KR101204767B1 - 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도시형 생활주택이나 타운하우스 등 단위 평면 크기가 약 3 × 6m 내외에 불과한 원룸 구조형 다층 건축물에 적합하게 적용될 수 있는 구조 공법에 관한 것이다. 본 발명은 단위 세대공간을 구획하는 경계벽체의 좌우 양 측면 끝단부로부터 일부 영역에 형성되며 내부에는 수직 주근과 직사각형 형태의 테두리 바에 의해 단위 조립체로 선제작된 컬럼바 프레임을 포함하여 이루어지는 코너 수직내력부와; 상기 양측 코너 수직내력부의 상단을 수평으로 이어지게 배치되어 상기 경계벽체의 상단 일부 영역에 형성되며 내부에는 수평 주근과 스터럽에 의해 단위 조립체로 선제작된 빔바 프레임을 포함하여 이루어지는 상단 수평내력부 및; 상기 양측 코너 수직내력부의 사이와 상단 수평내력부 하부 영역에 설치되어 전체적인 벽체를 완성하는 중앙 비내력벽부;를 포함하여 구성되며, 상기 코너 수직내력부와 상단 수평내력부 및 중앙 비내력부의 두께는 동일하게 이루어짐으로써 급격한 돌출 부위 없이 전체적으로 평면적인 벽체를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조를 특징적인 구성으로서 제공한다.

Description

소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조 {Structural System for One-Room Type Multi-Story Building}

본 발명은 도시형 생활주택이나 타운하우스 등 단위 평면 크기가 약 3 × 6m 내외에 불과한 원룸 구조형 다층 건축물에 적합하게 적용될 수 있는 구조 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아파트와 같이 대규모 건축물에 효과적인 내력벽 시스템을 변형하여 구조내력상 극히 일부분만 내력벽과 같은 두께로 코너 벽컬럼부와 상단 벽빔부를 형성하고 나머지 부분은 동일한 두께의 비내력벽부로 형성하며 시공에 있어서도 단위 조립체로 공장에서 선제작된 바 어셈블리를 조립하여 구축함으로써 구조 경제 및 시공 능률 등의 면에서 매우 유리한 효과를 기대할 수 있는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조에 관한 것이다.

일반적으로 아파트나 원룸 주택, 오피스텔 등과 같이 다수의 단위 공간들을 갖는 주거용 건물의 구조 공법으로서 현재 국내에서 보편적으로 적용되고 있는 구조 공법을 보게 되면 대표적으로 다음과 같은 공법들을 들 수 있다.

먼저, 내력벽 공법은 현재 국내에서 가장 널리 적용되고 있는 공법으로서 기둥과 보 대신 철근콘크리트 구조로 상당한 내력을 갖도록 한 벽체(내력벽)를 통해 전체 하중을 지지하도록 하는 방식이다. 그리고, 기둥-보 시스템은 상기 내력벽 공법 이전에 적용되던 것으로서 주거 건물 이외에 일반적인 건물들에서는 상기 시스템이 가장 표준 구조로서 적용되고 있다.

또한, 플랫 플레이트(flat plate) 구조는 보 없이 기둥과 슬래브에 의해 이루어지는 구조로서 최근 10여년 전부터 일부 고층 타워형 아파트를 중심으로 적용되고 있다. 또한, 하중 부담이 크지 않은 저층 소형 주택의 경우 일부에서는 조적벽과 슬래브를 이용한 조적조도 적용되고 있다.

한편, 최근 스틸 하우스라 하여 소형 경량철골 C-형강 골조의 양면에 석고보드 등 패널을 부착하여 벽체로서 활용하는 공법이 신공법으로서 개발된바 있으며, 기타 콘크리트 선타설(Precast Concrete: PC) 조립식 구조로서 기둥과 보와 같은 구조부재를 공장에서 프리캐스트 콘크리트 부재의 형태로 선제작하고 현장에서 이를 반입하여 조립 설치하는 구조 방식 등이 알려져 적용되고 있다.

하지만, 전술한 구조들 중 내력벽 시스템을 비롯하여 조적조, PC 조립식 구조, 스틸 하우스 등과 같은 구조 방식들은 공통적으로 볼 때, 기본적으로 고정된 건축 평면계획에 순응하는 것인바, 거실, 화장실, 침실 등 독립된 공간으로 계획된 각 실들을 추후 리모델링 등을 통해 변경하는 것에 대해 구조적으로 적합하지 않다는 단점이 있다. 또한, 리모델링을 고려한 시스템으로 설계할 경우 기본적으로는 각 실의 배치 정도만 변경하고 구조 안전이나 비용 등의 문제로 구조 파트의 경우는 변경하지 않는 것이 바람직한바, 전술한 기존 방식들에 따르면 가급적 기둥 간격을 최대한 멀리하고 허물지 못하는 고정벽을 최소한으로 하는 것에 초점을 맞추어 설계하고 있다. 이러한 점을 고려하여 전술한 플랫 플레이트 시스템이 개발되었으며 기타 재래식 보+기둥 시스템도 적용되고 있으나, 이러한 공법들은 대규모 고층 건축물에 적합한 것으로서 동일 단면과 형상의 시스템을 소규모 다층 건축물에 적용하면 구조적 부담이 증가하여 골조 공사비의 절감이 불가능하다는 문제가 있다.

