KR101769358B1 - Super-tall building system having large span spatial structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템에 관한 것으로서, 한 쌍의 초고층 빌딩; 상기 초고층 빌딩 사이에 형성되는 무주공간에 마련되되 지붕 역할을 하는 상부돔과 바닥 역할을 하는 하부돔을 포함하는 대공간 구조물; 및 상기 대공간 구조물과 상기 초고층 빌딩에 연결되어 상기 대공간 구조물을 지지하는 케이블;을 포함하며, 상기 한 쌍의 초고층 빌딩은 서로 직교하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a high-rise building system having a large space structure, comprising a pair of skyscrapers; A large space structure including an upper dome provided in a free space formed between the skyscrapers and serving as a roof and a lower dome serving as a floor; And a cable connected to the large space structure and the skyscraper to support the large space structure, wherein the pair of the skyscrapers are arranged in directions orthogonal to each other.
Description
본 발명은 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 인구밀도와 지가가 상승하는 도심 내 최대인구밀도구역에서 토지이용의 효율성을 극대화시키고 빌딩구조의 안정성을 증대시키며 초고층 빌딩의 수평적 도시기능을 부가할 수 있는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high-rise building system having a large space structure, and more specifically, to maximize the efficiency of land use and increase the stability of the building structure in the largest densely populated area in the city center where population density and land price rise, Tall building system having a large space structure capable of adding a horizontal city function.
초고층 빌딩의 개발은 높이 또는 설계기술에 따른 기준에 의하여 유럽 또는 미국에서 시작이 되었지만, 21세기에는 아시아 지역이 그 중심이 되고 있다. The development of skyscrapers has begun in Europe or the United States by standards based on height or design technology, but in the 21st century Asia is at the center.
버즈 두바이(Burj Dubai) 빌딩을 비롯하여 현재 추진 중인 초고층 빌딩은 1,000미터 이상의 층고를 향해서 계획, 설계 및 시공이 진행이 되고 있으며, 수직적 기준으로 연결된 빌딩구조물에 수평적 연결의 시도가 있었지만 지진이나 풍하중 등의 횡하중이나 수평외력에 대한 변위 및 진동의 제한조건으로 단일건물의 캔틸레버 형태가 주도적임을 알 수 있다.The current high-rise buildings, including the Burj Dubai Building, are being planned, designed and constructed for over 1,000 meters of storeys. Horizontal connections have been made to vertically connected building structures, but earthquakes and wind loads And the cantilever shape of a single building is dominant as a condition of the displacement and vibration limitations for lateral loads and horizontal external forces.
한편, 국내에서 '고층 건축물'과 '초고층 건축물'은 소방, 피난, 안전 등에 관한 규제 관리를 위하여 건축법 또는 건축법 시행령에 명확하게 정의되어 있다. 즉, '고층 건축물'이란 층수가 30층 이상이거나 높이가 120미터 이상인 건축물로 규정되어 있고, '초고층 건축물'이란 층수가 50층 이상이거나 높이가 200미터 이상인 건축물로 규정되어 있다.
따라서, 40층 이상의 빌딩은 고층 빌딩 또는 초고층 빌딩으로 생각할 수 있는데, 설계, 시공 및 사용시 최대하중으로 바람과 지진하중으로 이에 따른 최상층의 수평변위 및 진동 제어 문제가 중요하다. 초고층 빌딩의 횡력, 전단저항력 및 층간변위를 제어하기 위한 종래의 초고층 빌딩 구조 방식에는 가새골조 구조형식, 튜브구조형식, 아웃리거 벨트트러스(Outrigger Belt Truss)형식, 메가프레임(Mega Frame) 형식 또는 다이어그리드 프레임(Diagrid Frame) 형식 등이 있다.On the other hand, 'high-rise buildings' and 'high-rise buildings' in Korea are clearly defined in the enforcement decree of the Building Act or Building Act for the regulation control of fire fighting, evacuation and safety. That is, 'high-rise building' is defined as a building with more than 30 stories or a height of more than 120 meters, and 'high-rise building' is defined as a building having more than 50 stories or a height of more than 200 meters.
