KR101131980B1 - 건축 구조물 - Google Patents

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Abstract

육각형 격자를 연직면 내에 갖고, 구조적으로 강고하며, 또한 그 전체 형상의 풍부한 다양성을 실현 가능한 건축 구조물을 제공한다. 한쌍의 단면(T, W)과 복수의 측면(S)을 갖는 다각 기둥 형상의 단위 공간(10)을 적어도 수평방향으로 복수 연결 접합하여 이루어지는 전체 형상을 구비한 건축 구조물로서, 옥외에 면한 각 측면에 세워 설치된 메인 육각형 프레임(1A, 1B, 1C), 각 단위 공간의 위쪽의 단면(T)의 외부 가장자리에 설치한 가장자리 보(2A1, 2A2, 2B1, 2C1, 2C2, 2D1, 3A, 3B, 3C), 각 단위 공간이 갖는 측면(S)의 양변 중 옥내에 위치하는 각 변에 설치한 옥내 기둥(4A, 4B)을 포함하고, 메인 육각형 프레임의 상하변은 측면의 상하변에 각각 위치하면서, 메인 육각형 프레임의 좌우의 굴곡부(1A7, 1A8)는 측면의 좌우변에 각각 위치하고, 메인 육각형 프레임, 가장자리 보, 및 옥내 기둥은 서로 접합되어 있다.
단위 공간, 메인 육각형 프레임, 가장자리 보, 옥내 기둥, 굴곡부

Description

건축 구조물{BUILDING STRUCTURE}
본 발명은 다각 기둥 형상의 단위 공간을 적어도 수평방향으로 연결 설치한 전체 형상을 갖는 것과 함께, 육각형 프레임을 구조부재로서 구성한 건축 구조물에 관한 것이다.
종래의 건축 구조물은 직각 기둥과 수평 보(들보)를 3차원 격자 형상으로 연결한 라멘 구조물이 일반적이었다. 그 밖에 삼각형 또는 육각형을 단위 격자로 하여 연결한 구조물도 알려져 있다.
특히, 육각형 프레임을 허니콤 형상으로 연결한 구조는 이전부터 강고한 것으로 알려져 있다. 육각형 프레임을 적용한 구조로서는, 수평면 내에서 육각형 프레임을 연결하여 허니콤 구조로 하고, 연직방향은 직각 기둥으로 연결한 예가 있다(특허 문헌 1, 2, 3). 그러나, 특허 문헌 1～3에 기재된 구조는 수평면 내에서는 허니콤 구조를 갖고 있지만, 연직면 내에서는 허니콤 구조를 갖고 있지 않다.
허니콤 구조는 여러 가지 방향에서 건축물에 가해지는 힘을 보 또는 기둥의 축력으로 변환하기 쉽다는 이점이 있다. 구조 해석의 결과에서도 연직면 내에 허니 콤 구조를 설치한 경우, 일반적인 라멘 구조물에 비하여 같은 수평 부하에 대한 변형 및 굽힘 모멘트의 응력이 작은 것이 확인된다.
한편, 삼각형 프레임을 연결한 트러스 구조는 튜브 구조물보다도 오히려 특허 문헌 4와 같이 돔 구조물에 많이 이용된다.
특허 문헌 1: 일본 특개평5-112984호 공보
특허 문헌 2: 일본 특개평5-112987호 공보
특허 문헌 3: 일본 특개평9-60301호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허공개 제2000-110243호 공보
이러한 점에서 연직면 내에 허니콤 구조를 갖는 구조물은 안정성과 내진성이 우수한 것으로 기대된다.
여기에서, 건축물의 전체 형상에 대하여 생각하면, 연직방향으로 연장된 전체 형상을 갖고 내진성이나 내풍성에 관한 요구가 엄격한 고층이나 초고층의 건축물에서는 비교적 단순한 것이 일반적이다.
이에 대해, 저층이나 중층(예를 들면, 2～8층)의 건축물에 있어서는, 다양성이 풍부한 전체 형상을 갖는 것이 디자인되고, 실제로 지어지고도 있다. 예를 들면, 평면에서 보아 복잡하고 세밀한 요철을 갖는 외곽 형상이거나, 각 층계(層階)마다 외곽 형상이 다양하게 변화되는 건축물 등이다.
본 발명의 목적은 육각형 프레임 및/또는 허니콤 형상을 연직면 내에 가짐으로써 구조적으로 강고하고, 또한 그 전체 형상에 있어서 풍부한 다양성을 실현 가능한 건축 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 건축 구조물은 기본적으로 복수의 다각 기둥 형상의 단위 공간을 적어도 수평방향으로 복수 연결 설치함으로써 형성된 전체 형상을 구비한다. 이러한 전체 형상을 구성하는 각 단위 공간의 각 변상 및/또는 각 면상에 소정의 구조부재(프레임, 보(들보), 기둥)를 배치하여 접합함으로써 건축 구조물이 구축된다. 여기에서 “단위 공간” 자체는 각 구조부재의 위치를 규정하고, 또한 건축물의 전체 형상을 규정하기 위한 가상적인 개념이다.
1개의 다각 기둥 형상의 단위 공간은 상측과 하측의 한쌍의 단면과 복수의 측면을 갖는다. 다각 기둥 형상은 적합하게는 육각 기둥인데, 오각 기둥, 사각 기둥, 삼각 기둥이어도 된다. 수평방향에서 이웃하는 2개의 단위 공간은 서로의 측면을 공유하도록 연결 설치된다. 연직방향에서 이웃하는 2개의 단위 공간이 있는 경우에는 서로의 단면을 공유하도록 연결 설치된다.