기타, 전술한 기존의 공법 중 조적조나 스틸 하우스의 경우 그 공법의 특성상 층수가 많은(3층 이상) 원룸형 단위 공간들을 수용하는 공법으로의 적용은 사실상 불가능하다고 할 수 있다. 또한, 콘크리트 선타설 조립식 구조의 경우 접합부의 문제가 완벽하지 못할 뿐 아니라 공장제작 단위 부재의 사이즈가 상당히 크므로 협소한 부지 및 작업 공간에서 시공해야 하는 원룸 건물의 대부분에 있어 크레인 등의 중장비 출입에 어려움이 있는바 이 역시 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 공법으로서 적합하지 않다고 할 수 있다.

이에 따라, 원룸 주택과 같은 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축에 있어 현재 거의 대부분 내력벽 구조를 적용하여 시공되고 있다. 특히, 내력벽 구조에 따르면 층고를 최소화하면서 내력벽이 기둥과 칸막이 벽을 겸용함에 따라 평면과 단면상에 기둥과 보와 같은 돌출부가 발생하지 않으며 큰 부담없이 내진 효과를 기대할 수 있다는 등의 장점이 있는바 현재 국내 주거용 건물 구조에서 상기와 같은 내력벽 구조가 주류를 이루고 있는 실정이다.

하지만, 상기와 같은 내력벽 구조의 경우 일반 공동주택 구조에 있어서도 10층 이상 건물일 때는 상당히 경제적이지만 단위 면적이 작은 원룸형 건물을 비롯하여 5층 이하의 저층 건물에까지 통일해서 범용으로 원룸 주택용으로서 적용하기에는 경제적인 부담이 있다. 또한, 철근콘크리트 내력벽 구조의 내력벽을 외벽으로 활용한 경우에는 별도의 단열재를 부착하는 비용을 추가하여야 하며 이에 따라 비용 증가와 함께 소규모 다층 건축물의 경우 좁은 실공간의 효율 면에서도 손실이 발생하는 단점이 있었다.

나아가, 상기와 같은 전면적인 내력벽 시스템의 경우 공사 기간 면에서 상당 시간이 소요되는바, 이는 법규적인 이유 등으로 인해 무리하게 공사 기간을 단축할 필요가 없는 일반 공동주택에서는 큰 문제가 되지 않을 수도 있지만 원룸 주택과 같은 건물의 경우 공사 기간을 가능한 한 단축하는 것이 직접적인 공사 비용뿐 아니라 금융 비용과 간접비를 줄여 시공 경제상 유리하다고 할 것이며, 이러한 점들을 종합적으로 고려할 때 기존의 내력벽 시스템을 대체할 수 있는 새로운 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조에 대한 개발이 필요한 실정이었다.

따라서, 본 발명은 원룸 주택과 같이 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축에 있어 기존에 적절하게 적용할 수 있는 구조 공법이 없어 주로 아파트 등 일반 공동주택에 적합한 내력벽 시스템을 적용함에 따른 제반 문제점을 감안하여 개발된 것으로서, 구체적으로 본 발명은 통상적인 내력벽 시스템에 비해 단위 면적당 벽량을 최소화하면서 고정 하중을 상당히 절감할 수 있고, 시공에 있어서는 단위 조립체로 공장에서 선제작된 철근 프레임을 적용함으로써 작업자의 소운반에 의한 시공이 가능하여 중장비의 도움 및 숙련공 없이도 정밀 시공이 가능하며, 나아가 동바리 등 가설자재의 사용 절감 및 사용 최소화, 슬래브 두께 및 층고 절감, 내진 성능의 확보 등이 가능한 새로운 방식의 구조 시스템을 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 통상적으로 내력벽에 의해 하중이 지지되며 다수개의 소규모 단위 세대공간이 평면상 연속하여 구축되는 다층 건축물의 구조에 관한 기술로서, 단위 세대공간을 구획하는 경계벽체의 좌우 양 측면 끝단부로부터 일부 영역에 형성되며 내부에는 수직 주근과 직사각형 형태의 테두리 바에 의해 단위 조립체로 선제작된 컬럼바 프레임을 포함하여 이루어지는 코너 수직내력부와; 상기 양측 코너 수직내력부의 상단을 수평으로 이어지게 배치되어 상기 경계벽체의 상단 일부 영역에 형성되며 내부에는 수평 주근과 스터럽에 의해 단위 조립체로 선제작된 빔바 프레임을 포함하여 이루어지는 상단 수평내력부 및; 상기 양측 코너 수직내력부의 사이와 상단 수평내력부 하부 영역에 설치되어 전체적인 벽체를 완성하는 중앙 비내력벽부;를 포함하여 구성되며, 상기 코너 수직내력부와 상단 수평내력부 및 중앙 비내력부의 두께는 동일하게 이루어짐으로써 급격한 돌출 부위 없이 전체적으로 평면적인 벽체를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조를 특징적인 구성으로서 제공한다.