Therefore, a building over 40 stories can be thought of as a high-rise building or a skyscraper, and it is important that the horizontal displacement and vibration control of the uppermost layer due to wind and earthquake load are important due to the maximum load during design, construction and use. Conventional high-rise building structure systems for controlling the lateral force, shear resistance and interlayer displacement of a skyscraper include a braced frame structure type, a tube structure type, an outrigger belt truss type, a megaframe type, And a frame (Diagrid Frame) format.
그런데, 현재의 초고층빌딩은 수직적 높이한계 또는 수평변위 및 진동 제어 문제 외에, 설계수명 100년 이상을 고려한 미래교통수단에 대한 공간적 여용성이 덜 고려되어 있다. However, current skyscraper buildings are less subject to spatial availability for future transportation, considering vertical lifting limits or horizontal displacement and vibration control considerations, and more than 100 years of design life.
그리고, 종래에는, 말레이시아의 페트로나스 타워처럼 공중을 향해 세워진 다수개의 타워구조물 사이에 상기 타워구조물을 연결하는 브리지와 같은 연결 구조물을 설치하는데에 설계 기술력이 머물러 있는 실정이다. In the past, design techniques have been left for installing a connection structure such as a bridge connecting the tower structure between a plurality of tower structures erected toward the air, such as Malaysia's Petronas Tower.
따라서, 타워구조물 사이의 무주공간을 효율적으로 활용하여 수평도시로서의 기능이 향상되고, 대공간 구조물의 제공에 의한 경제성 향상과 전체 빌딩 구조의 안전성이 향상될 수 있는 초고층빌딩에 대한 필요성이 점차 대두되고 있다.Accordingly, there is a growing need for a skyscraper which can improve the function as a horizontal city by effectively utilizing the free space between tower structures, improve the economy by providing a large space structure, and improve the safety of the entire building structure have.
본 출원인은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 제안하게 되었으며, 종래기술과 관련된 참고문헌으로는 일본등록특허 제2600489호의 "초고층 빌딩"이 있다.The applicant of the present invention has proposed the present invention to solve the problems of the related art as described above, and as a reference related to the related art, there is a "skyscraper" of Japanese Patent No. 2600489.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대공간 구조물이 빌딩 구조물 사이에 형성된 무주공간에서 안정적으로 지지될 수 있는 구조를 제공하여 상기 무주공간을 효율적으로 활용하고, 또한, 초고층빌딩에서 발생되는 바람에 의한 풍하중, 지진발생에 의한 횡하중 등과 같은 외력을 분산시킬 수 있는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a structure in which a large space structure can be stably supported in a free space formed between building structures, A high-rise building system provided with a large space structure capable of distributing an external force such as a wind load caused by wind, a lateral load caused by an earthquake, and the like is provided.
본 발명은, 한 쌍의 초고층 빌딩; 상기 초고층 빌딩 사이에 형성되는 무주공간에 마련되되 지붕 역할을 하는 상부돔과 바닥 역할을 하는 하부돔을 포함하는 대공간 구조물; 및 상기 대공간 구조물과 상기 초고층 빌딩에 연결되어 상기 대공간 구조물을 지지하는 케이블;을 포함하며, 상기 한 쌍의 초고층 빌딩은 서로 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.The present invention relates to a building comprising a pair of skyscraper buildings; A large space structure including an upper dome provided in a free space formed between the skyscrapers and serving as a roof and a lower dome serving as a floor; And a cable connected to the space structure and the skyscraper to support the space structure, wherein the pair of skyscrapers can be arranged in a direction orthogonal to each other.
또한, 상기 대공간 구조물은 환형 또는 원판형으로 형성되는 것을 더 포함하며, 상기 환형 또는 원판형의 대공간 구조물은 상기 한 쌍의 초고층 빌딩에 둘레방향 일부 부위가 삽입된 상태로 상기 케이블에 지지될 수 있다.Further, the large space structure may be formed in an annular or disk shape, and the annular or disk-shaped large space structure may be supported on the cable in a state where a part of the circumferential direction is inserted into the pair of skyscraper buildings .
