KR101600845B1 - 건축용 수평구조프레임 구조 및 이를 이용한 지하건축물의 시공방법 - Google Patents

건축용 수평구조프레임 구조 및 이를 이용한 지하건축물의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이드 거더를 형성시키는 수평구조프레임을 이용한 건축물의 시공방법 및 이에 적용되는 수평구조프레임의 구조에 관한 것으로서, 지하건축물의 시공방법에 있어서, a) 흙막이벽을 시공하는 단계; b) 시공하중을 지지하기 위한 철골 수직부재(70)를 지중에 설치하는 단계; c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계; d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임(20)을 설치하는 단계; e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계; f) 상기 c)단계 내지 e)단계의 굴토, 수평구조프레임(20) 설치 및 슬래브 구축의 각 단계를 최하층까지 반복 실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계; g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계; h) 본 건축물의 영구기둥(10)을 시공하는 단계; 를 포함하여 이루어지되, 상기 d) 단계에서 설치하는 수평구조프레임(20)은 더블 거더부재(21)와, 상기 더블 거더부재(21)에 결합되는 다수의 보부재(23) 또는 데크플레이트, 및 상기 더블 거더부재(21)를 영구기둥(10)에 연결시키는 브라켓 부재(30)로 이루어지고; 상기 더블 거더부재(21)는 한 쌍의 철골형강(22)이 서로 대향 배치되어 내부공간(S)을 형성하고, 상기 내부공간(S)에 영구기둥(10)이 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

건축용 수평구조프레임 구조 및 이를 이용한 지하건축물의 시공방법 {The horizontal structural frame and the underground construction methods using it}
본 발명은 건축물을 시공함에 있어서 시공의 효율성과 구조적 안정성을 확보하면서 강재의 사용량을 줄일 수 있는 건축용 수평구조프레임 구조와, 이를 이용한 건축물의 시공방법에 관한 것으로서, 특히 역타공법에 의해 구축되는 지하건축물의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 철골철근콘크리트 구조의 역타공법에서는 본 건축물의 영구기둥이 되는 H형강 철골의 본부재를 선시공하고, 상기 본부재에 철골보 등의 수평부재를 설치하여, 상기 수평부재로 하여금 흙막이벽의 배면토압 및 역타과정 중의 시공하중(보와 슬래브의 자중 및 장비 등의 작업하중 등, 역타 시공중 발생하는 하중을 의미한다)을 지지하게 하면서 작업을 진행한다.
이러한 일반적인 역타공법에서의 철골철근콘크리트 구조는 상기한 영구기둥용 H형강 철골을 선시공한 후 단계별 굴착과 함께 지지거더를 수평 설치하고, 상기 지지거더 사이에 빔부재를 배치한 후 슬래브용 데크플레이트를 설치하여 콘크리트를 타설함으로써 바닥구조를 구축하고, 이러한 과정을 반복하여 최하층 바닥 슬래브까지 완성시킨 후 상기 H형강 철골의 외면에 철근콘크리트를 타설하여 철골철근콘크리트 구조의 영구기둥을 순타로 구축하게 된다. 이와 더불어 흙막이벽이 가설벽체인 경우에는 외벽도 상기 영구기둥과 함께 순타로 구축하게 된다.
그런데, 이러한 종래의 역타공법에서는 하나의 철골거더를 이용하여 거더를 형성하고, 이러한 거더는 기둥과의 라멘구조를 가지게 되면 상기 거더의 단부(기둥과의 접합부)에서 최대 휨모멘트가 발생하게 되며, 거더의 전체적인 춤은 거더의 단부를 기준으로 하여 설계되어야 하므로, 거더의 중앙부에서는 춤의 크기가 불필요하게 커지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 거더의 단면을 휨모멘트의 크기에 대응한 변단면으로 형성함으로써 단면의 효율성을 제고하고 강재의 사용량을 줄이려는 시도가 이루어지고 있다.
이러한 예로, 2007. 4. 17. 등록된 특허 제0710583호의 'PC기둥과 철골보의 복합구조'라는 명칭의 발명을 들 수 있는데, 상기 특허 제0710583호는 도 1에 도시된 것처럼 전체 보 부재의 응력분포를 고려하여 기둥으로부터 휨모멘트가 0이 되는 지점까지 철골보(200)보다 춤이 큰 철골브라켓(120)을 형성시켜 변단면보를 구성하고 있다.
이러한 변단면보는 보의 중간부분에 불필요한 크기로 형성시켰던 보의 춤을 줄임으로써 강재 사용량을 줄이는 효과를 나타내기는 하나, 보의 춤이 변화됨에 따라 사용할 수 있는 공간의 효율성이 떨어지게 되며, 더욱이 상기 보와 수직으로 접합되는 작은 보의 철골에 대한 고려가 전혀 이루어지지 않은 문제점이 있다.
다른 한편으로, 역타공법에서의 상기한 H형강 철골의 설치는, 영구기둥이 설치되는 지점에서 지지층까지 천공장비로 천공홀을 형성시키고, 상기 천공홀의 저면에 역타시공 과정중에서 발생하는 시공하중을 임시 지지할 수 있는 임시기초용 철근콘크리트나 콘크리트를 타설한 후, H형강 철골을 천공홀에 삽입하여 선단이 상기 콘크리트에 매립됨으로써 H형강 철골이 고정되는 단계에 의해 이루어진다.
그런데 상기 H형강 철골의 설치지점은 영구기둥이 설치되는 지점으로 그 위치가 제한되기 때문에 하나의 H형강 철골이 큰 시공하중을 지지해야 하고, 그에 따라 H형강 철골 단면의 크기가 커져야 할 뿐 아니라, 상기 H형강 철골의 선단에 형성되는 콘크리트 기초는 본기초가 구축되기까지만 이용되는 것임에도 불구하고, 상기와 같이 큰 시공하중을 지지할 수 있는 규모로 형성되어야 한다.
따라서 H형강 철골 및 임시기초를 위해 지중에 천공되는 홀의 직경을 대구경으로 형성시키기 위해 고가이면서 대규모인 PRD(Percussion Rotary Drill), RCD(Reverse circulation Drill) 등의 천공장비를 사용할 수 밖에 없어, 비경제적일 뿐 아니라 작업공간이 협소한 경우 작업이 번잡해지는 문제점이 있다.