이때, 상기와 같은 본 발명에서, 상기 빔바 프레임은 그 조립 시공에 있어 측면 단부가 상기 컬럼바 프레임의 테두리 바 내부로 일정 길이 밀어넣어 삽입된 상태로 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명은 상기 구성에서 보는 바와 같이, 하중을 지지함에 있어 기본적으로 단위 세대공간을 구획하는 벽체를 통해 슬래브를 지지하도록 함으로써 외형적으로만 볼 때는 내력벽 공법과 유사한 형태를 하고 있으나, 통상적인 내력벽 공법과는 달리 전체 벽체 중 구조내력상 극히 일부 영역만 하중을 받을 수 있는 내력 구조로 치환하고 나머지 부분은 경량 조적조와 같은 비내력부 및 창호 등으로 형성함으로써 벽체 구조물을 가지고 라멘조와 유사한 구조적 효과를 낼 수 있도록 구현한 것이라 할 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명에 따르면 층고를 최소화하며 벽체가 구조적 역할 및 칸막이 벽을 겸용하여 평면과 단면상에 돌출부(기둥, 보 등)가 없는 내력벽 구조의 장점을 그대로 유지하면서도 단위 면적당 벽량 부담, 자중 증가 등의 단점을 개선하고 라멘조의 구조적 합리성을 기대할 수 있다는 특징을 가지게 된다. 또한, 이러한 라멘조 적용에 따른 구조적 합리성으로 인해 본 발명의 구조 시스템에 의해 시공된 건물의 경우 사용 중 일정 기간이 지난 후 리모델링 시 칸막이 벽을 자유롭게 제거할 수 있으며, 슬래브 최소 두께도 210mm에서 150mm로 감소 적용이 가능하다는 등 여러 장점을 가질 수 있다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 유리한 기술적 효과를 정리하면 다음과 같다.

1. 미리 단위 조립체로 선제작된 프레임을 조립하는 방식으로 시공이 이루어지므로 중장비의 사용 없이 1 ~ 2인 작업자에 의한 운반 및 시공이 가능하여 공사 비용을 절감할 수 있다.

2. 기존의 내력벽 구조에 비해 콘크리트 물량이 크게 감소함으로써 경제성이 향상되고 고정 하중이 저감된다.

3. 세대간 간벽 중 보온성이 떨어지는 철근콘크리트 부분을 줄이고 경량재로 대체함으로써 결로현상 및 냉난방비 부담이 줄어드는 이점이 있다.

4. 구조 시스템 형식상 라멘조 방식으로 분류될 수 있으므로 슬래브 최소 두께가 감소하고(내력벽: 210mm, 라멘조: 150mm), 기본적으로 라멘조 시스템임에도 보 두께로 인한 층고의 증가가 없어 전체적인 층고의 저감에 유리하다.

5. 동일 단면의 선제작 프레임을 반복 사용하여 조립함으로써 시공 능률을 크게 향상시킴은 물론, 숙련 고급인력 대신 미숙련공이라도 일정 수준 이상의 품질 확보가 가능하다.

6. 선제작 프레임의 반복사용은 현장에서 조립하는 철근의 정밀도를 향상시키고, 현장조립 철근의 정밀도와 비교 시 구조내력 및 구조성능 향상 등에 크게 기여한다.

7. 구조 형태상 별도의 부담없이 내진 성능이 확보될 수 있다.

8. 중고층 아파트의 경우 기존 내력벽 구조의 상부에 본 발명의 시스템으로 연장시공 함으로써 일반 공동주택의 최상층에서 적절한 하부층까지 하중이 크게 작용하지 않는 층에 대해 구분하여 적용이 가능하다.

이상과 같은 기본적인 기술적 효과 외에도 본 발명은 더 많은 장점 및 효과를 기대할 수 있으며, 이러한 본 발명의 목적 및 장점 등은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 밝혀질 것이다.