본 발명에 따른 건축 구조물의 일 형태에 있어서, 각 단위 공간이 갖는 측면 중 옥외에 면한 각 측면에 메인 육각형 프레임이 세워 설치된다. 또한, 각 단위 공간의 상측 단면의 외부 가장자리에 있어서, 메인 육각형 프레임의 부재에 의해 점유되어 있지 않은 부분에 가장자리 보(가장자리 들보)가 설치된다. 즉 단위 공간의 상측 단면의 외부 가장자리에는 가장자리 보 또는 메인 육각형 프레임의 부재 중 어느 하나가 배치된다.
또한, 각 단위 공간이 갖는 측면의 좌변 및 우변 중 옥내에 위치하는 변에는 옥내 기둥이 설치된다. 즉, 옥내 기둥은 단위 공간에 있어서 옥내에 위치하는 모서리부에 배치된다.
메인 육각형 프레임의 상변 및 하변은 옥외에 면한 측면의 상변 및 하변에 각각 위치한다. 또 메인 육각형 프레임의 좌우의 각 굴곡부는 옥외에 면한 측면의 좌변 및 우변에 각각 위치한다.
상기와 같은 메인 육각형 프레임, 가장자리 보, 및 옥내 기둥은 서로 접합되어 있다.
본 발명에 따른 건축 구조물의 다른 형태에 있어서, 메인 육각형 프레임의 내측에 하나 또는 복수의 서브 육각형 프레임이 배치된다. 서브 육각형 프레임은 메인 육각형 프레임과 닮은꼴이다. 각 서브 육각형 프레임은 메인 육각형 프레임의 어느 정점 위치에서 메인 육각형 프레임과 접합된다.
본 발명에 따른 건축 구조물의 또 다른 형태에 있어서, 하나의 메인 육각형 프레임의 내측에 배치된 복수의 서브 육각형 프레임끼리가 허니콤 형상으로 접합되어 해당 메인 육각형 프레임에 끼워 넣어져 있다.
본 발명에 따른 건축 구조물의 또 다른 형태에 있어서, 각 단위 공간이 갖는 측면 중 옥내에 위치하는 하나 또는 복수의 각 측면에 세워 설치된 옥내의 메인 육각형 프레임을 더 포함한다.
본 발명에 따른 건축 구조물의 또 다른 형태에 있어서, 각 단위 공간 내에서 수평방향으로 걸쳐 놓여진 복수의 내부 보를 설치하고 있다. 이러한 내부 보 상에 슬래브를 설치해도 좋다. 또 내부 보 및 슬래브는 하나 또는 복수의 단위 공간에 있어서, 각 단위 공간 내의 1개의 수평면 전체에 대하여 부분적으로 설치해도 좋다.
본 발명에 따른 건축 구조물의 또 다른 형태에 있어서, 1개의 단위 공간 내에 2층계 또는 3층계를 형성한다.
본 발명에 따른 건축 구조물은 복수의 다각 기둥 형상의 단위 공간을 적어도 수평방향으로 연결 설치함으로써 형성된 전체 형상을 구비한다. 따라서, 1개의 다각 기둥을 기점으로 한 경우, 수평방향에 있어서는 그 다각 기둥이 갖는 측면수와 동일수의 방향으로 연결 설치할 수 있다. 또 연직방향에 있어서는, 기점으로 되는 다각 기둥의 상측 단면에 별도의 다각 기둥을 겹치는 것으로 위쪽에 연결 설치할 수 있다. 수평방향에서의 연결 설치 방향과 연결 접합수 및 연직방향에서의 연결 설치수는 기본적으로 임의로 이루어지기 때문에 결과적으로 다양성이 풍부한 전체 형상을 얻을 수 있다. 또한, 다각 기둥 형상은 육각 기둥, 오각 기둥, 사각 기둥, 또는 삼각 기둥 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 다각 기둥 형상의 선택에 의해서도 전체 형상의 다양성의 범위가 확대된다.
본 발명의 건축 구조물의 기본 형태에서는 옥외에 면한 측면 전체에 메인 육각형 프레임이 배치되고, 각 단위 공간의 상측 단면의 외부 가장자리에는 가장자리 보 또는 메인 육각형 프레임의 부재가 배치되고, 각 단위 공간의 옥내에서의 모서리부에는 옥내 기둥이 배치되어 있다. 또한, 메인 육각형 프레임, 가장자리 보, 및 옥내 기둥은 서로 접합되어 있다.
이와 같이 형성된 건축 구조물은 특히 외주면이 경사 기둥과 수평 보에 의해서만 지지되어 직각 기둥이 없다는 특징이 있다. 연직면 내에 경사 기둥과 수평 보 만을 배치한 구조는 일반적인 라멘 구조에 비하여 다양한 방향에서의 힘을 축력으로 변환하기 쉽다는 점에서 유리하다. 또한, 이와 같은 구조는 일반적인 라멘 구조에 비하여 변형 및 굽힘 모멘트에 대한 응력이 작다는 점에서도 유리하다. 따라서, 본 발명의 건축 구조물은 안정성과 내진성이 우수하다.