또, 거더를 기둥에 강접합시키기 위해서는 상하 플랜지를 모두 용접해야 하므로 용접개소가 과다하게 되고, 선시공된 H형강 철골의 시공오차에 의해 거더 길이에 대한 보정이 요구되므로 작업이 번잡해져 시공성, 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 H형강 철골의 시공오차에 의해 발생되는 문제점 등을 개선하기 위하여 도 2, 3에서와 같이, 2006. 12. 21. 등록된 특허 제0662524호의 '수평 뼈대구조와 이를 이용한 지하 흙막이 버팀 공법'과 2007. 8. 16. 등록된 특허 제0749855호의 '건축물의 수평 뼈대구조'라는 명칭의 발명들이 제안된 바 있고, 이러한 상기의 두 선행기술은 모두 한 쌍의 단위부재를 플레이트로 연결한 직선부재와, 상기 직선부재가 교차하는 지점에서 결합되는 "#"형상의 연결부재로 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
상기한 특허 제0662524호 및 특허 제0749855호의 수평 뼈대구조는, 수평방향에 대한 강성을 증대시켜 가설 수직부재의 사용을 최소화한다는 것이나, 상기 선행기술은 센터파일만에 의해 시공하중을 지지해야 하기 때문에 반드시 RCD와 같은 대규모의 장비가 반드시 필요할 뿐 아니라, 본 건축물의 기초인 매트 슬래브가 완성되기까지는 수평 뼈대구조만에 의해 지지되는 것이어서 장스팬의 경우에는 구조적 적용상의 한계점이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 거더 빔 등의 철골부재 사용량을 절감하고, 부재들 간의 접합을 단순화하고 시공오차 보정작업과 용접작업을 최소화시킴으로써 작업성을 향상시키고 공기를 단축시킬 수 있는 수평구조프레임 구조와 이를 이용한 건축물의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이와 더불어 본 발명은, 바닥층의 슬림화를 도모하면서도 휨모멘트의 크기에 대응하는 효율적인 단면의 거더를 제공하여, 경제성은 물론 공간의 이용률을 높일 수 있는 구조의 건축물을 축조할 수 있는 수평구조프레임 구조와 이를 이용한 건축물의 시공방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또 본 발명은, 공사비가 과다 소요되는 PRD 혹은 RCD 장비의 사용을 지양하고 일반적인 천공장비를 사용할 수 있도록 하여 경제성을 도모하면서도 구조적으로 안정된 수평구조프레임 구조와 이를 이용한 건축물의 시공방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, a) 흙막이벽을 시공하는 단계; b) 시공하중을 지지하기 위한 철골 수직부재를 지중에 설치하는 단계; c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계; d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임을 설치하는 단계; e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계; f) 상기 c)단계 내지 e)단계의 굴토, 수평구조프레임 설치 및 슬래브 구축의 각 단계를 최하층까지 반복 실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계; g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계; h) 본 건축물의 영구기둥을 시공하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 지하건축물의 시공방법이 제공된다.
이때 상기 d) 단계에서 설치하는 수평구조프레임은, 더블 거더부재와, 상기 더블 거더부재에 결합되는 다수의 보부재 또는 데크플레이트, 및 상기 더블 거더부재를 영구기둥에 연결시키는 브라켓 부재로 이루어지고; 상기 더블 거더부재는 한 쌍의 철골형강이 서로 대향 배치되어 내부공간을 형성하고, 상기 내부공간에 영구기둥이 위치하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 b)단계에서 설치되는 상기 철골 수직부재는, h)단계에서의 영구기둥을 시공하기 위한 본부재가 사용될 수 있고, h)단계에서의 영구기둥이 시공된 후 철거되는 가설부재가 사용될 수도 있으며, 이들 본부재와 가설부재가 조합되어 사용될 수도 있다.
이와 더불어, 상기 더블 거더부재는 철근콘크리트부로 구성되는 거더접합수단이 더 포함될 수 있으며, 이러한 거더접합수단은 더블 거더부재의 전 구간에 대하여 설치할 수도 있고, 최대휨모멘트가 발생하는 영구기둥 주변의 일부 구간에 대하여만 설치할 수도 있다.
본 발명은 더블 거더부재로 와이드 거더를 형성시킴으로 인하여 다음과 같은 효과를 발휘하게 한다.
첫째, 더블 거더부재에 접합되는 보부재의 길이를 줄여주어 강재 사용량을 대폭 감소시켜준다.
둘째, 춤을 증가시키지 않으면서도 휨모멘트에 효율적으로 대응할 수 있는 단면의 거더를 가지게 하고, 수평구조체를 슬림화시켜 공간이용율을 증대시킨다.
셋째, 슬래브 구축을 용이하게 하여 더블 거더부재와 보부재간의 접합과 더블 거더부재와 기둥간의 접합을 단순화시켜 작업성을 향상시킨다.
또한 본 발명의 수평구조프레임은 이를 지지하는 철골 수직부재를 영구기둥용 본부재뿐만 아니라 가설부재 또는 이들의 조합구조를 가능하게 하여 현장 여건에 따라 선택적으로 적용할 수 있는 범용성을 부여하는 한편, 상기 철골 수직부재의 일부 또는 그 전부를 가설부재로 사용하는 경우 사용장비의 규모를 줄일 수 있어 경제성을 도모할 수 있고, 선시공 철골기둥의 시공오차에 의한 보정작업을 최소화시킬 수 있으므로 시공성 및 품질성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 의하여 보의 단부를 보강한 변단면 보의 예를 나타내는 단면도이다.
도 2, 3은 또 다른 종래기술의 수평 뼈대구조를 이용한 흙막이 버팀 공법을 나타내는 것으로서, 도 2는 상기 수평 뼈대구조의 사시도 이고, 도 3은 이를 이용한 시공과정을 나타내는 일 공정도이다.
도 4은 본 발명에 의한 건축물의 시공시 수평구조프레임이 배치되는 개념을 나타내는 평면도이다.
도 5, 6은 본 발명에 의해 지하건축물을 시공하는 방법중 제1실시예에 관한 것으로서, 도 5는 수평구조프레임이 철골 수직부재에 설치된 모습의 평면도이고, 도 6은 이에 관한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 더블 거더부재에 보부재가 결합된 형상의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8, 11은 본 발명의 수평구조프레임과 철골수직부재 및 브라켓부재간의 결합관계를 나타내는 각 실시예이다.
도 9, 10은 본 발명의 더블 거더부재 내부공간에 철근콘크리트부가 형성된 구조를 설명하기 위한 각 사시도이다.
도 12, 15는 본 발명의 더블 거더부재 내부공간에 영구기둥 설치용 구조물을 배치한 예를 나타내는 각 사시도이다.
도 13, 14는 본 발명에 의해 지하건축물을 시공하는 방법중 제2실시예에 관한 것으로서, 도 13은 수평구조프레임이 철골 수직부재에 설치된 모습의 평면도이고, 도 14는 이에 관한 사시도이다.
도 16, 17은 본 발명 제2실시예에서의 영구기둥 설치용 구조물의 오픈박스 거푸집의 설치구조 및 이를 위한 보강철물을 각 나타내는 사시도이다.
도 18, 19는 본 발명에 의해 지하건축물을 시공하는 방법중 제3실시예에 관한 것으로서, 도 18은 수평구조프레임이 철골 수직부재에 설치된 모습의 평면도이고, 도 19는 이에 관한 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명에 의한 건축물의 시공시 수평구조프레임(20)이 배치되는 개념을 나타내는 평면도이다.