도1은 일반적인 표준 원룸형 건물에 있어 본 발명의 구조를 적용한 골조 평면도 및 입단면도를 나타낸 것이다.
도2는 본 발명에서 적용되는 코너 수직내력부 구성 형태를 단면 형태별로 도시한 것이다.
도3은 본 발명에 있어 상단 수평내력부의 단면 구성을 도시한 것이다.
도4와 도5는 본 발명에 있어 본 발명에 있어 빔바 프레임을 컬럼바 프레임에 조립 연결하는 형태를 보여주는 부분 평면도이다.
도6은 본 발명에서 상단 수평내력부에 사용되는 빔바 프레임의 바람직한 일 예에 대한 조립도를 나타낸 것이다.
도7은 본 발명에 있어 빔바 프레임을 연속으로 이음하여 사용하는 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 원룸형 주택이나 타운 하우스와 같이 다수개의 소규모 단위 세대공간이 평면상 연속하여 다층으로 구축되는 건축물의 구조에 관한 기술로서, 도1은 일반적인 표준 원룸형 건물에 대해 상기와 같은 본 발명의 구조를 적용한 골조 평면도 및 입단면도를 나타낸 것이다. 도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 구조 시스템은 평면상 및 입면상으로 돌출된 형태의 보 또는 기둥 등을 형성하지 않고 외형적으로만 볼 때 세대간 경계벽체(1) 및 슬래브(2)로 이루어진 골조 형식을 취하고 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 있어 상기 경계벽체(1)는 기존의 내력벽 시스템에서처럼 전면적으로 철근콘크리트조로 된 단순한 형태의 내력 벽체가 아니라, 도1에서 보는 바와 같이 좌우 양쪽 측면 단부에는 코너 수직내력부(10a, 10b)가 형성되고, 상단부에는 수평 방향으로 상단 수평내력부(20)가 형성되어 구조 내력을 부담하도록 구성되어 있으며, 상기 외곽부의 코너 수직내력부(10a, 10b)와 상단 수평내력부(20)를 제외한 중앙 영역에는 비내력벽부(30)을 형성하여 전체적으로 하나의 평면 벽체를 이루도록 구성하고 있다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 구조 시스템에 따르면, 내력벽 시스템의 장점인 벽체가 기둥/보와 칸막이 벽의 역할을 겸용하여 평면과 단면상에 돌출부(기둥, 보 등)가 없고 층고를 최소화할 수 있다는 점을 그대로 유지하면서, 전체 벽체 중 구조 내력상 극히 일부분에 해당하는 영역만을 내력 구조로 하고 나머지 대부분의 영역은 경량 비내력 벽체로 함으로써 전체적인 자중을 감소시키고 철근 등 자재의 절감을 도모할 수 있는 합리적인 구조 시스템의 구현이 가능하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 본 발명 구조 시스템의 구체적인 실시에 있어서, 상기 경계벽체(1)는 구조 내력상 필요한 좌우 및 상부 일부분만 내력벽과 같은 두께의 철근콘크리트 재질의 코너 수직내력부(10a, 10b)와 상단 수평내력부(20)로 치환하고 나머지 비내력벽부(30) 부분은 경량 조적조나 창문 또는 출입문으로 채운다. 즉, 상기 상단 수평내력부(20)의 폭은 벽 두께와 같은 20cm, 높이는 30 ~ 40cm로 하고, 내부의 주근은 16mm 정도의 가는 것을 사용한다.

또한, 상기 코너 수직내력부(10a, 10b)의 간격은 일반 철근콘크리트 구조에서는 적용하지 않는 거리인 3m 내외로 하여 설계 응력을 최소화한다. 즉, 일반적으로 주설계응력은 휨 모멘트에 의하는데, 휨 모멘트는 지점간격의 제곱에 비례하는바(예를 들면 3m와 6m의 간격비는 1 : 2이나, 휨모멘트 차이는 1 : 4가 된다), 본 발명에서는 상기와 같이 수직 구조부인 코너 수직내력부(10a, 10b)의 간격이 짧기 때문에 폭이 벽체와 같은 20cm 내외에 불과하더라도 10 ~ 15층까지 충분히 지지할 수 있다. 이때, 상기 코너 수직내력부(10a, 10b)의 벽체 코너로부터 형성되는 수평 길이는 약 40cm 내외를 기본으로 한다.

