KR101630744B1

KR101630744B1 - 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법

Info

Publication number: KR101630744B1
Application number: KR1020160030404A
Authority: KR
Inventors: 위명희
Original assignee: 주식회사 나로이엔씨
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2016-06-16

Abstract

본 발명은 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철골조 및 스틸하우스 건축물에 적용 가능한 새로운 시공방법을 제공함으로서 시공효율을 향상시킴과 동시에 하중에 대한 벽체의 안정적인 지지구조를 이루는 건축물이 시공될 수 있도록 하면서 양생된 콘크리트의 중성화를 최대한 억제하여 구조적 안정성 및 수명을 연장하도록 한 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법에 관한 것이다.

Description

공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법{Steel structure construction methods of building and apartment houses}

본 발명은 건축 기술 분야 중 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철골조 및 스틸하우스 건축물에 적용 가능한 새로운 시공방법을 제공함으로서 시공효율을 향상시킴과 동시에 하중에 대한 벽체의 안정적인 지지구조를 이루는 건축물이 시공될 수 있도록 하면서 층간 소음 발생을 최대한 억제시킴은 물론 양생된 콘크리트의 중성화를 최대한 억제하여 구조적 안정성 및 수명을 연장하도록 한 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 형태를 따라 거푸집을 설치하고 철근 배근과 콘크리트를 타설하는 작업을 통해 건물을 신축하는 공법은 콘크리트를 타설하기 위해 많은 거푸집 설치 및 해체작업을 행하여야 하므로 각 공정별로 필요 이상의 많은 인력을 투입할 수 밖에 없음에 따라 공사비가 과다하게 소요되면서도 공사기일이 오래 걸리는 문제점이 있으며, 마무리 공정으로 미장작업이 필수적이고 미장작업 후 크랙이 많이 발생하는 폐단이 있다.

특히, 설계상 굵은 기둥과 보로 인하여 실내공간이 상당히 줄어들면서도 공간을 충분히 활용할 수가 없다.

따라서, 아파트나 주택 등의 건물을 신축할 때 현재 많이 사용되고 있는 공법을 살펴보면 대개 그 건물의 주 골격을 이루는 사방의 기둥체와 슬라브 부위는 철근을 엮어 배근을 한 다음 레미콘을 타설하여 형성하고, 벽체는 소정크기의 콘크리트 판넬로 미리 성형한 후 동 판넬을 크레인으로 인양하여 상기 기둥체와 슬라브체에 조립하는 조립식 공법을 주로 사용하고 있다.

이러한 철골조를 이용한 조립식 건축물의 경우는, 공사를 진행하기 전에 H빔등의 철골프레임을 이용하여 건축물의 기본적인 골조를 미리 설계 및 제작하여 용접 등을 통해 결합시킨 후 골조의 틀에 맞추어 공장에서 제작되어 운반된 벽체를 크레인 등을 이용하여 해당 위치에 결합시키는 순서로 이루어지게 된다.

그러나, 이러한 종래 시공방법은 제작된 벽체에 크레인과 체결을 위한 체결부등이 돌출되어 있으므로 보와 보 사이의 해당위치에 외벽체의 조립이 불가능하게 되어 별도의 브라켓 등을 이용하여 결합시켜야 하며, 커텐월 공법 내벽체의 경우는 미리 제작된 벽체의 조립이 더욱 불가능하여 현장에서 거푸집 등을 이용한 시공을 필요로 하는 등의 여러가지 문제점을 수반하게 되었다.

또한, 슬라브콘크리트의 경우역시 전층을 동시에 타설하게 될 경우 편심하중 또는 작업하중 등에 의하여 건물의 변형이 발생하게 되므로, 한층 한층씩 순차적으로 타설해야 하며 각 층과 층 사이의 타설시는 양생을 위한 소정기간이 소요되어 공사기간을 증가시키는 요인이 되었다.

뿐만 아니라, 이러한 종래 구조는 지붕으로부터 시작되는 대부분의 하중이 기둥과 보에 집중되게 되므로 구조적 안정성을 꾀하기 위해서는 기둥 및 보의 두께가 상대적으로 증가할 수 밖에 없는데, 이러한 기둥과 보의 두께 증가는 상대적으로 건축비용을 증가시키는 요인으로 작용하게 된다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0383152호(2003.04.24.) '철골조 및 스틸하우스의 시공방법 및 구조'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 철골조 및 스틸하우스 건축물에 적용 가능한 새로운 시공방법을 제공함으로서 시공효율을 향상시킴과 동시에 하중에 대한 벽체의 안정적인 지지구조를 이루는 건축물이 시공될 수 있도록 하면서 층간 소음 발생을 최대한 억제시킴은 물론 양생된 콘크리트의 중성화를 최대한 억제하여 구조적 안정성 및 수명을 연장하도록 한 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 기초슬라브(10)의 사방을 포함하는 적소에 복수의 수직기둥(1)을 구조계산에 의한 소정간격으로 설치하는 기둥 설치과정; 상기 각 기둥(1) 사이에 필요 높이로 제작되어 운반된 내력벽 판넬(2)을 조립하여 전체 외벽체를 설치함과 동시에 골조의 내부공간에도 각 해당위치에 판넬(2)을 조립함으로서 내벽체를 이루는 벽체 설치과정; 상기 외벽을 이루는 판넬(2) 상부에서 횡방향으로 설치되는 수평보(3)를 기둥(1)에 연결. 결합하는 수평보 설치과정; 및 상기 벽을 이루며 설치된 판넬(2)의 상부와 수평보(3)를 포함하는 위치에 천정용 슬라브를 설치하는 슬라브 설치과정의반복을 통해 적층 시공하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법으로서, 상기 수평보(3)가 설치될 기둥(1)의 소정높이에서 상/하 이동이 가능하도록 한 쌍의 브라켓(4)을 가설치하는 브라켓 설치단계와, 상기 브라켓(4)의 양단에 각각의 수평보(3)를 연결 조립시키는 수평보 연결단계와, 상기 연결단계에 의해 기둥(1)사이에 횡방향으로 설치된 수평보(3)의 수평상태를 조정하는 조정단계 및 상기 수평보(3)가 조립된 브라켓(4)이 기둥(1)에 완전히 고정되어 수평보의 유동을 방지할 수 있도록 브라켓(4)을 최종 고정시키는 고정단계로 이루어진 수평보 설치과정과; 벽체를 이루고 있는 양측 판넬(2)의 조이스트(14) 및 수평보(3)에 상호 대향되는 보강용 앵글(13)을 고정 설치하는 제1단계와, 상기 설치된 보강용 앵글(13)을 관통하여 판넬(2)의 조이스트(14) 및 수평보(3)에 고정되는 다수의 트러스부재(12)를 조이스트(14)가 설치된 간격과 대응되는 위치를 따라 횡방향으로 안착. 결합시키는 제2단계와, 상기 결합된 트러스부재(12) 상면에 철재 데크플레이트(16)를 설치하는 제3단계와, 상기 설치된 철재 데크플레이트(16) 위에 소정두께의 경량기포 콘크리트층(17)을 형성시키기 위해 경량기포 콘크리트를 일정량 타설하는 제4단계의 슬라브설치과정;을 포함하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법에 있어서;