상기 수평구조프레임(20)은 한 쌍의 철골형강(22)이 서로 대향하면서 일정한 간격으로 배치되어 내부공간(S)을 형성시키는 더블 거더부재(21)와, 상기 더블 거더부재(21)에 결합되는 다수의 보부재(23) 또는 데크플레이트(미도시)를 포함하여 구성된다.
보부재(23)와 데크플레이트는 건축물의 규모나 구조 등을 감안하여 선택적으로 사용될 수 있는 것으로서, 이하의 상세한 설명에서는 편의상 보부재(23)가 설치되는 경우를 예로 하여 설명한다.
이러한 더블 거더부재(21)는 와이드 거더를 형성시킴과 더불어, 필요에 따라 상기 내부공간(S)을 이용하여 보강수단을 부가할 수 있게 함으로써, 거더 부재가 부담하는 휨모멘트와 전단응력의 크기를 경감시키고, 상기 보부재(23)의 길이를 줄여줌으로써 강재 사용량을 대폭 감소시킬 수 있게 한다.
상기 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에는 본 건축물의 영구기둥(10)이 위치하게 된다. 영구기둥(10)은 후술하게 되는 철골 수직부재(70)를 본부재로 하여 그 외면에 콘크리트를 타설시켜 구성시킬 수도 있고, 상기 철골 수직부재(70)와는 별도로 철근콘크리트를 타설하여 구성시킬 수도 있다.
더블 거더부재(21)와 보부재(23)가 결합되는 수평구조프레임(20)은 본 건축물의 영구기둥(10)이 완성되어 영구기둥(10)에 의해 지지될 때까지는 철골 수직부재(70)에 의해 지지되는데, 이러한 철골 수직부재(70)의 활용정도, 예컨대 철골 수직부재(70)가 영구기둥(10)을 위한 본부재로 사용되느냐, 아니면 시공하중만을 임시적으로 지지하기 위한 가설부재로 사용되느냐 등에 따라 수평구조프레임(20)의 구체적인 구조 및 그 시공방법이 달라진다.
그러나, 수평구조프레임(20)에는 철골형강(22)의 하중을 철골 수직부재(70)에 전달해주는 브라켓부재(30)가 포함되는 점에서는 모든 실시예에 대하여 공통하며, 여기에 철골형강(22)들 사이의 일정한 간격을 유지시키면서 철골형강(22)이 전도되는 것을 방지하는 전도방지부재(40)의 구성이 더 포함될 수 있다.
이에 관하여 시공방법의 각 실시예와 함께 보다 구체적으로 설명한다. 참고로 상기한 본 발명의 수평구조프레임(20)은 지하건축물의 역타시공시에는 물론, 지하건축물을 순타로 시공할 때와 건축물의 지상층을 건축할 때에도 매우 유리하게 적용될 수 있는 것이나, 편의상 이하에서 설명하는 시공방법은 지하건축물을 역타공법로 시공할 때 적용되는 예를 기준으로 하여 설명한다.
도 5, 6은 본 발명에 의해 지하건축물을 시공하는 방법에 관한 제1실시예를 설명하기 위한 것으로서, 도 5는 제1실시예에 의해 배치되는 수평구조프레임(20)과 철골 수직부재(70)에 관한 평면도이고, 도 6은 이에 관한 사시도이다.
제1실시예에 의한 지하건축물의 시공방법은 철골 수직부재(70)를 향후에 영구기둥(10)의 본부재로 사용하는 경우에 관한 것으로서, a) 흙막이벽을 시공하는 단계, b) 철골 수직부재(70)를 설치하는 단계, c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계, d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임(20)을 설치하는 단계, e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계, f) 상기의 굴토 내지 슬래브 구축까지의 각 단계를 반복실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계, g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계, h) 본 건축물의 영구기둥(10)을 시공하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이에 관하여 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
a) 흙막이벽을 시공하는 단계;
토압이나 지하수압에 의한 횡하중에 대응하고 토사 및 지하수의 유입을 방지하기 위하여 부지의 주변에 흙막이벽을 시공하는 단계이다.
흙막이벽은 토질 및 경제성 등의 여건에 따라 다양한 공법이 사용될 수 있으며, CIP(Cast In Place Pile) 또는 SCW(Soil Cement Wall) 등의 가설 벽체와 슬러리월(Slurry Wall) 등에 의한 영구 벽체중 어느 것이 사용되어도 무방하다.
b) 철골 수직부재(70)를 설치하는 단계;
시공하중을 지지하기 위한 철골 수직부재(70)를 지중에 설치하는 단계로서, 상기 철골 수직부재(70)는 향후 본 건축물의 영구기둥(10)을 위한 본부재로 이용 된다.
철골 수직부재(70)를 지중에 설치하기 위하여 먼저, PRD 또는 RCD(Reverse circulation Drill) 등의 천공장비를 사용하여 영구기둥(10)이 설치되어야 하는 지점을 정확히 측량한 다음 그 지점에서의 지지층까지 천공한다.
천공이 완료되면 천공홀 내부를 청소하여 슬라임을 제거하고 임시기초용 콘크리트를 충진시킨 후, 선단부가 상기 콘크리트에 매립되도록 철골 수직부재(70)를 천공홀에 근입시킨다. 상기 콘크리트가 양생됨으로써 철골 수직부재(70)의 설치는 완료된다.
c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계;
영구기둥(10)이 설치되어야 하는 각 위치에 맞추어 각 철골 수직부재(70)의 설치가 완료되면, 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행한다. 상기 굴토는 다음 단계에서의 수평구조프레임(20)이 설치될 수 있을 있으면 되는 것이므로, 흙막이벽이 자립만에 의해 토압을 지지할 수 있을 정도의 부분굴토로도 족하다고 할 것이다.
d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임(20)을 설치하는 단계;
흙막이벽과 철골 수직부재(70)를 연결하는 수평구조프레임(20)을 설치한다. 상기 수평구조프레임(20)은 시공중에 흙막이벽의 배면토압 등 수평하중을 직접 또는 간접적으로 지지하고, 향후 슬래브 등의 하중을 지지하는 본 건축물의 거더 내지 보의 기능을 하게 된다.
여기에서 수평구조프레임(20)이 수평하중을 직접 지지한다는 것은 철골형강(22)이 흙막이벽으로부터 배면토압을 직접 전달받는 구조를 의미하는 것이고, 수평구조프레임(20)이 수평하중을 간접적으로 지지한다는 것은 상기 배면토압을 다음단계에서 타설되는 슬래브가 배면토압을 직접 전달받고, 수평구조프레임(20)은 상기 슬래브를 통해서 배면토압을 전달받게 되는 구조를 의미하는 것이다.
상기 수평구조프레임(20)은 앞서 설명한 바와 같이, 한 쌍의 철골형강(22)에 의한 더블 거더부재(21)와, 상기 더블 거더부재(21)에 결합되는 다수의 보부재(23)와, 철골 수직부재(70)와의 관계를 위한 브라켓부재(30)가 포함되고, 여기에 철골형강(22)이 전도되는 것을 방지하기 위한 전도방지부재(40) 및 거더접합수단이 선택적으로 포함하여 구성될 수 있다.