또한, 본 발명의 구성에 따르면, 상기 코너 수직내력부(10a, 10b)와 상단 수평내력부(20)에는 일반 내력벽 공사방법과는 달리 공장에서 철근을 서로 용접하여 단위 조립체의 형태로 선제작된 컬럼바 프레임(100)과 빔바 프레임(200)을 현장으로 반입하여 조립 설치한다. 실제적인 시공에 있어서는 먼저 컬럼바 프레임(100)을 세워 설치한 뒤 여기에 빔바 프레임(200)의 단부를 고정하여 시공하며, 상기와 같이 설치된 빔바 프레임(200)의 하부에는 거푸집을 매달아 동바리 등 가설재 사용을 최소화한다. 이때, 공장 조립 바 프레임의 단위 중량은 30 ~ 50kg 이내로 하여 작업자에 의한 현장내 소운반이 가능하도록 한다.

본 발명의 실시에 있어, 바닥판은 일반 내력벽 구조에서와 같은 거푸집 콘크리트 슬래브 타설도 가능하지만 이보다는 경량 트러스 데크를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 재래식 철근콘크리트 구조의 경우 거푸집 목공의 주도하에 시공되고 철근은 보통 거푸집에 의지하여 배근하는 것이지만, 본 발명의 경우 앞서 본 바와 같이 공장에서 조립한 바 프레임(100)(200)을 먼저 선 조립 설치한 후 이와 같이 선조립된 바 프레임에 의지하여 거푸집을 조립하고 콘크리트를 타설하는 공법이라 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 벽체 구조 시스템을 원룸형 주택 건물에 바람직하게 적용한 도1을 참조하면, 도1과 같이 코너 수직내력부(10a, 10b)가 형성된 경계벽체(1)의 길이는 기본적으로 3m 거리를 기본 모듈로 하여 시공한다. 일반적으로 원룸형 주택의 경우 세대별 전용 평면이 3 × 6m 정도가 적당하기 때문이다. 또한, 도1에 도시된 바와 같이 원룸 세대간 경계벽체(1)의 길이가 길면 3m 간격 내외마다 전술한 코너 수직내력부(10a, 10b) 사이에 중간 수직내력부(10c)를 추가로 형성하며, 이 중간 수직내력부(10c)는 도시된 것처럼 복도 외곽 등에 배치하여 하중크기가 작은 기둥의 역할을 하도록 시공하여 사용할 수도 있다.

도2는 본 발명에서 적용되는 코너 수직내력부(10a, 10b)의 단면 형태별로 도시한 것으로서, (a)는 경계벽체와 경계벽체가 만나는 형태가 '+'자 또는 'T'자 형으로 만나는 코너 부위에 형성되는 코너 수직내력부의 단면 형태를 도시한 것이며, (b)는 'ㄱ'자로 만나는 부위에 형성되는 코너 수직내력부의 단면 형태를 도시한 것이다. 또한, 도2의 (c)는 경계벽체의 길이가 길 때 상기 코너 수직내력부 사이에 추가로 형성되는 중간 수직내력부(10c)의 단면 형태를 함께 도시한 것이다. 본 발명에 있어 상기 코너 수직내력부(10a, 10b)의 단면 구조는 도2에 도시한 것과 같으며 콘크리트의 배합강도, 주근의 굵기와 개수는 건물 층수에 따르는 하중 크기에 따라 달라질 수 있다.

또한, 본 발명의 코너 수직내력부(10a, 10b) 및 중간 수직내력부(10c)는 구조적 내력의 확보를 위해 그 내부에 컬럼바 프레임(100)을 포함하여 구성되며, 상기 컬럼바 프레임은 도2에서 보는 바와 같이 상하로 세워져 설치되는 수직 주근(110)과 직사각형 형태의 테두리 바(120)를 포함하여 이루어진다. 상기 테두리 바(120)는 RC 기둥에 있어 띠철근에 대한 규정을 적용하여 D10 철근을 사용하며 피복두께는 동 규정에 따라 4cm로 한다. 상기 테두리 바(120)의 간격은 내진 설계상 조정할 수 있으며 나선형 철근으로 대체할 수도 있다. 공장에서 용접으로 조립하는 컬럼바 프레임(100)의 단위길이는 1개 층(3m 내외)으로 하여 운반 조립이 쉽게 하고 상하 컬럼바 프레임끼리 주근의 이음에는 커플러를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 상단 수평내력부(20)의 경우 그 외곽 폭은 전술한 코너 수직내력부(10a, 10b)의 폭과 같이 20cm 내외로 하고, 높이는 30 ~ 40cm로 하는데, 이때 상기 높이의 기준은 일반 철근콘크리트 보의 높이와는 달리 바닥판 두께를 제외한 것이다.

도3은 상기 상단 수평내력부(20)의 단면 구성을 도시한 것으로서, 도3에 도시된 바와 같이 상기 상단 수평내력부(20)의 내부에는 미리 공장에서 단위 조립체 형태로 선제작된 빔바 프레임(200)이 매립 설치된다. 상기 빔바 프레임(200)은 도3과 같이 수평 주근(210)과 스터럽(220)(230)을 포함하여 구성되는데, 상기 수평 주근(210)은 상하 각각 2개씩을 기본으로 하고 필요하면 상부근 또는 하부근을 2개씩 추가하며 그것도 부족하면 도3의 (b)에 도시된 예에서처럼 단부측 슬래브 내에 보강 주근(218)을 추가로 배근할 수 있다.