상기 슬라브설치과정에서 상기 제4단계 후 충격흡수부재(100)를 설치하는 제5단계가 더 수행되고; 상기 제5단계 수행 후 바닥 마감재(18)가 설치되는 제6단계를 더 수행하되,

상기 제5단계에서 설치되는 충격흡수부재(100)는 상기 경량기포 콘크리트층(17)의 상면에 설치되며, 상기 충격흡수부재(100)는 저밀도 폴리에틸렌수지로 성형된 수지블럭(110)과, 상기 수지블럭(110)의 하단면에 후크고정되는 PU폼으로 된 완충폼(120)과, 상기 수지블럭(110)의 상단면에 끼워지되 상호간에 일정크기의 흡음공간을 갖는 '∩'형상의 완충판(130)과, 상기 흡음공간인 완충판(130)과 수지블럭(110)의 상면 사이에 내장되는 유리섬유(140)를 포함하여 구성되며; 상기 수지블럭(110)을 조립하기 위해 상기 수지블럭(110)의 양측면에는 맞끼움돌기(112)가 돌출되고, 상기 수지블럭(110)이 조립되는 흡수판(200)하부면에는 블럭끼움홈(210) 및 돌기수용홈(220)이 형성되며, 상기 수지블럭(110)은 상하로 관통한 다수의 관통공이 형성되어 소음을 흡수하여 흡음할 수 있도록 구성되고, 상기 완충폼(120)을 상기 수지블럭(110)의 하면에 후크 고정되며, 상기 흡수판(200)의 상면 일부는 사각형상으로 뚫려 있고, 이 공간을 통해 상기 완충판(130)이 조립되는데, 상기 완충판(130)은 폴리우레탄으로 성형되며, 상기 완충판(130)을 끼움 고정하기 위해 상기 수지블럭(110)의 상면에는 판끼움홈(114)이 더 형성된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 철골조 및 스틸하우스 건축물에 적용 가능한 새로운 시공방법을 제공함으로서 시공효율을 향상시킴과 동시에 하중에 대한 벽체의 안정적인 지지구조를 이루는 건축물이 시공될 수 있도록 하면서 층간 소음 발생을 최대한 억제시킴은 물론 양생된 콘크리트의 중성화를 최대한 억제하여 구조적 안정성 및 수명을 연장하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 기초/슬라브 위에 골조기둥이 세워진 상태도.
도 2는 골조기둥을 따라 벽판넬이 조립된 상태도.
도 3은 상기 벽판넬 조립 후 수평보가 설치된 상태도.
도 4는 상기 도 3의 A부에서의 조립상태 단면도.
도 5는 상기 도 3의 A부 확대 사시도.
도 6은 상기 도 3의 B부 확대 사시도.
도 7은 슬라브 구조를 위해 보강앵글이 설치된 상태도.
도 8은 상기 보강앵글에 트러스가 설치된 상태도.
도 9는 상기 트러스 위에 데크 플레이트가 설치된 상태도.
도 10은 상기 데크 플레이트 위에 경량기포 콘크리트가 타설된 상태도.
도 11은 상층의 바닥마감이 이루어진 상태도.
도 12는 상/하부 마감을 통해 완성된 슬라브층의 단면 구성도.
도 13은 내화피복층을 나타내기 위한 도 12에서 A부 확대도.
도 14a 내지 14c는 상,하층 판넬간 연결 부위에서 벽체판넬의 일체형 결합구조를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명 벽체판넬에서의 하중 분포를 나타낸 모식도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따라 공조덕트 형태를 이루고 있는 트라스 구조를 나타내기 위하여 슬라브의 상면부를 절개한 내부 구조도.
도 17은 상기 다른 실시예의 슬라브 저면부를 절개하여 나타낸 내부 구조도.
도 18은 본 발명에 따른 다른 실시예를 보인 예시도.
도 19는 본 발명에 따른 또다른 실시예를 보인 예시도.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 11은 건축물의 외벽 및 슬라브 시공단계를 순서적으로 도시한 것이고, 도 12는 완성된 슬라브의 단면을 나타낸 도면이다.

