와 그 시공방법은 다음과 같다.
본 발명의 건축구조물의 구조는, 건축구조물의 하부부분의 경우에는 철근콘크리트구조로 구성되고, 중간부분의 경우는 철골철근콘크리트구조로 구성되고, 상부부분은 철근콘크리트구조로 구성되는 혼합구조를 가진다.
한편, 그러한 건축구조물을 시공함에 있어서, 건축구조물의 하부부분을 철근콘크리트구조로 골조공사를 시행하는 단계를 거치고, 하부부분의 골조공사가 끝난 후, 중간부분의 시작부분부터 중간부분의 최상부까지 철골로 시공하는 단계를 거쳐, 중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 함과 동시에 상부부분의 시작부분부터 지붕층방향으로 철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하도록 하는 단계를 거치는 시공방법으로 이루어져 있다.
이때, 건축구조물의 구조가 다르게 되는 하부부분과 중간부분, 상부부분을 각각 몇 층씩으로 할 것인지를 결정하는 특별한 기준은 없고, 각 시공되는 상태 또는 설계변경을 하는 경우의 그 시점에 따라 적절히 선택할 수 있다. 따라서, 하부부분은 지하 최하층부터 지하나 지상층의 임의의 층까지 될 수 있고, 하부부분 위의 중간부분, 상부부분도 마찬가지로 임의로 결정되어 질 수 있다. 그러나, 상기 구조로 동시 시공을 하는 경우에는 중간부분이나 상부부분의 공기를 서로 일치시키기 위하여, 보통 중간부분의 철골철근콘크리트구조와 상부부분의 철근콘크리트구조의 골조공사완료의 시점이 같게 되도록 결정하는 것이 바람직 하다.
중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 하는 것은, 일반적으로 중간부분의 철골구조가 시작된 부분부터 중간부분의 최상부까지 지붕층방향으로 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하는 방법을 사용하지만, 필요에 따라 중간부분의 최상부부터 중간부분의 철골구조가 시작된 부분까지 최하층방향으로 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하는 방법으로 시공할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
〔제1실시예〕
본 실시예의 건축물은 지하 4층, 지상 15층 규모의 건축구조물이며, 처음에는 철근콘크리트구조로 설계하였다가, 기초공사와 지하토공사의 어려움으로 인한 공기증대의 문제점이 발생하자, 공기 단축과 비용절감을 위하여 혼합구조로 설계변경을 한 경우이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 골조의 시공공법을 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예의 공정 단계별 시공 상태도이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예의 건축구조물의 골조구조이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 건축구조물의 하부부분(1)은 지하의 최하부층부터 지하 2층 천장슬라브(4)까지로 하고 철근콘크리트구조로 구성되며, 중간부분(2)은 지하 1층 기둥(5)부터 지상 3층 천장슬라브(6)까지로 하고 철골철근콘크리트구조로 구성되며, 상부부분(3)은 지상 4층 기둥(7)부터 지붕층(8)까지로 하고 철근콘크리트구조로 구성되는 혼합구조를 가지는 건축구조물을 시공한다.
건축구조물의 하부부분을 철근콘크리트구조로 골조공사를 시행하는 단계를 거치게 되는데, 본 단계는 지하토공사를 완료 후 저면부의 흙막이가 자립될 수 있는 지하 2층 천장 슬라브(4)까지 철근콘크리트구조로 골조공사를 시행한다. 이는 철골공사를 하는 과정에서는 흙막이용 가시설인 스트러트(strut)의 간섭에 의해 공사가 어려우므로 스트러트를 해체하여야 하기 때문인데, 이를 위해 스트러트를 해체하여도 흙이 무너지지 않는 지하 2층 천장슬라브까지 철근콘크리트구조로 골조공사를 완료한 후 스트러트를 해체한 후 철골구조로 시공하는 것이다.
하부부분의 골조공사가 끝난 후, 중간부분의 시작부분부터 중간부분의 최상부까지 철골로 시공하는 단계를 거치게 되는데, 본 실시예에서는 지하 1층 기둥(5)부터 지상 3층 천장슬라브(6)까지는 철골로 시공을 마친다. 철골로 시공을 할 수 있는 층수는 일정하게 정하여지지는 않았지만, 중간부분과 상부부분의 공기가 거의 동시에 끝날 수 있도록 철골공사의 층수를 결정하는 것이 시간적, 경제적으로 바람직하기에, 본 실시예에서는 지상 3층 천장슬라브까지 철골로 구축하는 시공을 한것이다.
중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 함과 동시에 상부부분의 시작부분부터 지붕층방향으로 철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하도록 하는 단계를 거치게 되는데,
본 단계는 지하 1층 기둥(5)부터 지상 3층 천장슬라브(6)까지 지붕층방향으로 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 하는 동시에 지상 4층 기둥(7)부터 지상 15층에 위치한 지붕층(8)까지는 철근콘크리트구조로 골조공사를 진행을 한다.