도 7은 더블 거더부재(21)와 보부재(23)가 결합된 형상의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
더블 거더부재(21)는 와이드 거더를 구성함으로써 효율적인 슬래브의 구조를 구축할 수 있게 한다. 즉 본 발명의 수평구조프레임(20)은 더블 거더부재(21)와 보부재(23)가 강결합되는 구조를 가지게 할 수도 있으나, 도 7에 도시된 바와 같이, 더블 거더부재(21)를 구성하는 철골형강(22)의 각 이음부위는 강결합구조를 가지도록 이음되는 것, 즉 상하부 플랜지와 웨브 모두에 대하여 볼트접합되는 반면, 더블 거더부재(21)에 접합되는 보부재(23)는 핀결합구조를 가지도록 접합되는 것, 철골형강(22)의 웨브에 대하여 보부재(23)의 웨브가 볼트접합되고 나머지 플랜지 부분에 대하여는 접합이 이루어지지 않도록 함으로써 보다 효율적인 접합시공을 도모할 수 있다.
이러한 철골형강(22)의 이음 및 보부재(23)의 접합구조는 후술하는 제2, 3실시예에서도 다르지 아니하다.
도 8은 수평구조프레임(20)과, 철골 수직부재(70) 및, 수평구조프레임(20)의 자중과 작업하중 등의 시공하중을 철골 수직부재(70)에 전달시키기 위한 브라켓부재(30), 간의 결합관계에 관한 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
향후 영구기둥(10)을 위한 본부재로 사용되는 철골 수직부재(70)는 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 위치하게 되고, 상기 철골 수직부재(70)에 브라켓부재(30)가 탈착 가능하도록 볼트 결합된다.
상기 브라켓부재(30)는 철골 수직부재(70)의 양측면에 수평으로 각각 부착되어 한 쌍의 철골형강(22)을 각각 거치시키는 거치대(31)와, 상기 거치대(31)를 지지하는 지지대(32)로 이루어져 전체적으로 역삼각형의 형상을 가지게 된다.
더블 거더부재(21)가 거더접합수단에 의해 철골 수직부재(70)에 접합됨으로써 수평구조프레임(20)의 하중이 철골 수직부재(70)에 직접 전달되게 되면, 상기와 같이 탈착 가능하게 볼트결합된 브라켓부재(30)는 철거되어 다른 작업장소에서 재사용될 수 있게 된다.
상기의 거더접합수단은 한 쌍의 철골형강(22) 사이의 내부공간(S)에 타설되는 철근콘크리트부(51)로 구성될 수 있다. 이러한 철근콘크리트부(51)는 상기 철골형강(22)과 일체로 되면서 철골 수직부재(70)에 접합된다.
상기 접합을 위하여 상기 철골 수직부재(70)에는 스터드볼트 등의 전단연결재(72)가 미리 부착되어진다. 상기 전단연결재(72)는 철골 수직부재(70)의 각 면 모두에 설치되는 것이 바람직한데, 이를 위하여 철골 수직부재(70)의 웨브부분에는 도 8에 도시된 것처럼 T형강(74)을 더 부착시킬 수도 있다. 이와 함께 철골형강(22)의 내측 웨브에도 전단연결재(72)를 설치하는 것이 바람직하다.
상기 철근콘크리트부(51)는 개별적으로 타설될 수 있으나, 다음의 슬래브 구축단계에서 슬래브 구축용 콘크리트와 함께 동시 타설되는 것이 구조적 일체성을 확보함과 아울러 작업공정의 수를 줄일 수 있다는 점에서 보다 바람직하다.
철근콘크리트부(51)의 타설을 위해서는 철골형강(22) 하부에 거푸집이 설치되어야 하는데, 상기 거푸집은 탈형이 가능하도록 철골형강(22) 하부플랜지의 저면에 설치할 수도 있으나, 철골형강(22)의 하부플랜지의 상면에 걸쳐져 콘크리트 타설후에도 존치되는 철판이나 데크플레이트(80) 등의 영구거푸집을 사용하는 것이 구조 및 시공의 편의상 보다 바람직하다고 할 것이다.
또 철근콘크리트부(51)의 두께를 더블 거더부재(21)의 것만큼 두껍게 할 필요가 없는 경우에는 철골형강(22)의 웨브에 앵글 등의 거치부재(미도시)를 부착시킨 후 데크플레이트 등의 영구거푸집을 상기 거치부재에 거치시켜 철근콘크리트부(51)를 형성시킴으로써 철근콘크리트부(51)의 슬림화를 도모하고, 그 아래의 공간을 설비 등의 가용공간으로 활용할 수도 있다.
다만 상기 거푸집에는 더블 거더부재(21)의 상하를 관통하는 기둥용 연결철근(61)과 콘크리트 타설관(62)으로 이루어지는 영구기둥 설치용 구조물(60)이 콘크리트 타설전에 미리 설치되어야 한다. 상기의 기둥용 연결철근(61)은 향후 철근이음에 문제가 없도록 충분한 이음길이가 확보되어야 한다.
도 9, 10은 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 상기한 바와 같이 철근콘크리트부(51)가 형성된 구조를 설명하기 위하여 부분 사시도로서, 도 9는 바닥구조를 밑에서 바라본 것이고, 도 10은 바닥구조를 위에서 바라본 것이다.
도 11은 수평구조프레임(20)과, 철골 수직부재(70) 및, 수평구조프레임(20)의 하중을 철골 수직부재(70)에 전달시키기 위한 브라켓부재(30) 간의 결합관계에 관한 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 11에 의하면, 상기 브라켓부재(30)는 철골 수직부재(70)와 철골형강(22)을 일체로 연결시키는 연결철골(33)로 구성되며, 철근콘크리트부(51)의 거더접합수단이 부가되는 경우 이에 매립된다.
상기 연결철골(33)에 의한 브라켓부재(30)는 수평구조프임의 시공하중을 직접 철골 수직부재(70)에 전달하므로 별도의 거더접합수단을 반드시 필요로 하지는 아니하며, 철근콘크리트부(51)에 의한 거더접합수단을 부가하더라도 상기 철근콘크리트부(51)를 접합시키기 위한 전단연결재(72)를 철골 수직부재(70)에 전혀 설치하지 않거나, 전단연결재(72)를 설치하더라도 그 수를 대폭 줄일 수 있다.
한편, 상기 철골 수직부재(70)는 정확한 수직도가 유지하도록 설치되어야 하나 현장여건 등에 의해 시공오차가 발생할 수가 있는데, 이와 같은 시공오차는 철골 수직부재와(70)와 철골형강(22) 사이마다의 간격을 각기 다르게 형성시킴으로써 연결철골(33) 또는 더블 거더부재(21)의 설치작업을 번잡하게 할 우려가 있다.