그럼, 본 실시예에 따른 철골조 및 스틸하우스의 시공방법에 대한 바람직한 실시예를 살펴보기로 한다.

먼저, 땅을 파서 기초 콘크리트를 타설하여 지하층을 형성하는 일반적인 방법에 의해 기초공사가 이루어진 상태에서 이루어지게 되는데, 이후의 벽체 시공공정은 다음과 같은 과정으로 진행되게 된다.

즉, 1단계로는 콘크리트 기초공사를 통해 형성된 기초슬라브(10)의 적소에 도 1에 도시된 바와같이 베이스플레이트(1a)를 소정 개소에 설치한 후, 여기에 수개의 각형 수직기둥(1)이 지지되며 설치되게 되는데, 설치되는 수직기둥(1)은 시공될 건축물의 층수에 상응하는 높이를 이루게 되며, 그 설치갯수 및 두께는 시공될 건축물의 크기 및 용적 등에 따라 결정된다.

그리고, 2단계로는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 세워진 기둥(1) 사이에 미리 공장에서 일정 크기로 제작되어 운반된 다수의 벽판넬(2)을 세워 조립시킴으로 1층 높이에 해당하는 외벽 및 내벽구조를 완성시키게 된다.

이때, 상기 내력벽을 이루고 있는 벽판넬(2)은 방음, 단열, 내화, 구조의 강성을 극대화할 수 있는 철골조 및 스틸하우스용 판넬로서 해당 구조물에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 벽판넬(2)이 세워질 위치의 기초슬라브(10)상에는 미리 베이스런너(2')가 설치되게 되어 요부 확대도에 나타낸 바와 같이 벽판넬(2)이 세워지면서 지지될 수 있게 된다.

이와 같이 하여 벽판넬(2)이 1층의 외벽 전체와 내벽을 이루며 세워지게 되면, 기둥과 기둥 사이에 와이어줄 등을 연결하여 지지하여 줌으로서 형태변경을 방지하게 된다.

그리고, 3단계로는 수평보(3)를 설치하는 공정으로서, 이는 도 3에 도시된 바와같이 조립된 벽판넬(2) 위에 기둥(1)과 기둥 사이에서 브라켓(4)에 의해 지지되면서 설치되게 된다.

상기 수평보(3)를 설치하는 작업을 도 4 내지 도 6을 참조하여 좀더 살펴보면, 먼저 기둥(1)에 한쌍의 브라켓(4)이 양단 절곡부위(4a)에서 볼트(5)에 의해 상호간에 헐겁게 가체결 됨에 따라 브라켓(4)은 기둥을 따라 상/하로 이동이 가능한 상태로 되고, 이러한 상태에서 양측으로 수평보(3)가 위치되어 있는 상태에서 브라켓(4)의 양측단 결합홀에 각각 피스(5')를 체결함으로서 브라켓(4)과 양측 수평보(3)가 결합되게 된다.

이후에는, 수평보(3)의 수평상태를 조정해야 하는데, 이때에도 브라켓(4)은 기둥(1)에 헐겁게 가체결된 상태로 유동이 가능하므로 작업자로 하여금 수평보(3)가 적절한 수평상태를 이룰 수 있도록 레벨링 한 후, 수평상태의 조정이 끝나면 수평보(3)가 수평을 유지한 상태에서 유동되지 않도록 브라켓(4)을 기둥(1)에 완전히 고정시키게 된다.

이러한 고정작업은 가체결되어 있던 볼트(5)를 스크류건 등의 공구를 이용하여 임펙트 시킴에 의해 이루어지게 되는데, 쌍을 이루는 브라켓(4)이 수평상태의 수평보(3)와 기둥(1) 사이의 이격공간(D) 사이에서 조여지게 되면 브라켓(4)과 기둥(1)간에 밀착력이 발생하면서 고정이 가능하게 되는 것이다.

한편, 이와 같은 역할을 하는 상기 브라켓(4)의 형태는 벽판넬(2)의 상부 끝단에 위치되도록 하여 길이 연장시는 도 5에 도시된 형태를 이루게 되고, 모서리측에서는 도 6에 도시된 형태를 이루게 되는 등 수평보(3)와 기둥(2)이 만나는 해당 위치의 구조에 따라 여러가지 형태가 적용될 수 있게 된다.

그리고, 브라켓(4)의 중단부에는 볼트체결이 가능하도록 관통공(4')을 수개 형성시킴으로서, 선택적으로 추가적인 보강작업이 필요한 경우에는 수평보(3)의 고정작업이 완료된 후 브라켓(4)과 기둥(1)간을 직접 체결할 수도 있게 된다.

또한, 기둥(1)과 수평보(3) 사이의 이격공간(D)에는 무수축몰탈이 채워지면서 부재간의 결합력을 증가시킬 수 있게 된다.

상기한 수평보(3) 설치 및 마감공정을 거쳐 1층의 벽체시공이 완성되면, 1층의 천정슬라브를 설치하는 작업이 이루어지게 되는데, 이는 도 7 내지 도 11을 통해 살펴보기로 한다.

즉, 도 7에 도시된 바와같이 양측 벽체(2a,2b)의 소정높이에 "ㄴ"형 보강앵글(13)을 벽체(2a,2b)의 조이스트부(14)와 수평보(3)에 상호 대향되는 형태로 볼트 또는 피스 또는 용접 등의 형태를 통해 설치하고, 도 8에 도시된 바와 같이 다수의 트러스(12)를 상호 일정간격을 유지시키며 보강앵글(13)을 관통하여 하부는 조이스트부(14)에 상부는 수평보(3)에 각각 결합시킨다.