또한, 상기 케이블은, 상기 대공간 구조물과 상기 초고층 빌딩을 연결하는 제1케이블 및 상기 한 쌍의 초고층 빌딩 상단을 서로 연결하는 제2케이블을 포함할 수 있다.In addition, the cable may include a first cable connecting the space structure to the skyscraper, and a second cable connecting the upper ends of the skyscrapers to each other.
또한, 상기 대공간구조물은 아치 부재, 트러스 부재 및 막 부재를 포함하고, 상기 대공간구조물의 하부에 형성되는 아치 부재의 양단부와 상기 케이블이 연결될 수 있다.Also, the large space structure may include an arch member, a truss member, and a membrane member, and the cable may be connected to both ends of an arch member formed at a lower portion of the large space structure.
또한, 상기 아치 부재의 압축력 및 수평력은 상기 케이블의 인장력 및 수평력과 양자의 연결부 단면 중심에서 각각 상쇄될 수 있다.In addition, the compressive force and the horizontal force of the arch member can be offset from the tensile force and the horizontal force of the cable and the cross-sectional center of the connection portion, respectively.
또한, 상기 케이블에는 장력유지수단이 마련되며, 상기 장력유지수단은 상기 대공간 구조물과 상기 초고층 빌딩을 연결하는 다수개의 케이블 중 적어도 어느 하나의 케이블이 끊어졌을 경우에 상기 끊어진 케이블이 지속적으로 상기 대공간 구조물을 지지할 수 있다.In addition, the cable may be provided with a tension holding means, and when the cable is broken, at least any one of a plurality of cables connecting the large space structure and the skyscraper, The structure can be supported.
또한, 상기 장력유지수단은, 상기 다수개의 케이블이 각각 통과될 수 있는 관통구멍이 형성된 지지블록; 및 상기 지지블록을 사이에 두고 상기 케이블에 한 쌍으로 마련되며, 상기 케이블이 끊어지면 상기 관통구멍에 삽입되어 상기 지지블록에 결합되는 결합구;를 포함할 수 있다.In addition, the tension holding means may include: a support block having a through hole through which the plurality of cables can pass; And a coupling hole which is provided in a pair in the cable with the support block therebetween, and is inserted into the through hole when the cable is broken and is coupled to the support block.
또한, 상기 결합구는 상기 지지블록의 관통구멍에 일부가 삽입가능하고 상기 관통구멍에 통과되지 못하는 형상을 가질 수 있다.In addition, the coupling hole may have a shape that a part of the coupling hole can be inserted into the through hole of the support block, and the coupling hole can not pass through the through hole.
또한, 상기 장력유지수단은 상기 케이블의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 상기 케이블에 다수개로 마련될 수 있다.In addition, the tension holding means may be provided at a plurality of spaced apart intervals along the longitudinal direction of the cable.
또한, 초고층 빌딩; 상기 초고층 빌딩의 측면에 마련되는 보강용 빌딩; 상기 초고층 빌딩과 상기 보강용 빌딩 사이에 마련되는 대공간 구조물; 및 상기 대공간 구조물, 상기 초고층 빌딩 또는 상기 보강용 빌딩에 연결되는 케이블;을 포함하며, 상기 보강용 빌딩은 적어도 상부가 상기 초고층 빌딩의 반대 방향으로 기울어진 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 제공할 수 있다.Also, skyscrapers; A reinforcing building provided on a side surface of the skyscraper; A large space structure provided between the skyscraper and the reinforcing building; And a cable connected to the large space structure, the skyscraper or the reinforcing building, wherein the reinforcing building has at least an upper portion tilted in a direction opposite to the tall building Which can provide a skyscraper building system having a high-rise building.