도6은 상기 상단 수평내력부(20)에 사용되는 빔바 프레임(200)의 바람직한 일 예에 대한 조립도를 나타낸 것이다. 도6에 도시된 예에서 보는 것과 같이 상기 빔바 프레임(200)의 구성 형태는 전체적으로 수평 주근(210)과 스터럽(220)(230)을 포함하여 이루어지는 것으로서, 상부 수평 주근과 하부 수평 주근의 사이에 스터럽(220)(230)이 반복적으로 연결되는 형태로 되어 있다.

또한, 도6에 도시된 실시예에서 보는 바와 같이, 상기 수평 주근(210)은 상하 각각 2 본씩으로 구성하고, 이 상하 수평주근(210)의 좌우 양쪽에 각각 연속 '∧'자형 래티스 트러스 형태의 경사 래티스 스터럽(230)을 용접하여 빔바 프레임(200)의 외곽 폭을 최소화할 수 있도록 한다. 즉, 이와 같은 구성으로 함으로써 도4 및 도5에 도시된 조립 설치 방식에서와 같이 상기 빔바 프레임(200)을 컬럼바 프레임(100) 내부로 끼워 넣어 조립하여도 철근간 공유 공간이 최대화됨으로써 결과적으로 빔바 프레임(200)에 대한 피복 두께의 증가를 최소화할 수 있게 된다.

상기와 같이 상하 수평주근(210)과 래티스 스터럽(230)이 결합된 상태에서 상기 래티스 스터럽의 '∧'자형 한 조마다 수평주근 외부로 수직 스터럽(220)을 연결하여 빔바 프레임(200)을 완성한다. 상기 수직 스터럽(220)은 도6에서 보는 것과 같이 일측이 개방되어 전체적으로 'U'자의 형태를 갖도록 제작되며, 이 'U'자형 수직 스터럽(220)을 개방부위가 아래로 하여 상기 수평주근(210)의 외부에 감아 용접하며, 이때 상기 'U'자형 수직 스터럽(220)의 하부 끝단에는 사전에 나사산을 가공하여 커플러(228)의 체결이 가능하도록 한다. 한편, 상기와 같은 스터럽에 사용되는 철근은 D10을 표준으로 한다.

또한, 상기와 같이 'U'자형 수직 스터럽(220)을 설치한 다음에는 그 개방된 하부측에 타이바(225)를 추가 연결함으로써 전체적으로 수평 주근(210)을 폐쇄형으로 감싸도록 조립하며, 이때 상기 타이바(225)의 고정은 도시된 바와 같이 상기 'U'자형 수직 스터럽(220)에 미리 마련된 나사산에 커플러(228)를 체결하여 고정하도록 한다.

나아가, 본 발명에 대한 더욱 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 타이바(225) 고정용 커플러(228)는 내부면에 나사산이 형성된 슬리브 형태로 구성함으로써 전술한 U'자형 수직 스터럽(220)의 하부에 나사 체결되어 타이바(225)를 고정한 상태에서 그 하부측에 볼트를 이용해 거푸집을 고정하여 콘크리트의 타설 시공이 가능하도록 할 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명에 의하면 선조립된 철근 프레임에 의지하여 거푸집을 지지하고 콘크리트를 타설하게 되는바, 거푸집 선설치 후 여기에 철근을 배근하여 시공하였던 재래식 공법과 비교할 때 동바리 등 가설 자재의 사용을 최소화할 수 있어 공정 및 공사비의 절감이 가능하게 된다. 즉, 재래식 라멘조 철근콘크리트 구조의 경우 보 거푸집 하부를 지지하는 가설 동바리의 설치 간격이 보통 보 길이방향을 따라 60cm 간격 2줄로 설치되었던 반면, 상기와 같은 본 발명에 따르면 양 단부측에 각 2개 정도의 동바리 설치만으로 충분하므로 가설 자재의 사용을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 대한 바람직한 시공 방식에 따르면, 상기와 같이 공장 등에서 미리 선조립 제작된 컬럼바 프레임(100)과 빔바 프레임(200)은 적절한 길이(약 3m 내외)의 단위 조립체 형태로 현장에 반입되어 현장에서 중장비의 도움없이 주로 작업자의 인력에 의해 비교적 간단한 방식에 의해 조립 시공된다.