이때, 트러스(12)와 보강앵글(13)간의 보강체결을 위한 체결부(15)가 선택적인 방법을 통해 적용될 수 있다.

여기서, 각 구조물들 간의 결합은 볼트나 피스 등 각종부재에 의해 이루어질 수 있으며, 이와는 별도의 선택적인 요소로 용접 등을 통해 그 고정력을 더욱 향상시킬 수도 있음을 밝혀둔다.

상기 트러스(12)의 고정이 완료되면 그 상면에 지지판재로서 연속된 굴곡형상으로 이루어진 골함석 또는 철판 데크플레이트(16)를 피스로 고정 설치함으로서 1층의 벽체 및 슬라브층의 골조가 만들어지게 되는데 이때의 상태를 도 9에 나타내었다.

이상과 같이 슬라브의 데크플레이트(16) 설치 작업이 끝나면 다시 상층을 이루게 될 벽판넬(2)을 수평보(3)위에 설치하여 외벽 및 내벽을 이룬 후 그 위에 다시 수평보를 얹고 슬라브층을 설치하는 상기 단계의 작업을 반복하면서 적층식으로 점차 상층구조물의 시공이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

그리고, 전층의 벽체구조가 완성된 후에는, 전체 각 층의 슬라브에 설치되어 있는 철판 데크플레이트(16) 위에 단열 및 차음층 형성을 위하여 경량기포 콘크리 트를 동시에 타설하여 경화시킴으로서, 도 10에 도시된 바와 같이 소정 두께의 경량기포 콘크리트층(17)을 형성시킬 수 있으며, 일정 시간이 경과함에 따라 상기 타설된 경량 콘크리트가 경화되면 그 위에 몰탈마감 또는 상층 바닥 마감재(18)를 설치하는 공정(도 11)을 통해 슬라브 구조의 기본적인 형성 작업이 완료되게 되는 것이다.

이후, 도 12에 도시된 바와 같이, 트러스(12) 하부에는 데크 플레이트와 같이 연속된 굴곡형태의 철재 지지 하우징(19)을 설치하되, 굴곡형태로 인해 발생되는 하우징의 상하면에는 도 12의 A부를 확대하여 도시한 도 13에 나타낸 바와 같이 슬라브층의 내화를 위한 내화피복제(19a)가 충진되어 있다.

이는 슬라브 시공작업에 있어, 종래 슬라브층의 내화를 위해 실시되던 별도의 작업공정이 배제될 수 있게 됨을 알 수 있다.

또한, 굴곡형태의 지지 하우징(19)은 트러스(12) 상부에 설치되는 데크 플레이트(16)와 함께 위에서 전달되는 응력 및 모멘트, 그리고 처짐 등에 복합적으로 작용할 수 있고, 트러스 하단의 응력에 의한 변형 또는 뒤틀림에 대응할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 상기 지지하우징(19) 하면에는 석고보드 등과 같은 기존의 천정 마감재(20)를 적합한 결합부재를 이용하여 설치, 고정시킴으로 마감공정이 이루어지게 된다.

한편, 이와 같은 시공방법을 통해 이루어지는 시공구조에 있어서, 상하 각 벽체(2)간의 일체형 연결구조를 도 14를 통해 살펴보면 다음과 같다.

즉, 도 14a 및 도 14b 에 나타낸 바와 같이 피스, 볼트, 용접 등의 방법에 의해 고강도의 평판재 연결철물(21a,21b)이 벽체판넬(2) 내의 조이스트(14)간에 결합되게 되며, 이는 수평보(3)를 사이에 두고 벽체판넬(2) 양측에서 이루어지면서 벽체의 일체형 구조를 이룰 수 있게 된다.

또한, 상기 결합구조에 더불어 도 14c에 나타낸 바와 같이 상부의 벽체판넬과 수평보(3)간에는 "ㄴ"형 앵글형태의 연결철물(21c)이 상기 방법에 의해 결합되면서 상호간의 결합구조가 이루어지게 된다.

한편, 도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬라브에서의 트러스 활용구조를 나타낸 것이다.

즉, 상현재(12a)와 하현재(12b) 사이에 하중 지지를 위한 사현재가 설치되는 일반적인 트러스(12) 구조를 변형하여, 도 16의 요부 확대도에 도시된 바와 같이 연속된 굴곡형태를 이루며 그 사이에는 단열재(12c)가 충진된 철재 지지하우징(12d)을 상현재(12a)와 하현재(b) 사이에 결합시킨 트러스(12') 구조를 도입하여 하중의 지지와 함께 단열막 역할을 수행할 수 있도록 하게 된다.

이러한 단열막 구조를 이룬 트러스(12')를 일반 트러스(12)의 위치중 원하는 위치에 설치하게 되면, 상부의 데크 플레이트(16)와 하부의 내화피복층 지지하우징(19) 그리고 양측의 트러스(12') 상호간의 사이에 밀폐된 공간을 형성시킴으로서 공조덕트의 역할을 수행할 수 있게 된다.