특히, 단위 공간을 육각 기둥으로 한 경우는 평면에서 보더라도 허니콤 형상이 형성된다. 또한, 단위 공간을 삼각 기둥으로 한 경우는 평면에서 볼 때 트러스 형상이 형성된다. 따라서, 육각 기둥 또는 삼각 기둥인 경우에는 수평면 내에서도 강고한 구조가 얻어진다. 또한, 단위 공간이 육각 기둥인 경우는 삼각 기둥인 경우에 비하여 옥내 공간을 넓게 취할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 건축 구조물에 있어서, 메인 육각형 프레임의 정점 위치의 내측에 하나 또는 복수의 서브 육각형 프레임을 배치한 경우, 정점 근처의 강성 영역이 확대되어 보다 강고한 구조로 할 수 있다. 복수의 서브 육각형 프레임이 허니콤 형상으로 접합되어 메인 육각형 프레임에 끼워진 경우에는 더욱 강고한 구조로 된다.
본 발명의 건축 구조물에 있어서, 각 단위 공간에서의 옥내에 위치하는 측면에 메인 육각형 프레임을 배치해도 좋다. 옥내의 메인 육각형 프레임에 의해 지지되는 것으로 건축 구조물 전체의 강도가 향상된다.
본 발명의 건축 구조물에 있어서, 각 단위 공간 내에 수평방향으로 걸쳐 놓여진 복수의 내부 보를 설치해도 좋다. 또한, 이 내부 보 상에 슬래브를 설치해도 좋다. 이들 내부 보 및 슬래브는 단위 공간의 마루 또는 천정(옥상)을 형성한다. 또한, 내부 보 및 슬래브를 높이 방향의 중간 위치에 배치함으로써 하나의 단위 공간을 2층계 또는 3층계로 분리할 수도 있다.
1개의 단위 공간이 2층계를 포함하는 경우, 2개의 단위 공간을 연직방향으로 겹침으로써 4층계의 건축물을 구축할 수 있다. 1개의 단위 공간이 3층계를 포함하는 경우, 2개의 단위 공간을 겹침으로써 6층계의 건축물을 구축할 수 있다. 또는 같은 크기로서, 2층계를 포함하는 단위 공간과 3층계를 포함하는 단위 공간을 조합하여 연결 설치할 수도 있다.
본 발명에 따른 건축 구조물은 기본적으로 대략 같은 구조를 갖는 단위 요소를 연결 설치함으로써 형성되기 때문에 구성 부재의 종류가 적어질 수 있고, 작업성도 좋다. 이 결과 생산 및 시공의 비용을 절감할 수 있다. 특히, 저층 및 중층의 건축물에 적합하다.
또한, 내부 보 및 슬래브는 단위 공간 내의 1개의 수평면 전체에 대하여 부분적으로 설치해도 좋다. 이에 따라 계단통(stairwell), 계단, 천창 등을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건축 구조물의 일 실시예의 일부를 나타낸 전개 사시도이다.
도 2는 서브 프레임을 메인 육각형 프레임에 부착한 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 건축 구조물에 대하여, 내부 보를 더 설치한 형태를 나타낸 전개 사시도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 각각 도 3에 나타낸 옥상(RF)에 설치한 내부 보 상에 슬래브를 설치한 상태를 나타낸 전개 사시도이다.
도 5는 도 1～도 4에 나타낸 건축 구조물의 측면을 부분적으로 나타낸 개략도이다.
도 6의 (a)에서 (d)는 본 발명에 따른 건축 구조물의 전체 형상의 일례를 4 방향에서 본 사시도이다.
도 7(a)～(c)는 각각 본 발명의 건축 구조물의 다른 실시 형태를 나타낸 사시도이다.
[도면부호의 설명]
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F: 메인 육각형 프레임
2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G, 2H: 굴곡 삼각형 프레임
2A1, 2A2, 2B1, 2C1, 2C2, 2D1: 가장자리 보
3A, 3B, 3C: 가장자리 보
4A, 4B: 옥내 기둥
5A: 복합 프레임
5A1, 5A2, 5A3: 서브 육각형 프레임
5A4, 5A5, 5A6: 마름모꼴 프레임
5B1, 5B2, 5B3: 서브 육각형 프레임
7A1～7A3, 7B1～7B6: 내부 보
7C1, 7C2, 7D1～7D6: 보강부재
8A: 슬래브
8A1, 8A2: PC 슬래브편
8B1～8B2: 목제 보드편
91: 보강강재
92: 조인트부재
10, 20, 30, 40: 단위 공간
전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 건축 구조물의 일 실시예의 일부를 나타낸 전개 사시도이다. 오른쪽 위 도면에 파선으로 나타낸 육각 기둥은 가상적인 단위 공간(10)을 나타낸다. 본 발명의 건축 구조물은 이와 같은 단위 공간(10)을 적어도 수평방향으로 복수 연결 설치하여 형성된 전체 형상을 갖는다. 전체 형상에 대해서는 이후의 도 6에서 설명한다.
이 단위 공간(10)은 본 발명의 건축 구조물의 형상을 규정하는 기본 단위이 다. 실제의 건축 구조물은 도 1의 중앙에 나타낸 바와 같이, 단위 공간(10)의 각 변 및/또는 각 면에 소정의 구조부재를 배치하여 접합함으로써 구축된다.
각 단위 공간(10)의 구조의 특징은 공통되기 때문에 우선 도 1을 참조하여 1개의 단위 공간(10)에 배치되는 소정의 구조부재에 대하여 설명한다.