도4 및 도5는 본 발명에 있어 상기와 같은 빔바 프레임(200)을 컬럼바 프레임(100)에 조립 연결하는 형태를 보여주는 부분 평면도이다. 본 발명에서 코너 수직내력부(10a, 10b)와 상단 수평내력부(20) 및 중간 수직내력부(10c)를 형성함에 있어서는 먼저 컬럼바 프레임(100)을 경계벽체의 수평 방향 단부측에 세워 설치한 다음, 이와 같이 설치된 컬럼바 프레임(100)에 빔바 프레임(200)의 양 단부를 고정하여 수평으로 설치 시공한다.

상기와 같은 컬럼바 프레임(100)과 빔바 프레임의 조립 시공 방식은 도4 및 도5에서 보는 것과 같이, 선설치된 컬럼바 프레임(100)의 상단부 측면에 빔바 프레임(200)의 단부를 삽입하여 컬럼바 프레임(100)의 수직 주근(110) 및 직사각형 테두리 바(120)의 단면 내측으로 일정 길이 침투하여 삽입되도록 조립 설치한다. 이와 같이 조립한 상태에서 결속선이나 태그 용접 등으로 임시 고정한 후 콘크리트를 타설하게 되면 특별한 추가의 보강 조치 없이도 구조적으로 안정된 결합을 이룰 수 있게 된다. 따라서, 상기와 같은 본 발명의 시공 방식에 따르면, 3m 내외의 짧은 길이로 모듈화 제작된 빔바 프레임(200)을 작업자 1인 또는 2인이 직접 들어올려 매우 간편한 단순 작업에 의해 시공이 이루어지는바 작업 공수를 줄이면서 공사 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기와 같은 빔바 프레임(200)의 이음은 도4 및 도5와 같이 기둥단면 내에서 하는 것이 원칙이나, 경우에 따라 필요하면 도7과 같은 방식으로 빔바 프레임(200)을 연속으로 이음하여 사용할 수도 있다. 즉, 도7의 (a)를 참조하면, 상기와 같은 연결형 빔바 프레임(200)의 경우 끝단부의 경사 스터럽을 구성함에 있어 '>'자형으로 절곡 형성된 철근을 사용한 조인트 스터럽(240)으로 구성하며, 상기와 같은 조인트 스터럽(240)의 중간 절곡 꼭지점 부위에 적당한 크기로 절단한 연결 강판(245)을 대고 여기에 상기 조인트 스터럽(240)을 용접하여 상호 연결함으로써 전단 연결이 이루어질 수 있도록 한다. 한편, 상기 조인트 스터럽(240)에 의한 연결에 더하여 상하 수평 주근(210)끼리는 별도의 커플러(212)를 사용하여 이음 연결할 수 있다.

또한, 도7의 (b)는 상기한 빔바 프레임(200)을 이음 연결하는 또 다른 예를 도시한 것으로서, 도7의 (b)에서와 같이 '>'자형으로 절곡 형성된 조인트 스터럽(240)의 중간 절곡 꼭지점 부위는 둥글게 벤딩하여 된 아이홀(242)을 형성하고, 인접하는 빔바 프레임의 아이홀(240')끼리 겹쳐 전체적으로 'X'자와 같이 된 상태에서 상기 아이홀(242)에 볼트(243)를 체결함으로써 이음 연결할 수도 있다.

이상과 같은 본 발명의 구축 구조 시스템은 도시형 생활주택이나 타운하우스 등 단위 평면 크기가 약 3 × 6m 내외에 불과한 원룸 구조형 다층 건축물에 매우 적합하게 적용될 수 있다. 나아가, 상기와 같은 본 발명은 기존의 중대형 아파트 건축물 등에도 바람직하게 채용될 수 있다. 중고층 아파트 건물의 경우 저층부는 상부 하중에 의해 상당한 구조 내력이 필요하므로 내력벽 시스템과 함께 필요한 경우 기둥, 보 등이 추가로 시공되지만, 고층부의 경우 상부 하중이 그다지 크지 아니하므로 반드시 저층부와 같은 구조 시스템을 통일적으로 적용할 필요는 없다고 할 수 있다. 따라서, 높은 구조 내력이 필요한 저층부의 경우에는 기존의 내력벽 및 기둥/보 시스템을 적용하고, 상층부 구조물의 구축에 있어서는 전술한 본 발명의 구조 시스템을 적용한다면 전체적으로 시공 기간을 단축하고 공사 비용을 절감할 수 있는 매우 합리적인 설계 및 시공이 될 수 있을 것으로 기대된다.