즉, 상기 단열막 트러스(12')로 인해 형성된 밀폐공간에 외부공기의 흡입 또는 배출이 이루어질 수 있는 공조용 덕트유로를 연통시키게 되면 건물 전체의 슬라 브층을 따라 공조(흡입 및 배출)가 이루어질 수 있게 되며, 필요에 따라서 슬라브공간에 상기 트러스(12')를 다수개 설치함으로서 흡기 및 배기덕트가 각각 이루어질 수 있도록 하여 천정마감재(20)에 설치되는 배기구(22) 및 흡기구(23)를 통한 실내와의 공기유동이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 구성을 통해 형성된 다수의 흡기덕트간 또는 배기덕트 간에는 연결부재를 통해 상호간에 연통이 이루어질 수 있게 되며, 이러한 기술구성에 대해서는 다수의 설치 실시예가 제시될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 배치상태는 생략하기로 한다.

이때, 덕트역할을 하는 트러스(12') 간의 거리는 필요한 공조용량에 따라 가변이 가능하며, 이로 인하여 외기의 흡입 및 내부공기의 배출을 위한 별도의 공조덕트 설치를 하지 않더라도 공조덕트의 역할을 수행할 수 있게 되어 공간활용이 극대화 될 수 있게 된다.

그리고, 상기 트러스(12,12')의 높이에 의해 형성된 사이의 공간은 작업자의 이동이 가능한 체적을 유지하고 있으므로, 해당 공간 내부에 각종 전선 등 전기설비를 내설시킨 상태에서 경량콘크리트층(17)의 필요 부위에 도 16에서와 같이 천공부(24)를 형성시켜 놓고, 천정 마감재(20)에도 역시 도 17에 도시된 바와 같이 필요부위에 출입용 도어(25)를 설치해 놓으므로서 필요시마다 작업자가 슬라브층 내의 트러스공간으로 들어가서 다수의 천공부(24)중 전선공급을 필요로 하는 해당위치의 천공부(24)를 통해 상층 바닥면으로 전선등을 공급시킴으로서 사무공간에서 전선(예를 들면, 다중 컴퓨터간의 네트워크 연결을 위해 사용되는 전선) 이 외부로 노출됨으로 인한 문제가 개선될 수 있게 됨을 알 수 있다.

상기 형성된 천공부(25)에는 일시적인 마감이 이루어지게 되며 필요시 이를 제거한 후 사용이 가능하게 된다.

이렇게 함으로써, 종래 사무공간에서 컴퓨터 등 전자설비의 전원공급을 위해 어지럽게 노출될 수 밖에 없었던 전선 등의 설비들이 모두 슬라브를 통해 설치된 상태에서 바닥면으로 부터 공급될 수 있게되어 쾌적한 주거환경을 제공할 수 있게됨을 알 수 있다.

또한, 종래에 공조용 덕트 혹은 배선용 덕트의 설치 및 전기설비를 위해 별도의 공사를 수행하던 것이 상기 구조를 통해 해결될 수 있으므로 비용절감에 더욱더 일조할 수 있게 된다.

한편, 이상에서 살펴본 바와 같이 벽체를 적층시키고 천정슬라브를 설치하는 방법을 통해 시공되는 철골조 및 스틸하우스의 경우, 각 구조물의 크기 및 형태가 구조계산에 의해 결정되어지게 되는데, 먼저 기둥을 세운 후 벽판넬을 건축하고자 하는 층수에 따라 순차적으로 쌓아가는 정렬시공(In-line framing)이 이루어지게 됨으로 건축물의 시공효율 및 공사기간이 크게 개선될 수 있으며, 이와 동시에 공사비용을 감소시킬 수 있게 된다.

그리고, 이와 같은 구조를 이루는 본 실시예의 하중분포를 살펴보면, 전체적인 외벽면을 이루고 있는 내력벽 판넬이 벽식구조로 이루어져 있으므로 인해 지붕으로 부터 시작되는 상부에서 가해지는 하중은 수평보(3) 하부의 벽판넬(2)로 직접 전달된 후 바닥의 기초로 전해지게 되어 기둥으로 하중이 집중되던 종래 기술구조에 비 해 안정적인 하중의 분산이 이루어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

또한, 천정슬라브에 있어 상부에서 가해지는 힘이 트러스(12)의 삼각빔을 따라 분산되어 보강 앵글(13)로 전달되고, 전달된 하중은 상술한 바와 같이 벽식구조를 이루고 있는 벽판넬(2a,2b)로 전달하게 되는 것으로 안정적인 지지구조를 이룰 수 있게 되는 것이다.

다시 말하면, 본 실시예에서는 상부에서 내려오는 하중을 지붕-벽체-바닥을 통하여 기초로 전달하는 적층구조로 인해, 기둥(1)은 단순히 골격 프레임의 역할만을 감당하게 됨으로 그 두께 및 차지하고 있던 면적이 크게 감소될 수 있게 되어 내부의 실내공간이 상대적으로 증가될 수 있게 됨을 알 수 있다.

특히, 도 15에 도시된 바와 같이 외벽의 벽판넬에 창문의 설치를 위한 개공부가 형성된 상태에서 각 층 사이의 경계에 위치하고 있는 수평보(3)는 상부측 벽판넬로 부터 가해지는 하중을 하부 벽판넬로 분산시키면서 전달하는 인방역할을 수행하게 됨으로서, 하방으로 가해지는 힘의 집중을 방지하여 효율적인 분산이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

한편, 비교예로서 종래 일반적으로 시공되던 건축물의 경우는 대부분의 하중이 기둥에 집중되면서 하부로 전달됨으로 기둥 및 보의 단면이 커지게 되고 이로 인해 과중한 공사비와 공사기간이 소요되는 등의 문제가 있었으나, 본 발명의 시공구조에 따른 기둥은 하중에 의한 영향을 받지 않는 프레임의 역할만을 수행하게 되고 벽면을 이루고 있는 각 판넬이 상부로 부터 전해지는 수직방향 하중을 안정적으로 지지하게 되는 벽식구조로 이루어짐으로 인해 기둥의 두께 증가의 요소가 배제되게 되어 내부공간의 활용에 또한 기여할 수 있게 됨을 알 수 있다.