오른쪽 위 도면에 나타낸 육각 기둥의 단위 공간(10)은 한쌍의 상측 단면(T)과 하측 단면(W), 및 6개의 측면(S)을 갖는다. 단면(T 및 W)은 같은 크기이며, 도시된 예에서는 정육각형의 외부 가장자리를 갖는다. 1개의 측면(S)은 상변(a), 하변(b), 좌변(c) 및 우변(d)을 갖는다. 이 예에서는 6개의 측면(S)은 같은 크기이다. 상변(a)은 단면(T)의 외부 가장자리이기도 하다. 단위 공간(10)의 높이는 임의로 설정된다. 다른 예로서, 단면(T 및 W)은 정육각형이 아니어도 된다.
도 1의 중앙에 나타낸 1개의 단위 공간(오른쪽 위 도면보다도 확대되어 있음)에 있어서는, 바로 앞측의 3개의 측면이 옥외에 면해 있으며, 안측의 3개의 측면이 옥내에 위치해 있다. 옥외에 면한 3측면에는 각각 메인 육각형 프레임(1A, 1B, 1C)이 세워 설치되어 있다.
메인 육각형 프레임(1A)은 상변부재(1A1), 하변부재(1A2), 좌측 상변부재(1A3), 좌측 하변부재(1A4), 우측 상변부재(1A5) 및 우측 하변부재(1A6)로 이루어지는 육각형 격자이다. 상변부재(1A1) 및 하변부재(1A2)는 단위 공간(10)의 측면(S)의 상변(a) 및 하변(b)에 위치한다. 또한 좌측 상변부재(1A3)와 좌측 하변부재(1A4)의 접합점인 굴곡부(1A7)는 단위 공간의 측면(S)의 좌변(c)에 위치한다. 또한, 우측 상변부재(1A5)와 우측 하변부재(1A6)의 접합점인 굴곡부(1A8)는 단위 공 간의 측면(S)의 우변(d)에 위치한다.
메인 육각형 프레임(1B 및 1C)에 대해서도 메인 육각형 프레임(1A)과 마찬가지로 단위 공간의 측면에 배치되어 있다. 메인 육각형 프레임(1A)의 굴곡부(1A7)와 메인 육각형 프레임(1B)의 굴곡부(1B8)는 접합되어 있다.
메인 육각형 프레임은 정육각형이어도 좋지만, 도 1의 예와 같이 정육각형이 아니어도 좋고, 적어도 좌우 대칭인 육각형이면 된다.
또한, 굴곡 삼각형 프레임(2A)이 메인 육각형 프레임(1A)의 좌측 상변부재(1A3)와 메인 육각형 프레임(1B)의 우측 상변부재(1B5) 사이에 배치되어 접합된다. 굴곡 삼각형 프레임(2A)은 이등변 삼각형을 중앙선으로 접어 구부린 형상이다. 도 1의 예에서는 굴곡 삼각형 프레임(2A)에는 패널(2A3, 2A4)이 끼워 넣어져 있는데, 이들 패널은 임의 패널이다.
굴곡 삼각형 프레임(2A)의 접어 구부러진 상변부재는 가장자리 보(가장자리 들보)(2A1 및 2A2)를 형성하고 있다. 마찬가지로, 옥외에 면한 측면의 상변에는, 굴곡 삼각형 프레임(2B)(이 프레임의 왼쪽 절반부는 이웃의 단이 공간에 포함됨)의 가장자리 보(2B1), 굴곡 삼각형 프레임(2C)의 가장자리 보(2C1 및 2C2), 및 굴곡 삼각형 프레임(2D)(이 프레임의 오른쪽 절반부는 도시하지 않음)의 가장자리 보(2D1)가 배치되어 있다. 이들 가장자리 보(2A1, 2A2, 2B1, 2C1, 2C2 및 2D1)는 3개의 메인 육각형 프레임의 각 상변부재(1A1, 1B1 및 1C1)로 점유되어 있지 않은 부분에 설치되어 있다.
한편, 옥외에서는, 가장자리 보(3A, 3B 및 3C)가 단위 공간(10)의 상측 단 면(T)의 외부 가장자리에 배치되어 있다.
따라서, 단위 공간(10)의 상측 단면(T)의 외부 가장자리 전체 둘레에는 가장자리 보(2A1, 2A2, 2B1, 2C1, 2C2, 2D1, 3A, 3B 및 3C) 및 메인 육각형 프레임의 상변부재(1A1, 1B1 및 1C1)가 배치되어 있다. 이들 부재가 접합되어 육각형의 보를 형성한다.
또한, 옥내에서는, 옥내 기둥(4A 및 4B)이 세워 설치되어 있다. 이들 옥내 기둥은 직각 기둥이며, 단위 공간(10)의 측면의 좌변(c) 및 우변(d) 중 옥내에 위치하는 각 변에 설치된다. 다시 말해서, 단위 공간(10)에서 옥내에 위치하는 모서리부에 직각 기둥이 설치된다. 옥내 기둥(4A)의 꼭대기부는 가장자리 보(3A 및 3B)의 단부와 접합되고, 옥내 기둥(4B)의 꼭대기부는 가장자리 보(3B 및 3C)의 단부와 접합되어 있다. 도시된 옥내 기둥(4A 및 4B)은 원주인데, 이것은 일례이고, 기둥의 단면 형상은 원형으로 한정되지 않는다.
단위 공간(10)을 수평방향으로 연결 접합한 경우, 옥내에 배치된 가장자리 보(3A, 3B 및 3C)와 옥내 기둥(4A 및 4B)은 이웃하는 단위 공간과 공유된다.