1 : 경계벽체 2 : 슬래브
10a, 10b : 코너 수직내력부 10c : 중간 벽컬럼부
20 : 상단 수평내력부 30 : 비내력벽부
100 : 컬럼바 프레임 200 : 빔바 프레임
110 : 수직 주근 120 : 테두리 바
210 : 수평 주근 220 : 수직 스터럽
225 : 타이바 228 : 커플러
230 : 래티스 스터럽 240 : 조인트 스터럽
245 : 연결판

Claims (9)

1. 통상적으로 내력벽에 의해 하중이 지지되며 다수개의 소규모 단위 세대공간이 평면상 연속하여 구축되는 다층 건축물의 구조에 있어서,
   단위 세대공간을 구획하는 경계벽체의 좌우 양 측면 끝단부로부터 일부 영역에 형성되며, 내부에는 수직 주근과 이를 둘러싸는 테두리 바에 의해 단위 조립체로 선제작된 컬럼바 프레임을 포함하여 이루어지는 코너 수직내력부;
   상기 양측 코너 수직내력부의 상단을 수평으로 이어지게 배치되어 상기 경계벽체의 상단 일부 영역에 형성되며, 내부에는 수평 주근과 스터럽에 의해 단위 조립체로 선제작된 빔바 프레임을 포함하여 이루어지는 상단 수평내력부;
   상기 양측 코너 수직내력부의 사이와 상단 수평내력부 하부 영역에 설치되어 전체적인 벽체를 완성하는 중앙 비내력벽부; 를 포함하여 구성되며,
   상기 코너 수직내력부와 상단 수평내력부 및 중앙 비내력부의 두께는 동일하게 이루어짐으로써 급격한 돌출 부위 없이 전체적으로 하나의 평면 벽체를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 빔바 프레임은 그 측면 단부가 상기 컬럼바 프레임의 테두리 바 내측으로 일정 길이 침투하여 삽입된 상태로 조립 설치되는 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 컬럼바 프레임은, 그 길이 방향이 코너 수직내력부에 연결되는 경계벽체의 진행 방향에 따르도록 설치된 복수개의 직사각형 테두리 바를 포함하며, 상기 복수개의 테두리 바는 서로 평면상 일부 중첩되도록 조립되는 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 양측 코너 수직내력부 사이에는, 상기 중앙 비내력벽부의 두께와 동일한 두께로 이루어지며 내부에는 수직 주근과 직사각형 형태의 테두리 바에 의해 단위 조립체로 선제작된 컬럼바 프레임을 포함하는 중간 수직내력부가 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔바 프레임의 수평 주근은 상부측에 설치되는 상부 수평 주근과 하부측에 설치되는 하부 수평 주근을 포함하여 이루어지고, 상기 빔바 프레임의 스터럽은 상기 상부 수평 주근과 하부 수평 주근을 수직으로 연결하는 수직 스터럽과 경사 방향으로 연결하는 경사 래티스 스터럽을 포함하여 구성됨과 동시에,
   상기 수직 스터럽은 전체적으로 일측이 개방된 'U'자 형태로 된 U형 스터럽을 상기 상부 수평 주근과 하부 수평 주근의 외측을 감싸도록 설치하고 상기 U형 스터럽의 개방된 단부측에 타이바를 체결하여 고정되는 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 U형 스터럽은 개방된 부위가 아래쪽을 향하도록 설치하고 타이바를 하부에 연결한 뒤 커플러를 체결하여 설치되며, 상기 타이바 고정용 커플러는 하부측에 볼트공이 형성되어 있음으로써 상기 볼트공에 거푸집을 볼트로 고정하여 설치될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔바 프레임의 끝단부에는 >자형 철근으로 된 조인트 스터럽이 구비되고, 상기 빔바 프레임의 설치에 있어 인접 빔바 프레임들 간의 연결은 중간에 연결강판을 매개하여 상기 조인트 스터럽을 상기 연결강판의 양측에 접합함으로써 이음 연결이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔바 프레임의 끝단부에는 >자형 철근의 절곡 꼭지점 부위를 둥글게 벤딩하여 된 아이홀을 갖는 조인트 스터럽이 구비되고, 상기 빔바 프레임의 설치에 있어 인접 빔바 프레임들 간의 연결은 상기 상기 조인트 스터럽의 아이홀끼리 겹친 상태에서 상기 아이홀에 볼트를 체결하여 연결하도록 한 것을 특징으로 하는 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조.
   
9. 다수개의 단위 세대공간이 평면상 연속하여 구축되고 다수 층으로 구축 시공되는 건축물의 구조에 있어서,
   상기 다수층 중 하부층 구조물은 철근 콘크리트조의 내력벽에 의해 상부 하중이 지지되도록 구성하고;
   상기 하부층의 상부에 시공되는 상부층 구조물은 제1항에 기재된 소규모 단위 공간형 다층 건축물의 구축 구조에 의해 구축되는 것을 특징으로 하는 다층 건축물의 구축 구조.

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