또한, 건축물의 골조형태를 유지하는 역할만이 부여되는 본 발명에서의 기둥은 상기 실시예의 도면에서 각관 형태가 도시되었으나, 이러한 각관 형태 뿐만 아니라 "T"형 앵글이 사용되거나 원기둥, 또는 다각형형상 등 여러가지 형태로의 응용이 가능함을 밝혀둔다.

정리하자면, 본 발명은 기초슬라브(10)의 사방을 포함하는 적소에 복수의 수직기둥(1)을 구조계산에 의한 소정간격으로 설치하는 기둥 설치과정; 상기 각 기둥(1) 사이에 필요 높이로 제작되어 운반된 내력벽 판넬(2)을 조립하여 전체 외벽체를 설치함과 동시에 골조의 내부공간에도 각 해당위치에 판넬(2)을 조립함으로서 내벽체를 이루는 벽체 설치과정; 상기 외벽을 이루는 판넬(2) 상부에서 횡방향으로 설치되는 수평보(3)를 기둥(1)에 연결. 결합하는 수평보 설치과정; 및 상기 벽을 이루며 설치된 판넬(2)의 상부와 수평보(3)를 포함하는 위치에 천정용 슬라브를 설치하는 슬라브 설치과정의반복을 통해 적층 시공하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법으로서, 상기 수평보(3)가 설치될 기둥(1)의 소정높이에서 상/하 이동이 가능하도록 한 쌍의 브라켓(4)을 가설치하는 브라켓 설치단계와, 상기 브라켓(4)의 양단에 각각의 수평보(3)를 연결 조립시키는 수평보 연결단계와, 상기 연결단계에 의해 기둥(1)사이에 횡방향으로 설치된 수평보(3)의 수평상태를 조정하는 조정단계 및 상기 수평보(3)가 조립된 브라켓(4)이 기둥(1)에 완전히 고정되어 수평보의 유동을 방지할 수 있도록 브라켓(4)을 최종 고정시키는 고정단계로 이루어진 수평보 설치과정과; 벽체를 이루고 있는 양측 판넬(2)의 조이스트(14) 및 수평보(3)에 상호 대향되는 보강용 앵글(13)을 고정 설치하는 제1단계와, 상기 설치된 보강용 앵글(13)을 관통하여 판넬(2)의 조이스트(14) 및 수평보(3)에 고정되는 다수의 트러스부재(12)를 조이스트(14)가 설치된 간격과 대응되는 위치를 따라 횡방향으로 안착. 결합시키는 제2단계와, 상기 결합된 트러스부재(12) 상면에 철재 데크플레이트(16)를 설치하는 제3단계와, 상기 설치된 철재 데크플레이트(16) 위에 소정두께의 경량기포 콘크리트층(17)을 형성시키기 위해 경량기포 콘크리트를 일정량 타설하는 제4단계의 슬라브설치과정;을 포함하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법을 제공한다.

이때, 본 발명은 상기 슬라브설치과정에서 상기 제4단계 후 충격흡수부재(100)를 설치하는 제5단계가 더 수행된다.

상기 충격흡수부재(100)는 상기 경량기포 콘크리트층(17)의 상면에 설치되며, 상기 제5단계 수행 후 바닥 마감재(18)가 설치되는 제6단계가 수행됨으로써 상기 슬라브설치과정이 종료된다.

여기에서, 상기 경량기포 콘크리트층(17)을 형성하는 경량기포 콘크리트 조성물은 통상적으로 알려진 조성이므로 이에 대한 설명은 생략하며, 본 발명에서는 콘크리트의 중성화 방지 및 내구성 향상을 위해 상기 경량기포 콘크리트 조성물 100중량부에 대하여 다음과 같은 첨가제가 더 포함된다.

즉, 상기 경량기포 콘크리트 조성물 100중량부에 대해, 아크릴 중합체 10중량부, 나트륨 아크릴레이트 공중합체 4중량부, 아미노프로필트리에톡시실란(Aminopropyltriethoxysilane) 5중량부, 평균입경이 16nm인 구형의 소수성 실리카 흄(Hydrophobic Fumed Silica) 5중량부, 실록산 이미드 5중량부, 규회석 분말 4중량부, 폴리아민 3중량부, 크실렌 5중량부, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트(2.4-trimetyl-1.3-pentandiol isobutyrate) 4중량부, 칼슘카보네이트 5중량부로 이루어진다.

이때, 아크릴 중합체는 아크릴산, 메타크릴산 등의 에스터로부터의 중합체를 말하며, 내약품성은 물론 특히 내수성이 우수하므로 관통균열을 억제하기 위해 첨가된다.

또한, 나트륨 아크릴레이트 공중합체는 무기질계열의 혼합물이 잘 섞이도록 도와주는 기능을 담당하며, 규회석 분말과 결합하므로 양생시 이산화탄소(CO₂)의 발생이 낮아 우수한 강도 특성을 발현한다.

그리고, 아미노프로필트리에톡시실란은 코팅막을 형성하여 부식을 억제하고, 산화를 방지하는 특성이 있다.

아울러, 실리카 흄은 충전제로 첨가된다.