이러한 철골 수직부재(70) 설치의 시공오차에 의한 문제점을 해결하기 위하여, 도시하고 있지은 아니하나 연결철골(33)의 길이를 설계치보다 다소 짧게 형성시키고, 일단의 하부플랜지에 철골형강(22)을 거치시킬 수 있는 긴 보조철물을 미리 부착시켜 사용할 수도 있다.
즉, 설계치보다 길이가 짧은 연결철골(33)의 일단은 철골 수직부재(70)에 부착시킨 상태에서, 타단의 하부플랜지에 미리 부착된 보조철물의 상면에 철골형강(22)을 거치시킴으로써 더블 거더부재(21)를 철골 수직부재(70)에 연결되도록 설치할 수 있는 것이다.
상기와 같이 보조철물을 통해 더블 거더부재(21)와 철골 수직부재(70) 사이의 이격거리가 확정되면, 보조철물이 부착된 측의 연결철골(33)의 단부를 연장시켜 철골형강(22)에 직접 접합되게 함으로써 더블 거더부재(21)의 설치가 완료된다. 이때 상기 보조철물은 제거시키는 것이 바람직하나, 타공정을 방해하지 않는 범위내에서 존치시킬 수도 있다.
이와 같은 보조철물을 이용한 더블 거더부재(21)와 철골 수직부재(70)의 연결시공방법은 철골 수직부재(70)의 수직도에 관한 시공오차가 발생하더라도 일일이 철골 수직부재(70)와 아직 설치되지 아니한 철골형강(22) 사이의 이격거리를 정확하게 측정해야 하는 번거로움을 발생시키지 않게 하므로 시공을 한결 용이하게 한다.
다른 한편으로, 연결철골(33)의 상부플랜지에는 철골 수직부재(70)와 경사지게 연결되는 브레이싱 부재(미도시)가 더 설치될 수 있다. 상기 브레이싱 부재는 그 규모에 따라 영구기둥이나 슬래브의 콘크리트 속에 매립되거나 영구기둥과 슬래브의 시공완료후 제거되는 것으로서, 연결철골(33)의 규격을 감소시켜 강재사용량을 절감시킴으로써 경제성을 도모하게 할 뿐 아니라 연결철골(33)을 철골 수직부재(70)에 접합시킬 때 용접량을 줄일 수 있게 하므로 시공성이 좋아지는 장점이 있다.
거더접합수단인 철근콘크리트부(51)를 부가하는 경우에는 영구기둥 설치용 구조물(60)이 콘크리트 타설전에 미리 설치되어야 함은 앞선 실시예와 다르지 아니하며, 이때 상기 영구기둥 설치용 구조물(60)은, 기둥용 연결철근(61)과 콘크리트 타설관(62)으로 구성할 수도 있으나, 연결철골(33)에 의한 지지가 충분하므로 더블 거더부재(21)의 상하를 관통하는 오픈박스 거푸집(63)으로 구성할 수도 있다.
상기 영구기둥 설치용 구조물(60)의 구성중 후자의 경우에서와 같이 오픈박스 거푸집(63)을 구성하는 경우, 즉 수평구조프레임(20)의 하중을 철골 수직부재(70)에 전달하기 위하여 연결철골(33)을 사용하고 영구기둥의 위치에 오픈박스 거푸집(63)을 설치하여 거더접합수단 내지는 슬래브 콘크리트를 오픈시키게 되는 경우에는, 철골 수직부재(70)의 면중 연결철골(33)이 설치되지 아니한 면에 대하여 상기 철골 수직부재(70)의 좌굴변형 방지를 위한 보강부재(미도시)가 더 설치될 수 있으며, 이때 상기 보강부재의 일단은 거더접합수단 내지는 슬래브 콘크리트에 매립되어야 한다.
브라켓부재(30)의 거치대(31), 지지대(32) 및 연결철골(33)이 접하는 철골 수직부재(70)에는 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이, 플랜지의 변형을 방지하기 위한 스티프너(73)가 더 설치될 수 있다.
한편 거더접합수단인 철근콘크리트부(51)는, 더블 거더부재(21)의 전체 길이에 대하여 형성시킬 수도 있으나, 영구기둥을 중심으로 한 일부 구간에 대하여만 형성시킬 수 있다.
즉, 더블 거더부재(21)와 영구기둥(10)이 라멘구조를 가지게 되는 경우 더블 거더부재(21)와 영구기둥(10)의 접합부위를 중심으로 최대 휨모멘트가 발생하게 되므로, 최대 휨모멘트가 발생하는 영구기둥 주변에 대하여만 철근콘크리트부(51)를 형성하여 보강하고, 상기 더블 거더부재(21)의 나머지 구간에 대하여는 철골형강(22)만을 존치시킴으로써, 철근콘크리트부(51)로 하여금 영구기둥 주변에 대한 영구기둥(10)의 영향부를 확장시키는 효과와 함께, 더블 거더부재(21)가 부담하는 휨모멘트를 감소시켜 거더의 춤을 증가시키지 않고서도 휨응력에 적절히 대응할 수 있는 효율적 단면의 거더를 가지한다는 매우 바람직한 효과를 발휘하게 한다.
브라켓부재(30)가 연결철골(33)로 구성되는 경우에는 더블 거더부재(21)를 구성하는 철골형강(22)이 전도될 우려가 없으나, 브라켓부재(30)가 거치대(31) 및 지지대(32)로 구성되고 상기 거치대(31)에 철골형강(22)이 단순 거치되는 경우에는 상기 철골형강(22)은 수평구조프레임(20)의 형성 작업중에 전도될 우려가 있다.
따라서 이와 같이 철골형강(22)이 단순 거치되는 구조의 수평구조프레임(20)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 철골형강(22)들 사이의 일정한 간격을 유지시켜면서 철골형강(22)이 전도되는 것을 방지하는 전도방지부재(40)가 더 포함될 수 있다.
이러한 전도방지부재(40)는 철골형강(22)들의 하면을 서로 접합 연결시켜 상기 철골형강(22)들이 전도되는 것을 방지하는 수평연결부재(41), 또는 철골 수직부재(70)에 수평으로 접합고정되어 철골형강(22)들의 상면을 수직으로 누르거나 철골형강(22)의 상면에 용접접합되어 철골형강(22)들이 전도되는 것을 방지하는 수직압접부재(42)로 이루어질 수도 있으나, 반드시 이에 국한되지 아니한 것으로서 철골형강(22)의 전도를 방지할 수 있는 것이면 족하다고 할 것이다. 상기 수평연결부재(41)와 수직압접부재(42)는 단독으로 사용될 수도 있으나 함께 병용하여 사용될 수도 있다. 여기에서 수직압접부재(42)는 철골형강(22)의 상면과도 용접 접합시킴으로써 철골형강(22)의 위치고정을 보다 견고하게 할 수도 있으며, 이를 앵글이나 ㄷ형강으로 구성하는 경우 향후 타설되는 슬래브 콘크리트에 대하여 철골형강(22)의 전단연결재(72)의 기능을 겸하게 할 수도 있다.
e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계
흙막이벽과 철골 수직부재(70)를 연결하는 수평구조프레임(20)의 설치가 완료되면, 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계가 이어진다.