이상과 같이, 본 발명의 기본 형태에서는, 다각 기둥의 단위 공간을 연결 설치한 전체 형상을 구비하고, 외주면에 세워 설치한 메인 육각형 프레임과, 상측 단면의 가장자리 보와, 옥내 모서리부의 직각 기둥을 서로 접합하여 이루어지는 건축 구조물이 구축된다.
옥내에 자유 공간을 확보한다는 관점에서 보면, 옥내에 위치하는 측면에는 메인 육각형 프레임을 세워 설치하지 않는 편이 적합하다. 그러나, 메인 육각형 프 레임을 옥내에 배치하면 구조적으로는 더욱 강화되므로, 필요에 따라서 하나 또는 복수의 메인 육각형 프레임을 옥내에 배치해도 좋다(미도시). 옥내에 메인 육각형 프레임을 배치한 경우, 불필요한 옥내 기둥은 제거해도 좋다. 또한, 필요에 따라서 옥내의 메인 육각형 프레임의 상변부재가 없는 부분에는 가장자리 보를 배치한다. 즉, 옥내에 메인 육각형 프레임을 배치한 경우에 있어서도, 각 단위 공간의 상측 단면의 외부 가장자리에는 가장자리 보 또는 메인 육각형 프레임의 상변부재 중 어느 하나가 배치되어 육각형의 보가 형성된다.
또한, 도 1에 있어서, 이웃하는 육각형 프레임 간의 아래 절반의 간극에 끼워 넣어진 패널 부착의 굴곡 삼각형 프레임(2E, 2F 및 2G)은 임의로 설치되는 부재이다. 그러나, 적어도 이들 굴곡 삼각형 프레임(2E, 2F 및 2G)에 있어서의 접어 구부러진 하변부재를 메인 육각형 프레임의 하변부재(1A2) 등과 접합하는 것은 적절하다. 이에 따라, 구조 강도를 높일 수 있다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 메인 육각형 프레임(1A, 2A) 등의 내측에 서브 프레임(5A 또는 5B1～5B6)을 배치해도 좋다. 도 2는 서브 프레임(5A)을 메인 육각형 프레임(1A)에 부착하고, 서브 프레임(5B1～5B6)을 메인 육각형 프레임(1B)에 부착한 상태를 나타낸 도면이다.
이와 같은 서브 프레임은 메인 육각형 프레임의 강성을 높이고, 이에 따라 건축 구조물의 안정성 및 내진성을 향상시킨다. 특히, 메인 육각형 프레임의 정점 근처의 강성 영역이 확대됨으로써 정점 근처가 변형이나 굽힘 모멘트의 응력에 대하여 강화된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 서브 프레임(5A)은 복수의 프레임 부재로 이루어지는 복합 프레임이다. 서브 프레임(5A)은 메인 육각형 프레임(1A)의 내측에 간극 없이 끼워 넣을 수 있는 외형이다. 복수의 프레임 부재는 3개의 서브 육각형 프레임(5A1, 5A2 및 5A3)과 3개의 마름모꼴 프레임(5A4, 5A5 및 5A6)이다. 각 서브 육각형 프레임은 메인 육각형 프레임(1A)과 닮은꼴이며, 도시된 예에서는 닮음비가 대략 1/2이다. 또한 3개의 서브 육각형 프레임은 허니콤 형상으로 접합되어 있다. 마름모꼴 프레임은 서브 육각형 프레임과 메인 육각형 프레임 사이의 간극을 충전한다.
서브 육각형 프레임(5A1) 등과 메인 육각형 프레임(1A)의 닮음비는 1/2에 한정되지 않고, 예를 들면 약 1/3, 약 1/4이어도 좋다. “약”으로 한 것은, 프레임은 유한의 굵기를 갖고 있으며, 내외형 치수에 차가 있기 때문이다. 닮음비가 작아지면 메인 육각형 프레임의 내측을 허니콤 형상으로 충전하기 위한 서브 육각형 프레임의 수가 많아진다.
한편, 메인 육각형 프레임(1B)에 부착되는 서브 프레임(5B1～5B6)은 각각 분리되어 있으며, 메인 육각형 프레임(1B)과 닮은꼴인 서브 육각형 프레임이다. 각 서브 육각형 프레임은 메인 육각형 프레임(1B)의 각 정점의 내측(이 위치를 “정점 위치”라 함)에 맞닿아서 접합되어 있다. 닮음비는 임의이어도 된다. 또한, 6개의 정점의 일부(예를 들면 상변과 하변의 양단)에만 서브 프레임을 부착해도 좋다.
도 1 및 도 2에 나타낸 서브 프레임(5A 또는 5B1～5B6)은 일례이며, 서브 프레임에는 많은 변형 패턴이 있다. 예를 들면, 서브 육각형 프레임(5A1 또는 5B1)의 내측에 더 작은 닮은꼴의 하나 또는 복수의 육각형 프레임을 배치해도 좋다. 내측에 배치되는 복수의 동일 치수의 육각형 프레임끼리는 서로 허니콤 형상으로 접하되는 것이 적합하다.
이들 서브 프레임은 모두 메인 육각형 프레임의 강성을 높이기 위한 것이다. 또한, 각 서브 그룹 내에 적절한 패널을 끼워 넣는 것은 임의일 수 있다. 패널을 끼워 넣는 경우에는, 그 재질을 선택함으로써 더욱 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 각 서브 프레임은 창틀로서도 이용할 수 있고, 또한 다양한 디자인적 요구에 대응할 수도 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 메인 육각형 프레임, 가장자리 보, 옥내 기둥 및 서브 프레임의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 철골조(스테인리스강 구조, 철근 콘크리트(RC) 구조, 프리캐스트 콘크리트(PC) 구조, 목조로 할 수 있다.