또한, 실록산-이미드는 일종의 개질제로서, 교반기, 온도계 및 질소 유입구가 장치된 플라스크에 몰비 1:2의 비율로 1,3-bis(3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane과 Hydroxyphthalic anhydride 를 넣고, 용매 1-methyl-2-pyrrolidinone 를 투입하여 질소분위기에서 완전히 녹을 때까지 30분 동안 교반한 다음, 용해된 것을 확인한 후 상온에서 6시간 동안 반응시켜 아믹산을 얻고, 이미드화는 열적이미드화 방법을 사용하는데, 반응기에 Dean-Stark trap을 장착한 상태에서 반응물에 m-xylene을 주입한 후 24시간 동안 환류시켜 반응에서 생성된 물은 제거하고 생성된 물질은 냉각(cooling) 한 후 증류수에 침전시켜 분말로 취득하는 형태로 합성되며, 콘크리트 개질을 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 규회석 분말은 나트륨 아크릴레이트 공중합체와 바인딩되면서 콘크리트의 인장강도 및 굴곡강도를 증대시키기 위해 첨가된다.

그리고, 폴리아민은 응집제로 첨가되며, 크실렌과 반응하여 경화를 촉진하는데 활용된다.

또한, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트는 가수분해 및 산화에 대한 안정성이 높고 점도가 높지만 끈적거림이 적어 응집성 및 신축성, 유동성을 모두 향상시키기 위해 첨가되며; 칼슘카보네이트는 급격한 알카리화를 막기 위해 첨가된다.

본 발명에 따른 첨가제 사용시 중성화도를 억제할 수 있는지를 확인하기 위해 상술한 첨가제를 통상의 경량기포 콘크리트 조성물에 첨가한 후 스틸판 위에 5cm 두께로 타설한 후 30일간 양생하였다.

그런 다음, 60일간 가혹조건(송풍기로 송풍, 물 스프레이, 영하 10℃까지 얼렸다 녹였다를 반복, 직사광선 아래에 12시간 이상 노출)에 노출시켰다.

이후, 중성화도(콘크리트의 탄산화)를 측정하기 위해 시료를 파손시킨 상태에서 파손면에 페놀프탈레인 용액을 떨어 뜨려 색상이 변화되는지 확인하였다.

그리고, 발색이 이루어진 깊이를 버어니어캘리퍼스로 측정하였는 바, 측정결과 0.2mm 로서 탄산화에 의한 부식발생 우려가 없음을 확인하였다.

한편, 상기 충격흡수부재(100)는 저밀도 폴리에틸렌수지로 성형된 수지블럭(110)과, 상기 수지블럭(110)의 하단면에 후크고정되는 PU폼으로 된 완충폼(120)과, 상기 수지블럭(110)의 상단면에 끼워지되 상호간에 일정크기의 흡음공간을 갖는 '∩'형상의 완충판(130)과, 상기 흡음공간인 완충판(130)과 수지블럭(110)의 상면 사이에 내장되는 유리섬유(140)를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 수지블럭(110)을 조립하기 위해 상기 수지블럭(110)의 양측면에는 맞끼움돌기(112)가 돌출되고, 상기 수지블럭(110)이 조립되는 흡수판(200)하부면에는 블럭끼움홈(210) 및 돌기수용홈(220)이 형성된다.

따라서, 상기 수지블럭(110)은 흡수판(200)의 단변 일단에서 타단을 향해 끼워서 슬라이딩시키는 방식으로 조립된다. 즉, 파티션 쫄대 끼우듯이 끼워 고정하는 것이다.

아울러, 상기 수지블럭(110)은 상하로 관통한 다수의 관통공(미도시)이 형성되어 소음을 흡수하여 흡음할 수 있도록 구성된다.

즉, 소음발생시 음(音)이 관통공을 통해 상승하고, 상승된 음(音)은 상기 유리섬유(140)가 내장된 공간으로 이동하게 되는데, 유리섬유(140) 쪽으로 유입되면서 미세한 유리섬유 가닥들과 충돌하여 퍼짐으로써 효과적인 흡음이 일어나게 된다.

그런 다음, 상기 완충폼(120)을 상기 수지블럭(110)의 하면에 후크 고정하게 된다.

그리고, 상기 흡수판(200)의 상면 일부는 사각형상으로 뚫려 있고, 이 공간을 통해 상기 완충판(130)이 조립되는데, 상기 완충판(130)은 폴리우레탄으로 성형됨이 바람직하다.

이때, 상기 완충판(130)을 끼움 고정하기 위해 상기 수지블럭(110)의 상면에는 판끼움홈(114)이 더 형성된다.

이와 같이 구성하게 되면, 소음 감쇄는 물론, 소재들이 폴리우레탄 혹은 저밀도 폴리에틸렌, 폴리우레탄폼이기 때문에 단열효과도 얻을 수 있다.

또한, 흡수판(200)은 일정 크기를 갖고 다수가 서로 맞대어진 상태로 배열 조립되며, 경량기포 콘크리트층(17) 상면에 안착되며, 그 상태에서 바닥 마감재(18)가 씌워져 마감된다.

이에 더하여, 상기 진동소음감쇄유닛(300)이 더 설치될 수 있는데, 상기 충격흡수부재(100) 설치시 그 하면에 진동소음감쇄유닛(300)을 더 깔 수 있다.

이러한 진동감쇄유닛(300)은 얇은 합성수지판과 함체가 조립되어 있는 구조로서 두께, 즉 높이는 6mm를 갖는다.