더블 거더부재(21) 및 보부재(23)의 상부에 데크플레이트(80)를 거치시키고(더블 거더부재에 직접 데크플레이트를 설치한 경우에는 이 과정이 생략된다)슬래브 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 슬래브를 구축한다. 이때 더블 거더부재(21)에 거더접합수단인 철근콘크리트부(51)가 형성되는 경우에는 상기 슬래브용 콘크리트와 함께 동시에 타설하는 것이 바람직하다.
도 12는 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 영구기둥(10)을 위한 오픈박스 거푸집(63)을 설치하고 거더접합수단의 철근콘크리트부(51)와 슬래브용 콘크리트를 타설하기 위하여 데크플레이트(80) 및 철근을 배근한 상태를 도시하고 있다.
본 단계에서의 슬래브가 구축되면 시공중의 1층 바닥구조가 완성된다.
f) 상기의 c) 단계의 굴토 내지 e) 단계의 슬래브 구축까지의 각 단계를 반복실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계;
상층의 바닥구조가 완성되면 그 하부 층을 위한 굴토를 시행하고, 수평구조프레임(20)을 흙막이벽과 철골 수직부재(70)가 연결되도록 설치한 후 슬래브를 타설하여 하부 층의 바닥구조를 완성시키는 등, c) 단계의 굴토, d) 단계의 수평구조프레임(20)의 설치, e) 단계의 슬래브 구축의 각 단계를 순차적으로 반복실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시킨다.
g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계;
지하 각층의 바닥구조가 완성되면, 본 건축물의 전체적인 하중을 지지할 수 있도록 철근콘크리트를 타설하여 기초를 시공한다.
h) 본 건축물의 영구기둥(10)을 시공하는 단계
본 건축물의 기초가 구축 완료되면, 철골 수직부재(70)의 주변에 수직철근을 배치한 후 콘크리트를 타설하여 철골철근콘크리트 구조의 영구기둥(10)을 시공한다.
이와 더불어 코어 등의 전단벽과, 흙막이벽이 가설구조인 경우 흙막이벽에 콘크리트 벽체를 합벽시키는 외벽에 대한 시공이 상기 영구기둥(10)과 함께 순타로 이루어진다.
도 13, 14는 본 발명에 의해 지하건축물을 시공하는 방법에 관한 제2실시예를 설명하기 위한 것으로서, 도 13은 제2실시예에 의해 배치되는 수평구조프레임(20)과 철골 수직부재(70)에 관한 평면도이고, 도 14는 이에 관한 사시도이다.
제2실시예에 의한 지하건축물의 시공방법은, 철골 수직부재(70)를 향후에 철거되는 가설부재로 사용하는 경우에 관한 것으로서, a) 흙막이벽을 시공하는 단계, b) 철골 수직부재(70)를 설치하는 단계, c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계, d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임(20)을 설치하는 단계, e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계, f) 상기의 굴토 내지 슬래브 구축까지의 각 단계를 반복실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계, g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계, h) 본 건축물의 영구기둥(10)을 시공하는 단계를 포함한다는 점에서는 제1실시예와 유사하나, 가설부재로 사용되는 철골 수직부재(70)의 구체적인 구성에 차이가 있고, 그에 따라 수평구조프레임(20)을 지지하기 위한 브라켓부재(30)의 구체적인 구성 역시 차이가 있으며, 영구기둥(10)의 구조가 다양해 질 수 있다는 점 등에서 차이가 있다.
이에 관하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만 a) 흙막이벽을 시공하는 단계, c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계, f) 상기의 굴토 내지 슬래브 구축까지의 각 단계를 반복실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계, 및 g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계는 제1실시예와 다르지 아니하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 나머지 각 단계에 대하여만 설명하기로 한다.
b) 철골 수직부재(70)를 설치하는 단계;
본 실시예에서의 철골 수직부재(70)는 영구기둥(10)을 위한 본부재가 아니므로, 그 설치의 지점은 영구기둥(10)이 설치되어야 하는 지점에 구속되지 아니한다.
따라서 본 단계에서의 철골 수직부재(70)는 시공하중을 안전하고 효율적으로 분담하여 지지할 수 있도록 철골 수직부재(70)의 규격 및 형상과 그 설치 개수를 선택적으로 정할 수 있다.
그러나 본 실시예에서의 철골 수직부재(70)는, 가장 바람직하게는 도 13, 14에 도시된 바와 같이, 서로 대향하면서 이격된 한 쌍의 수직재(71)로 이루어지며, 상기의 각 수직재(71)는 향후 설치되는 더블 거더부재(21)의 외면에 위치하게 된다.
이와 같이 더블 거더부재(21)의 외면에 위치하는 철골 수직부재(70)는 영구기둥(10)의 위치에 간섭받지 않게 된다는 점에서 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 설치되는 것보다 설치 지점을 자유롭게 할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 철골 수직부재(70)는 시공하중을 안전하게 분담할 수 있도록 균등하게 배치하는 것이 바람직하다.
상기 철골 수직부재(70)를 구성하는 수직재(71)의 시공을 위하여 지중을 천공하고 천공홀의 저면에 콘크리트를 타설하여 임시기초를 형성시킨다는 점에서는 제1실시예와 다르지 아니하나, 철골 수직부재(70)의 설치 지점 수를 영구기둥(10)의 수와 관계없이 정할 수 있기 때문에 임시기초의 규격을 줄일 수 있으며, 천공을 위한 장비도 제1실시예와는 달리 공사비가 과다하게 소요되는 PRD 혹은 RCD 천공장비를 지양하고 CIP흙막이벽 시공시에 사용되는 소규모의 천공장비를 사용할 수 있다는 점에서 경제적인 효과를 가지게 된다.
상기 수직재(71)에는 앵글 등의 수평보강부재(미도시)를 부착 설치하고 상기 수평보강부재의 타단부가 슬래브에 매립되게 함으로써 역타시공중 시공하중에 의한수평좌굴의 발생을 사전에 차단시킬 수 있다.
d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임(20)을 설치하는 단계;
1층 바닥구조를 위한 굴토가 완료되면, 제1실시예와 마찬가지로 흙막이벽과 철골 수직부재(70)를 연결하는 수평구조프레임(20)을 설치한다.