도 3은 도 1에 나타낸 건축 구조물에 대하여 내부 보를 더 설치한 형태를 나타낸 전개 사시도이다. 도 3의 예에서는 건축 구조물에서의 1개의 단위 공간이 2층계를 포함하는 높이로 설정되어 있다. 이 경우 단위 공간의 하측 단면이 1층 마루(1F)로 되고, 중간 높이의 수평면이 2층 마루(2F)로 되고, 상측 단면이 옥상(RF)으로 된다. 또한 다른 예에서는 1개의 단위 공간의 높이를 1층계 만을 포함하도록 해도 좋고, 또는 3층계를 포함하도록 해도 좋다. 2층계를 포함하는 단위 공간을 연직방향으로 2개 겹치면 4층계의 건축물을 구축할 수 있고, 3층계를 포함하는 단위 공간을 연직방향으로 2개 포개면 6층계의 건축물을 구축할 수 있다.
도 3에 있어서, 2층 마루(2F)의 위치에는 3개의 내부 보(7A1, 7A2 및 7A3)가 중점에서 서로 교차하여 방사 형상으로 설치되어 있다. 지지부재(7A4)는 이들 3개의 내부 보의 교점을 지지하고 있다. 각 내부 보의 양단은 메인 육각형 프레임(1A, 1B 또는 1C)의 굴곡부와 접합되거나, 또는 옥내 기둥(4A 또는 4B)과 접합되어 있다.
옥상(RF)의 위치에는 6개의 내부 보(7B1～7B6)가 중점에서 서로 교차하여 방사 형상으로 설치되어 있다. 지지부재(7B7)는 이들 6개의 내부 보의 교점을 지지하고 있다. 각 내부 보의 양단은 메인 육각형 프레임(1A, 1B 또는 1C)의 상변부재의 양단과 접합되거나, 또는 옥내에 위치하는 가장자리 보(3A, 3B 또는 3C)와 접합되어 있다.
단위 공간의 내부에 걸쳐 놓여지는 내부 보(7A1～7A3 및 7B1～7B6)는, 상기와 같이 주요한 구조부재(메인 육각형 프레임, 가장자리 보 및 옥내 기둥) 중 어느 하나와 접합하는 것이 적합하다. 그러나, 허용되는 경우에는 도 1 및 도 2에 나타낸 서브 프레임과 접합해도 좋다.
도시하지는 않았지만, 단위 공간의 하측 단면(즉 1층 마루)의 아래에 기초 보를 설치하는 것이 적합하다. 기초 보는, 예를 들면 옥상(RF)의 위치에 설치하는 6개의 내부 보(7B1～7B6)와 같은 형상의 것이어도 좋다. 이 경우, 이들 기초 보의 양단은 메인 육각형 프레임(1A, 1B, 1C)의 하변부재, 옥내 기둥(4A, 4B)의 다리부, 및 굴곡 삼각형 프레임(2E, 2F, 2G, 2H)의 하변부재 등과 접합한다.
이들 내부 보 및 기초 보의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 철골조, RC 구조, PC 구조, 목조로 할 수 있다.
도 4(a)는 도 3에 나타낸 옥상(RF)의 내부 보(7B1～7B6) 상에 슬래브(8A)를 설치한 상태를 나타내는 전개 사시도이다. 슬래브(8A)는, 예를 들면 적절한 형상의 복수의 PC 슬래브편(8A1, 8A2)을 조합하여 형성된다. 도시하지는 않았지만, 도 3에 나타낸 2층 마루(2F)의 내부 보(7A1～7A3) 상에도 동일하게 슬래브를 설치할 수 있다.
도 4(b)는 내부 보 및 슬래브의 다른 예를 나타낸 전개 사시도이다. 도 4(b)에서는 이웃하는 내부 보(7B1과 7B2) 등의 사이에 둘레 방향으로 2개의 제1보강부재(7C1 및 7C2)가 걸쳐 놓여진다. 따라서, 제1보강부재(7C1 및 7C2)는 도시된 바와 같이 원주 형상으로 설치된다. 또한, 이웃하는 내부 보(7B1과 7B2) 등의 사이에 방사방향으로 제2보강부재(7D1～7D6)가 설치되어 있다. 이들 내부 보, 제1보강부재, 및 제2보강부재는 서로 접합되어 있으며, 스테인리스 강재가 적합하다. 이와 같이 하여 강고한 보를 형성함으로써, 그 위에 놓여서 위치되는 슬래브를 목제 보드와 같은 경량 부재로 할 수 있다. 또 이 경우, 슬래브편(8B1～8B6)을 비교적 작게 할 수 있기 때문에 생산성 및 작업성 등이 향상된다. 다른 예로서, 방사방향의 제2보강부재(7D1～7D6)를 제거하고, 둘레 방향의 제1보강부재(7C1 및 7C2) 만을 설치해도 좋다. 또한, 도 4(b)에 있어서 제1보강부재를 이중 원으로 한 것은 일례이며, 필요한 수만큼 설치할 수 있다.
또한, 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타낸 슬래브의 구성은 개략적이며, 필요에 따라서 단열층 및/또는 차음층 등의 기능을 갖는 여러 가지 부재를 더 부설해도 좋다. 특히, 지붕 부재의 경우에는 방수층 및/또는 방습층 등의 기능을 갖는 부재를 더 부설한다.