이러한 진동소음감쇄유닛(300)은 상부가 개방된 하부박스(310)와, 상기 하부박스(310)의 바닥면에 일정간격을 두고 다수개가 고정된 초소형의 코일스프링(320)과, 상기 하부박스(310)의 장변측 내벽면 양측에 벽면에 수직한 방향으로 요입형성된 고정홈(330)과, 상기 고정홈(330)에 양측 장변단부가 각각 끼워지면서 코일스프링(320)을 탄압하도록 조립되는 상부판(340)으로 이루어진다.

이때, 상기 상부판(340)은 얇은 판이며, 또한 합성수지가 시트상으로 성형된 것이므로 휨변형이 가능하여 상기 고정홈(330)에 끼움 고정하는데 어려움은 없다.

1 : 기둥 2,2a,2b : 벽판넬
3 : 수평보 4 : 브라켓
4' : 관통공 10 : 기초슬라브
12 : 트러스 12c: 단열재
12d: 지지하우징 13 : 조이스트
14 : 조이스트 16 : 데크플레이트
17 : 경량기포 콘크리트 18 : 바닥마감재
19 : 지지하우징 19a: 내화피복재
20 : 천정마감재 21a,21b,21c : 연결철물
22 : 흡기구 23 : 배기구
24 : 천공부 25 : 출입용 도어

Claims

기초슬라브(10)의 사방을 포함하는 적소에 복수의 수직기둥(1)을 구조계산에 의한 소정간격으로 설치하는 기둥 설치과정; 상기 각 기둥(1) 사이에 필요 높이로 제작되어 운반된 내력벽 판넬(2)을 조립하여 전체 외벽체를 설치함과 동시에 골조의 내부공간에도 각 해당위치에 판넬(2)을 조립함으로서 내벽체를 이루는 벽체 설치과정; 상기 외벽을 이루는 판넬(2) 상부에서 횡방향으로 설치되는 수평보(3)를 기둥(1)에 연결. 결합하는 수평보 설치과정; 및 상기 벽을 이루며 설치된 판넬(2)의 상부와 수평보(3)를 포함하는 위치에 천정용 슬라브를 설치하는 슬라브 설치과정의반복을 통해 적층 시공하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법으로서, 상기 수평보(3)가 설치될 기둥(1)의 소정높이에서 상/하 이동이 가능하도록 한 쌍의 브라켓(4)을 가설치하는 브라켓 설치단계와, 상기 브라켓(4)의 양단에 각각의 수평보(3)를 연결 조립시키는 수평보 연결단계와, 상기 연결단계에 의해 기둥(1)사이에 횡방향으로 설치된 수평보(3)의 수평상태를 조정하는 조정단계 및 상기 수평보(3)가 조립된 브라켓(4)이 기둥(1)에 완전히 고정되어 수평보의 유동을 방지할 수 있도록 브라켓(4)을 최종 고정시키는 고정단계로 이루어진 수평보 설치과정과; 벽체를 이루고 있는 양측 판넬(2)의 조이스트(14) 및 수평보(3)에 상호 대향되는 보강용 앵글(13)을 고정 설치하는 제1단계와, 상기 설치된 보강용 앵글(13)을 관통하여 판넬(2)의 조이스트(14) 및 수평보(3)에 고정되는 다수의 트러스부재(12)를 조이스트(14)가 설치된 간격과 대응되는 위치를 따라 횡방향으로 안착. 결합시키는 제2단계와, 상기 결합된 트러스부재(12) 상면에 철재 데크플레이트(16)를 설치하는 제3단계와, 상기 설치된 철재 데크플레이트(16) 위에 소정두께의 경량기포 콘크리트층(17)을 형성시키기 위해 경량기포 콘크리트를 일정량 타설하는 제4단계의 슬라브설치과정;을 포함하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법에 있어서;
상기 슬라브설치과정에서 상기 제4단계 후 충격흡수부재(100)를 설치하는 제5단계가 더 수행되고; 상기 제5단계 수행 후 바닥 마감재(18)가 설치되는 제6단계를 더 수행하되,
상기 제5단계에서 설치되는 충격흡수부재(100)는 상기 경량기포 콘크리트층(17)의 상면에 설치되며, 상기 충격흡수부재(100)는 저밀도 폴리에틸렌수지로 성형된 수지블럭(110)과, 상기 수지블럭(110)의 하단면에 후크고정되는 PU폼으로 된 완충폼(120)과, 상기 수지블럭(110)의 상단면에 끼워지되 상호간에 일정크기의 흡음공간을 갖는 '∩'형상의 완충판(130)과, 상기 흡음공간인 완충판(130)과 수지블럭(110)의 상면 사이에 내장되는 유리섬유(140)를 포함하여 구성되며; 상기 수지블럭(110)을 조립하기 위해 상기 수지블럭(110)의 양측면에는 맞끼움돌기(112)가 돌출되고, 상기 수지블럭(110)이 조립되는 흡수판(200)하부면에는 블럭끼움홈(210) 및 돌기수용홈(220)이 형성되며, 상기 수지블럭(110)은 상하로 관통한 다수의 관통공이 형성되어 소음을 흡수하여 흡음할 수 있도록 구성되고, 상기 완충폼(120)은 상기 수지블럭(110)의 하면에 후크 고정되며, 상기 흡수판(200)의 상면 일부는 사각형상으로 뚫려 있고, 이 공간을 통해 상기 완충판(130)이 조립되는데, 상기 완충판(130)은 폴리우레탄으로 성형되며, 상기 완충판(130)을 끼움 고정하기 위해 상기 수지블럭(110)의 상면에는 판끼움홈(114)이 더 형성된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 공동주택과 건축물의 철골구조 시공방법.