본 실시예에서 사용되는 수평구조프레임(20)의 기본적인 구성은 제1실시예와 다르지 아니하다. 즉 서로 대향되게 이격된 한 쌍의 철골형강(22)으로 구성되는 더블 거더부재(21)와, 상기 더블 거더부재(21)에 결합되는 다수의 보부재(23)와, 철골 수직부재(70)와의 관계를 위한 브라켓부재(30)가 포함되고, 여기에 철골형강(22)이 전도되는 것을 방지하기 위한 전도방지부재(40)가 선택적으로 포함되어 구성될 수 있다
또한, 본 실시예에서는 본 건축물의 영구기둥(10)을 위한 철골의 본부재가 설치되지 아니하므로, 향후 설치되는 영구기둥(10)과의 접합을 위한 거더접합수단이 반드시 구성되어져야 한다.
수평구조프레임(20)의 더블 거더부재(21)는 브라켓부재(30)에 단순 거치되면서 수평구조프레임(20)의 시공하중을 철골 수직부재(70)에 전달하게 되는데, 이러한 브라켓부재(30)는 수평구조프레임(20)을 구성하는 한 쌍의 수직재(71) 사이를 연결하는 수평재(34)로 이루어져 상기수평재(34)의 상면에 더블 거더부재(21)가 거치된다.
따라서 상기 브라켓부재(30)는 영구기둥(10)이 완성된 후 철골 수직부재(70)의 철거와 함께 제거되어 재활용될 수 있다. 상기 수평재(34)가 부착되는 수직재(71)의 플랜지 내측에는 스티프너(73)를 설치하여 상기 플랜지의 변형을 방지하는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에는 철근콘크리트부(51)로 구성되는 거더접합수단이 더 부가되는데, 이를 위하여 철골형강(22)의 내측 웨브에는 스터드 등의 전달연결재를 설치하는 것이 바람직하다.
거더접합수단의 철근콘크리트부(51)는 더블 거더부재(21)의 전체에 대하여 형성시킬 수도 있으나, 제1실시예에서 설명한 바와 같이 향후 설치될 영구기둥(10)의 위치를 중심으로 한 일부 구간에 대하여만 설치할 수도 있다.
본 실시예의 경우도 브라켓부재(30)에 더블 거더부재(21)의 철골형강(22)이 단순 거치되므로 수평구조프레임(20)의 조립 작업과정중 철골형강(22)이 이동되거나 전도될 수 있는 바, 이를 고정시키기 위한 전도방지부재(40)가 더 포함된다.
상기 전도방지부재(40)는 철골형강(22)들의 하면을 서로 접합 연결시키는 수평연결부재(41)와, 수직재(71)들 사이에 접합고정되어 철골형강(22)들의 상면을 수직으로 눌러주거나 용접고정되는 수직압접부재(42)의 어느 하나 이상을 이용한다.
e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계;
수평구조프레임(20)이 가설부재인 철골 수직부재(70)에 대한 설치가 완료되면, 1층 바닥의 슬래브 구축을 위해 수평구조프레임(20)의 상부에 데크플레이트(80)를 거치시키고, 슬래브철근 및 콘크리트 타설이 이어진다.
한편 상기한 거더접합수단은 영구기둥(10)의 설치단계에서 영구기둥(10)과 함께 타설될 수도 있으나, 시공의 편의성 및 더블 거더부재(21)의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 슬래브 콘크리트 타설시 함께 동시 시공되는 것이 바람직하다.
거더접합수단의 철근콘크리트부(51)에는 영구기둥 설치용 구조물(60)이 미리 설치되어야 함은 앞선 제1실시예와 다르지 아니하다. 즉 d) 단계의 수평구조프레임(20) 설치단계와 e) 단계의 슬래브 구축단계의 사이에 영구기둥 설치용 구조물(60)을 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 형성시키는 단계가 더 포함되어야 한다.
도 15는 영구기둥 설치용 구조물(60)로서 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 기둥용 연결철근(61)과 콘크리트 타설관(62)을 설치한 예를 나타내고 있고, 도 16은 영구기둥 설치용 구조물(60)로서 철근콘크리트부(51)에 오픈박스 거푸집(63)을 설치한 예를 나타내고 있다.
철근콘크리트부(51)에 오픈박스 거푸집(63)을 설치하는 경우에는 양측의 철골형강(22) 하부플랜지에 설치되는 데크플레이트(80)나 철판에 개구부를 형성시키기 위하여 도 17에서와 같이 앵글 등의 보강철물(64)로 보강하는 것이 바람직하다. 이러한 보강철물(64)은 상기 개구부를 보강할 뿐 아니라 철골형강(22)의 전도방지 및 향후 콘크리트 타설에 의한 측압에 대하여도 대응할 수 있는 부가적인 효과를 발휘한다.
h) 본 건축물의 영구기둥(10)을 시공하는 단계
굴토 내지 슬래브 구축까지의 각 단계를 반복시공하여 지하 각층의 바닥구조가 완성되고 본 건축물의 기초가 완료되면, 외벽 및 영구기둥(10)을 순타로 시공하게 되는데, 본 실시예에서의 영구기둥(10)은 철골철근콘크리트조 뿐만 아니라 철근콘크리트조로도 시공이 가능하다는 점에서 제1실시예에 비하여 경제적이다.
또 철근콘크리트조의 영구기둥(10)은 더블 거더부재(21)의 제작시 영구기둥(10)을 위한 철골의 본부재가 미리 설치되는 경우 발생되는 수직도의 오차를 고려할 필요가 없기 때문에 수평구조프레임(20)의 제작 및 설치를 용이하게 한다.
영구기둥(10)의 시공은, 위와 같이 지하 각층의 바닥구조가 완성된 후 기초에서부터 순타로 시공하는 것이 일반적이나, 상·하부층의 바닥구조(슬래브 콘크리트)가 완성되면 곧바로 철근콘크리트조 기둥을 구축하고, 후속 역타공정의 진행에 따른 하부층의 바닥구조 완성에 따라 각층의 영구기둥(10)을 차례로 시공하는 방식의 역타로도 시공이 가능하다.
영구기둥(10)의 시공이 완료되면, 기 설치하였던 가설부재의 철골 수직부재(70)를 철거한다. 이때 상기 철골 수직부재(70)의 수직재(71)들 사이에 설치되었던 브라켓부재(30) 역시 함께 철거되어 재활용된다.
따라서 수직재(71)를 설치할 때 슬래브가 위치하는 부분에서의 수직재(71) 둘레에 막이판(미도시)을 미리 설치하여 수직재(71)에 콘크리트가 묻히지 않도록 함으로써 상기 수직재(71)의 철거가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
도 18, 19는 본 발명에 의해 지하건축물을 시공하는 방법에 관한 제3실시예를 설명하기 위한 것으로서, 도 18은 제3실시예에 의해 배치되는 수평구조프레임(20)과 철골 수직부재(70)에 관한 평면도이고, 도 19는 이에 관한 사시도이다.