도 3, 도 4(a), 및 도 4(b)에 나타낸 내부 보 및 슬래브는 단위 공간 내의 1개의 수평면 전체에 대하여 부분적으로 설치해도 좋다. 내부 보나 슬래브를 설치하지 않는 부분에는 계단통이나 계단을 형성할 수 있다. 본 발명의 건축 구조물은 기본적으로는 도 1에 나타낸 주요한 구조부재(메인 육각형 프레임, 가장자리 보 및 옥내 기둥)로 지지할 수 있다. 따라서, 내부 보 및 슬래브의 배치 및 형상은 옥내의 디자인에 의해 적절히 결정될 수 있다.
도 3, 도 4(a), 및 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 내부 보를 설치함으로써, 또한 내부 보의 위에 슬래브를 설치함으로써 단위 공간의 구조적 강도가 높아지고, 결과적으로 건축 구조물 전체의 강도가 향상된다.
도 5는 도 1 내지 도 4(a), 및 도 4(b)에 나타낸 건축 구조물의 일부를 나타낸 개략적인 측면도이다. 메인 육각형 프레임(1A, 1B 및 1C)은 도시된 예에서는 H형 강재를 이용한다. 굴곡부(1A7과 1B8)의 접합점에 있어서는, H형 강재의 절단면끼리를 접합하게 되기 때문에 강도를 확보하기 위해 십자 형상의 보강강재(91)를 부착하고 있다. 스테인리스 강재는 볼트 또는 용접에 의해 접합한다.
서브 프레임(5A1) 등에는 메인 육각형 프레임(1A) 등보다도 단면적이 작은 강재를 이용해도 좋다. 서브 프레임끼리의 접합에 있어서는, 예를 들면 도시된 바와 같이 Y자 형상의 조인트부재(92)에 의해 접합점의 주위를 덮고, 볼트 또는 용접에 의해 접합한다. 1층 마루(1F), 2층 마루(2F) 및 옥상(RF)의 각각의 아래에 설치한 소정 두께의 공간(P1, P2 및 P3)에는 상기의 슬래브 및 내부 보 외에, 소정의 마루 아래 공간 또는 천정 공간, 그 밖의 건축부재 등을 배치할 수 있다. 예를 들면, 배관이나 전기 배선도 이 공간 내에 배치할 수 있다. 특히, 내부 보를 스테인리스 강재로 형성한 경우에는 이와 같은 공간을 넓게 확보할 수 있다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)는 본 발명에 의한 건축 구조물의 전체 형상의 일례를 모식적으로 나타낸 사시도이다. 도 6의 예에서는 6개의 육각 기둥의 단위 공간을 수평방향으로 연결 설치하여 전체 형상을 형성하고 있다. 엄밀하지는 않지만, 도 6에 있어서, 굵은 실선은 메인 육각형 프레임을 나타내고, 가는 실선은 가장자리 보, 내부 보, 서브 프레임, 또는 굴곡 삼각형 프레임의 굴곡선을 나타내고, 가는 파선은 이들 중 옥상 부재의 아래에 위치하여 직접 나타나 있지 않은 것을 나타낸다. 또한, 회색 부분은 패널 또는 지붕 부재 등이 존재하는 것을 나타내고, 백색 부분은 이들이 없는 것을 나타낸다(이후의 도 7에 있어서도 같음). 도면 중의 밑줄친 F, B, R 및 L은, 이 건축 구조물의 전방, 후방, 오른쪽 및 왼쪽을 각각 나타낸다. 따라서, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)의 각 도면은 이 건축 구조물을 4개의 방향에서 각각 본 사시도가 된다.
이웃하는 단위 공간끼리는 측면을 공유하여 연결 설치되어 있다. 도시하지는 않았지만, 연직방향으로 단위 공간을 연결 설치하는 경우에는 상측 단면과 하측 단면을 공유하여 연결 설치되게 된다.
도면부호 10으로 나타낸 단위 공간에 형성된 구조는 도 1～도 5에서 설명한 바와 같은 기본 형태이다. 한편, 도면부호 11 또는 도면부호 12로 나타낸 단위 공간에 형성된 구조는 변형 형태이다. 단위 공간(11)에는, 메인 육각형 프레임이 아 래 절반부의 일부에만 설치되고, 위 절반부에는 프레임 및 보가 거의 없이 개방적인 공간으로 되어 있다. 또한, 단위 공간(12)의 일부의 측면에는, 메인 육각형 프레임이 위 절반부에만 설치되어 있다. 이와 같은 변형 형태의 단위 공간을 연결 설치한 건축 구조물도 본 발명의 범위에 포함된다.
지붕 부재는 RC 또는 PC이어도 좋다. 또한, 스테인리스 강재의 보 위에 접판(folded-plate)을 부설해도 좋다. 또는, 보 사이에 유리판을 끼워 넣어도 좋고, 이 경우 보가 외면에 나타나게 된다.
도 6은 같은 형상의 복수의 단위 공간을 연결 설치한 예인데, 다른 예로서, 높이가 다른 육각 기둥의 단위 공간을 연결 설치하는 것도 가능하다. 예를 들면, 높이가 1/2인 육각 기둥의 단위 공간이다. 이 경우, 옥상의 높이에 단차가 있는 전체 형상으로 된다. 또한, 같은 형상의 단위 공간만을 연결 설치한 경우에도, 연직방향으로 적층하는 수를 변화시킨 경우에는 옥상의 높이에 단차가 있는 전체 형상으로 된다.