또한, 상기 보강용 빌딩은 전체적으로 경사진 형태를 가지거나 빌딩의 상부만 경사진 형태를 가질 수 있다.In addition, the reinforcing building may have an inclined shape as a whole, or may be inclined only at an upper portion of the building.
본 발명에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템은 다수의 빌딩으로 구성된 빌딩시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 유도하고, 빌딩 사이의 무주공간에는 횡력분배를 위한 트러스구조의 상하단에 돔구조와 역돔구조를 설계하여 대공간구조의 제공을 통하여 경제성을 향상시킬 수 있다.The high-rise building system having the large space structure according to the present invention induces the lateral force distribution and the displacement reduction of the inter-building cooperation control system of a building system composed of a plurality of buildings, and the truss structure It is possible to improve the economical efficiency through the provision of the large space structure by designing the dome structure and the backward dome structure at the upper and lower ends.
또한, 본 발명에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템은 건물자체 내부의 여건과 건물간의 연계를 통한 빌딩시스템의 도시기능을 제공함으로써 토지이용의 효율성을 극대화시킬 수 있고 이용자의 편의도 증진시킬 수 있다.In addition, the high-rise building system having the large space structure according to the present invention can maximize the efficiency of the land use and improve the convenience of the user by providing the urban function of the building system through the connection between the environment inside the building and the building .
또한, 본 발명에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템은, 대공간 구조물을 지지하는 케이블에 장력유지수단을 마련하여 상기 대공간 구조물과 초고층 빌딩 사이에 구조적 안정성을 도모할 수 있다.The tall building system having the large space structure according to the present invention can provide structural stability between the large space structure and the skyscraper by providing the tension supporting means in the cable supporting the large space structure.
또한, 본 발명에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템은 신축 빌딩 뿐만 아니라 기존 빌딩에도 적용될 수 있으며, 기존 빌딩에 적용됨으로써 기존 빌딩이 침하되거나 기울어지는 것을 방지하는 보강 효과를 얻을 수도 있다.In addition, the skyscraper system having the large space structure according to the present invention can be applied not only to a new building but also to an existing building. Also, the present invention can be applied to an existing building, thereby providing reinforcement effect for preventing an existing building from sinking or tilting.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 도 1에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템의 대공간 구조물을 스프링과 댐퍼로 등가화한 도면.
도 4는 도 1에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 평면도.
도 5는 도 1에 따른 초고층 빌딩 시스템과 아웃리거벨트트러스 형식의 모멘트 효과를 비교 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 다른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 사시도.
도 7은 대공간 구조물의 다른 실시예를 보여주는 사시도.
도 8 및 도 9는 대공간 구조물의 다른 실시예를 보여주는 평면도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템에 장력유지수단이 구비된 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 11은 도 10에 도시된 장력유지수단의 사용 상태를 보여주는 도면.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 도면.1 and 2 are perspective views schematically illustrating a skyscraper building system having a large space structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view of a large space structure of a skyscraper building system having the large space structure according to FIG. 1 equalized by a spring and a damper; FIG.
FIG. 4 is a plan view schematically illustrating a skyscraper building system having a large space structure according to FIG. 1; FIG.
Figure 5 compares the moment effects of a skyscraper building system and an outrigger belt truss type according to Figure 1;
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a skyscraper building system having a large space structure according to another embodiment of the present invention; FIG.
7 is a perspective view showing another embodiment of a large space structure.
Figs. 8 and 9 are plan views showing another embodiment of the large space structure. Fig.
10 is a view schematically showing a structure in which a tension maintaining means is provided in a skyscraper building system having a large space structure according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing the use state of the tension holding means shown in Fig.