제3실시예에 의한 지하건축물의 시공방법은 상기한 제1실시예와 제2실시예를 조합한 것으로서, a) 흙막이벽을 시공하는 단계, b) 철골 수직부재(70)를 설치하는 단계, c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계, d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임(20)을 설치하는 단계, e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계, f) 상기의 굴토 내지 슬래브 구축까지의 각 단계를 반복실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계, g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계, h) 본 건축물의 영구기둥(10)을 시공하는 단계를 포함한다는 점에서 유사하나, 상기 b)단계에서의 철골 수직부재(70)는, h)단계에서의 영구기둥(10)을 시공하기 위한 본부재와, h)단계에서의 영구기둥(10)이 시공된 후 철거되는 가설부재가 조합되어 사용되는 것이라는 점에서 차이가 있다.
따라서, b)단계에서의 철골 수직부재(70) 설치는 제1, 2실시예에 의한 시공이 함께 이루어지고, h)단계에서의 영구기둥(10) 시공은 본부재로 사용되는 철골 수직부재(70)에 대하여만 이루어지며, 상기 영구기둥(10)이 완료된 후 가설부재로 사용되는 철골 수직부재(70)가 철거된다.
이와 같이 제3실시예 역시 제1실시예와 마찬가지로 철골 수직부재(70)가 영구기둥(10)의 본부재로 사용되기 때문에 제2실시예에서와 같이 철근콘크리트조의 영구기둥(10)을 구축할 수 없으나, 가설부재의 철골 수직부재(70)가 함께 사용되기 때문에 본부재로 사용되는 철골 수직부재(70)의 규격을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 철골 수직부재(70)의 하단에 설치되는 임시기초의 규격도 줄일 수 있어 PRD나 RCD와 같은 대형의 천공장비를 사용하지 않아도 되는 경제적인 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다.
예컨대, 본 발명의 시공방법은 지하건축물의 시공을 위한 역타공법의 예로 설명하고 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 지하건축물에서의 순타공법에 의한 경우는 물론 지상층에 대하여도 쉽게 적용될 수 있을 것임은 이 분야에서 통상의 지식을 가진자 라면 누구나 알 수 있는 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
10: 영구기둥 20: 수평구조프레임
21: 더블 거더부재 23: 보부재
30: 브라켓부재 40: 전도방지부재
51: 철근콘크리트부 60: 영구기둥 설치용 구조물
61: 기둥용 연결철근 62: 콘크리트 타설관
63: 오픈박스 거푸집 70: 철골 수직부재
71: 수직재 80: 데크플레이트

Claims (20)

  1. 한 쌍의 철골형강(22)을 대향 배치하여 더블 거더부재(21)를 형성하고, 상기 철골형강(22)의 웨브에 대하여 보부재(23)의 웨브만이 볼트접합되어 더블 거더부재(21)와 다수의 보부재(23)가 핀결합구조를 가지도록 접합되며, 상기 한 쌍의 철골형강(22)에 의해 형성되는 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 영구기둥(10)이 위치하고, 상기 영구기둥(10)과 더블 거더부재(21)의 사이에는 이들을 연결시키는 브라켓부재(30)가 설치되며, 상기 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에는 철근콘크리트부(51)로 이루어지는 거더접합수단이 형성되되, 상기 철근콘크리트부(51)는 더블 거더부재(21)와 영구기둥(10)의 접합부위를 중심으로 최대 휨모멘트가 발생하는 영구기둥(10) 주변에 대하여만 형성되는 것을 특징으로 하는 건축용 수평구조프레임 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 지하건축물의 시공방법에 있어서,
    a) 흙막이벽을 시공하는 단계;
    b) 시공하중을 지지하기 위한 철골 수직부재(70)를 지중에 설치하는 단계;
    c) 1층 바닥구조를 위한 굴토를 시행하는 단계;
    d) 1층 바닥구조를 위한 수평구조프레임(20)을 설치하는 단계;
    e) 1층 바닥구조의 슬래브를 구축하는 단계;
    f) 상기 c)단계 내지 e)단계의 굴토, 수평구조프레임(20) 설치 및 슬래브 구축의 각 단계를 최하층까지 반복 실시하여 지하 각층의 바닥구조를 완성시키는 단계;
    g) 본 건축물의 기초를 시공하는 단계;
    h) 본 건축물의 영구기둥(10)을 시공하는 단계; 를 포함하여 이루어지되,
    상기 d) 단계에서 설치하는 수평구조프레임(20)은 한 쌍의 철골형강(22)이 서로 대향 배치되어 그 사이에 내부공간(S)이 형성되는 더블 거더부재(21)와, 웨브만이 상기 철골형강(22)의 웨브에 볼트접합됨으로써 상기 더블 거더부재(21)와 핀결합구조를 가지도록 접합되는 다수의 보부재(23) 및, 상기 더블 거더부재(21)를 철골 수직부재(70)에 연결시키는 브라켓 부재(30)로 이루어지고, h) 단계에서 시공되는 영구기둥(10)은 상기 내부공간(S)에 위치되도록 하되, 상기 더블 거더부재(21)와 영구기둥(10)의 접합부위를 중심으로 최대 휨모멘트가 발생하는 영구기둥(10) 주변에 대하여는 상기 내부공간(S)에 철근콘크리트부(51)가 형성되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
  5. 제4항에 있어서, b)단계에서 설치되는 상기 철골 수직부재(70)는, h)단계에서의 영구기둥(10)을 시공하기 위한 본부재가 사용되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
  6. 제4항에 있어서, b)단계에서 설치되는 상기 철골 수직부재(70)는, h)단계에서의 영구기둥(10)이 시공된 후 철거되는 가설부재가 사용되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
  7. 제4항에 있어서, b)단계에서 설치되는 상기 철골 수직부재(70)는, h)단계에서의 영구기둥(10)을 시공하기 위한 본부재와, h)단계에서의 영구기둥(10)이 시공된 후 철거되는 가설부재가 조합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
  8. 제5항에 있어서, d)단계에서 설치하는 수평구조프레임(20)의 브라켓부재(30)는, 철골 수직부재(70)의 양측면에 수평으로 각각 부착되어 한 쌍의 철골형강(22)을 각각 거치시키는 거치대(31)와, 상기 거치대(31)를 지지하는 지지대(32)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
  9. 삭제
  10. 제5항에 있어서, d)단계에서 설치하는 수평구조프레임(20)의 브라켓부재(30)는, 철골 수직부재(70)와 철골형강(22)을 일체로 연결시키는 연결철골(33)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제6항에 있어서, 상기 철골 수직부재(70)는 서로 대향하면서 이격된 한 쌍의 수직재(71)로 이루어지고, 상기 브라켓부재(30)는 이들 수직재(71) 사이를 연결하는 수평재(34)로 이루어지며, 상기 수평재(34)의 상면에 더블 거더부재(21)가 거치되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 d)단계의 수평구조프레임(20) 설치단계와 e)단계의 슬래브 구축단계의 사이에 영구기둥 설치용 구조물(60)을 더블 거더부재(21)의 내부공간(S)에 형성시키는 단계가 더 포함되고, h)의 영구기둥(10) 시공단계가 완료된 후 철골 수직부재(70)의 철거단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 지하건축물의 시공방법.
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