따라서, 상기와 같은 건축구조물의 혼합구조형태로서, 상기의 동시시공공법을 시행한다면, 철근콘크리트구조로 순타공법을 행하는 공기인 29개월보다 약 3개월 정도 단축시켜 공기를 26개월로 줄일 수 있으며, 공기단축에 따른 시간적, 경제적 효과를 얻을 수 있다.
〔제2실시예〕
또한, 도 6에서 보여지는 바와 같이,
본 발명의 동시시공방법은 각 1개 씩의 철근콘크리트구조를 가지는 하부부분과 철골철근콘크리트구조를 가지는 중간부분, 철근콘크리트구조를 가지는 상부부분으로 이루어진 건축구조물뿐만 아니라, 고층의 건축구조물(9)의 수직방향으로 소정의 층단위로 철근콘크리트구조(10)와 철골철근콘크리트구조(11)가 번갈아 반복하여 이루어지는 구조로 구성되는 혼합구조에도 그대로 적용될 수 있다. 이 경우에는 각 하부부분, 중간부분, 상부부분이 하나의 군을 이루고, 고층의 건축구조물(9)의 경우에는 여러개의 군이 중첩되어 반복하여 구성될 수 있으며, 하나의 군의 상부부분은 바로 위쪽 군의 하부부분의 역할을 하여 본발명의 동시시공공법으로 반복하여 시공되게 된다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면,
철근콘크리트구조로만 설계된 건축구조물보다 자중이 적고 시공이 간단하며 인성이 큰 혼합구조을 제공하고,
그러한 혼합구조 형식의 구조물을 본 발명의 동시시공방법으로 시공하면, 시공방법으로 순타공법으로 시공하는 것보다 공기를 단축시킬 수 있어 시간적, 경제적인 잇점이 있게 되고, 골조공사기간 단축에 따른 시공품질도 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 처음부터 철근콘크리트구조로 설계되어 있거나, 이미 철근콘크리트구조로 공사가 시작되어 있는 경우에도 중간층 부분의 설계변경을 하여 본 공법을 이용할 수 있다.
특히, 지하토공사나 기초공사에 관련하여 비용상의 문제, 지반구조 및 지반조성물등의 문제로 인하여, 건축구조물의 하부부분을 철근콘크리트구조로 시공하여야 하는 경우에, 본 공법으로 공기의 단축, 비용의 저감과 아울러, 인성과 내구성 증대 등 건축구조물의 혼합구조의 장점까지 얻을 수 있게 되는 효과를 도모할 수 있다.
Claims (9)
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- 건축구조물의 하부부분을 철근콘크리트구조로 골조공사를 시행하는 단계와;중간부분의 시작부분부터 중간부분의 최상부까지 철골로 시공하는 단계와;중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 함과 동시에 상부부분의 시작부분부터 지붕층방향으로 철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하도록 하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가지는 건축구조물의 동시시공방법.
- 제3항에 있어서,상기 철근콘크리트구조의 상부부분은 다시 하부부분의 역할을 하여 그 위쪽방향으로 반복하여 상기 동시시공방법으로 시공하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가지는 건축구조물의 동시시공방법.
- 제3항에 있어서,상기 건축구조물의 하부부분을 철근콘크리트구조로 골조공사를 시행하는 단계는,지하토공사를 완료 후 저면부의 흙막이가 자립될 수 있는 지하 2층 천장 슬라브(4)까지 철근콘크리트구조로 골조공사를 시행하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가지는 건축구조물의 동시시공방법.
- 제3항에 있어서,상기 중간층의 시작부분부터 중간부분의 최상부까지 철골로 시공하는 단계는,지하 1층부의 가시설을 해체하고, 지하 1층 기둥(5)부터 지상 3층 천장슬라브(6)까지는 철골로 시공을 마치는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가지는 건축구조물의 동시시공방법.
- 제3항에 있어서,상기 중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 함과 동시에 상부부분의 시작부분부터 지붕층방향으로 철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하도록 하는 단계는,지하 1층 기둥(5)과 지상 3층 천장슬라브사이(6)를 지붕층방향으로 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 하는 동시에 지상 4층 기둥(7)부터 지붕층(8)까지는 철근콘크리트 구조로 골조공사를 진행을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가지는 건축구조물의 동시시공방법.
- 제3항에 있어서,상기 중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 하는 것은,중간부분의 철골구조가 시작된 부분부터 중간부분의 최상부까지 지붕층방향으로 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하는 방법을 특징으로 하는 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가지는 건축구조물의 동시시공방법.
- 제3항에 있어서,상기 중간부분의 철골구조가 시작된 부분과 중간부분의 최상부사이를 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 하는 것은,중간부분의 최상부부터 중간부분의 철골구조가 시작된 부분까지 건축구조물의 최하층방향으로 철골철근콘크리트구조로 골조공사를 진행하는 방법을 특징으로 하는 철근콘크리트구조와 철골철근콘크리트구조의 혼합구조를 가지는 건축구조물의 동시시공방법.
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