도 7(a)～(c)는 각각 본 발명의 건축 구조물의 다른 실시 형태를 나타낸 사시도이다. 도 7(a)～(c)의 각각에 있어서, 왼쪽 도면은 건축 구조물의 전체 형상을 나타내고, 오른쪽 도면의 파선은 단위 공간의 형상을 나타내고 있으며, 단위 공간의 형상은 각각 삼각 기둥(20), 사각 기둥(30) 및 오각 기둥(50)이다. 단위 공간의 형상은 다르지만, 각 구조부재의 배치는 도 1에 나타낸 육각 기둥의 경우의 기본 형태와 동일하다.
도 7(a)에서는 6개의 삼각 기둥의 단위 공간(20)이 수평방향으로 연결 설치 되고, 옥외에 면한 측면에는 메인 육각형 프레임(1A～1D) 등이 세워 설치되어 있다. 도 7(b)에서는 4개의 사각 기둥의 단위 공간(30)이 수평방향으로 연결 설치되고, 옥외에 면한 측면에는 메인 육각형 프레임(1A～1E) 등이 세워 설치되어 있다. 도 7(c)에서는 3개의 오각 기둥의 단위 공간(40)이 수평방향으로 연결 설치되고, 옥외에 면한 측면에는 메인 육각형 프레임(1A～1F) 등이 세워 설치되어 있다.
도 7(a) 및 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 단위 공간을 일방향으로 복수 연결 설치함으로써 수평방향으로 비교적 길게 연장된 옥상 형상으로 되는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 예를 들면 개개의 단위 공간에 지붕 부재를 부설하는 대신에 복수의 단위 공간을 종합하여 커버하는 긴 지붕 부재(예를 들면 접판 등)를 설치해도 좋다.
도 7(a)～(c)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 건축 구조물의 전체 형상을 형성하는 단위 공간은 육각 기둥에 한정되지 않고, 다른 형상의 다각 기둥이어도 좋다. 또한, 다각 기둥의 단면의 형상은 정다각형이 아니어도 좋고, 수평방향으로 간극 없이 연결 설치 가능한 다각형이면 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 상측과 하측의 한쌍의 단면(T, W)과 복수의 측면(S)을 갖는 다각 기둥 형상의 단위 공간(10)을 적어도 수평방향으로 복수 연결 접합하여 이루어지는 전체 형상을 구비하고, 또한 상기 단위 공간이 수평방향에서 이웃하는 경우에는 측면을 공유하고, 연직방향에서 이웃하는 경우에는 단면을 공유하도록 연결 설치되는 건축 구조물로서,
    각 단위 공간이 갖는 측면(S) 중 옥외에 면한 각 측면에 세워 설치된 메인 육각형 프레임(1A, 1B, 1C);
    각 단위 공간의 상측 단면(T)의 외부 가장자리에 있어서, 상기 메인 육각형 프레임의 부재에 의해 점유되어 있지 않은 부분에 설치한 가장자리 보(2A1, 2A2, 2B1, 2C1, 2C2, 2D1, 3A, 3B, 3C); 및
    각 단위 공간이 갖는 측면(S)의 좌변(c) 및 우변(d) 중 옥내에 위치하는 각 변에 설치한 옥내 기둥(4A, 4B)
    을 포함하고,
    상기 메인 육각형 프레임의 각 정점은 강성 영역이고;
    상기 메인 육각형 프레임의 상변(1A1) 및 하변(1A2)은 옥외에 면한 측면의 상변(a) 및 하변(b)에 각각 위치하면서, 상기 메인 육각형 프레임의 좌우의 각 굴곡부(1A7, 1A8)는 옥외에 면한 측면의 좌변(c) 및 우변(d)에 각각 위치하고;
    상기 메인 육각형 프레임, 상기 가장자리 보, 및 상기 옥내 기둥은 서로 접합되는
    건축 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 육각형 프레임(1A)의 내측에 상기 메인 육각형 프레임과 닮은꼴인 하나 또는 복수의 서브 육각형 프레임(5A1, 5B1)이 배치되고, 각 서브 육각형 프레임은 상기 메인 육각형 프레임의 어느 정점 위치에서 상기 메인 육각형 프레임과 접합되는
    건축 구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    하나의 상기 메인 육각형 프레임의 내측에 배치된 복수의 서브 육각형 프레임끼리는 허니콤 형상으로 접합되어 상기 메인 육각형 프레임에 끼워지는
    건축 구조물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 단위 공간이 갖는 측면(S) 중 옥내에 위치하는 하나 또는 복수의 각 측면에 세워 설치된 옥내의 메인 육각형 프레임
    을 더 포함하는 건축 구조물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 단위 공간 내에 있어서 수평방향으로 걸쳐 놓여진 복수의 내부 보(7A1, 7A2, 7A3, 7B1-7B6)가 설치되는
    건축 구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내부 보 상에 슬래브(8)를 설치하는
    건축 구조물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 내부 보 및 상기 슬래브가, 하나 또는 복수의 단위 공간에 있어서, 각 단위 공간 내의 1개의 수평면 전체에 대하여 부분적으로 설치되는
    건축 구조물.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개의 상기 단위 공간은 2층계 또는 3층계를 포함하는
    건축 구조물.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개의 상기 단위 공간의 형상은 육각 기둥인
    건축 구조물.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개의 상기 단위 공간의 형상은 오각 기둥, 사각 기둥, 또는 삼각 기둥 중 어느 하나인
    건축 구조물.
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