12 is a schematic view of a skyscraper building system having a large space structure according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 사시도, 도 3은 도 1에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템의 대공간 구조물을 스프링과 댐퍼로 등가화한 도면, 도 4는 도 1에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 평면도. 도 5는 도 1에 따른 초고층 빌딩 시스템과 아웃리거벨트트러스 형식의 모멘트 효과를 비교 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 다른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 사시도, 도 7 은 대공간 구조물의 다른 실시예를 보여주는 사시도, 도 8 및 도 9는 대공간 구조물의 또 다른 실시예를 보여주는 평면도, 내지 도 9는 도 6에 도시된 대공간 구조물의 다른 실시예를 보여주는 사시도, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템에 장력유지수단이 구비된 모습을 개략적으로 도시한 도면, 도 11은 도 10에 도시된 장력유지수단의 사용 상태를 보여주는 도면, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 and 2 are perspective views schematically showing a skyscraper building system having a large space structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a large space structure of a skyscraper building system having the large space structure according to FIG. FIG. 4 is a plan view schematically showing a skyscraper building system having a large space structure according to FIG. 1; FIG. FIG. 5 is a view showing a comparison of the moment effect of the skyscraper system of FIG. 1 and the outrigger belt truss type. FIG. 6 is a perspective view schematically showing a skyscraper system having a large space structure according to another embodiment of the present invention. , Fig. 7 is a perspective view showing another embodiment of a large space structure, Figs. 8 and 9 are plan views showing another embodiment of the large space structure, and Fig. 9 is a view showing another embodiment of the large space structure shown in Fig. 10 is a view schematically showing a structure in which a tension maintaining means is provided in a skyscraper building system having a large space structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a perspective view of the tension maintaining means shown in FIG. And FIG. 12 is a view schematically showing a skyscraper building system having another large-space structure according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템(100)은, 40층 이상 또는 층고가 1,000m를 초과하는 다수의 빌딩(101)들이 융복합되어 형성되는 것으로서, 도 1 및 도 2에는 대공간 구조물을 구비된 초고층 빌딩 시스템(100)의 상단부 일부가 도시되어 있다.A
도 1에서 도면 부호 1은 현재 초고층 빌딩, 예를 들면 버즈두바이 빌딩의 최상단을 나타낸다. 현존하는 초고층 빌딩(1)과 비교할 때, 본 발명의 실시예에 따른 대공간 구조물이 구비된 초고층 빌딩 시스템(100)의 높이가 더 높다고 할 수 있다.In FIG. 1,
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초고층 빌딩 시스템(100)은, 적어도 2개의 초고층 빌딩(101) 및 상기 초고층 빌딩(101) 사이의 무주공간(無柱空間, 기둥이 없는 공간)에 마련되는 대공간 구조물(110)을 포함할 수 있다.1 and 2, a
참고로, 도 1 및 도 2에는 초고층 빌딩(101)이 4개인 경우로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 초고층 빌딩(101)이 2개, 3개, 5개 등인 경우에도 상기 초고층 빌딩(101)들이 서로 일정간격 이격되어 무주공간을 형성할 수 있다면 본 발명의 실시예에 따른 대공간 구조물이 구비된 초고층 빌딩 시스템을 적용할 수 있다. 이때, 상기 초고층 빌딩(101)들은 서로 원형, 타원형 또는 2축 대칭 형태가 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에 따른 대공간 구조물이 구비된 초고층 빌딩 시스템(100)은 2개 이상의 초고층 빌딩(101)과 대공간 구조물(110)을 구비함으로써 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 달성할 수 있다.For reference, FIG. 1 and FIG. 2 show four
상기 대공간 구조물(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 초고층 빌딩(101)에 고정된 상부돔(111) 및 하부돔(116)을 포함할 수 있다.The
상기 상부돔(111)은 위쪽을 향해 볼록한 모양의 일반적인 돔 모양을 가지는 반면에, 상기 하부돔(116)은 아래쪽으로 볼록한 모양, 즉, 역돔(reverse dome) 형태를 가진다. 이때, 상기 상부돔(111)은 대공간 구조물(110)의 지붕 역할을 하는 반면에 상기 하부돔(116)은 상기 대공간 구조물(111)의 바닥 역할을 하는 부분이다. 따라서, 상기 상부돔(111) 보다 상기 하부돔(116)의 구조적인 측면이 보다 중요하다.The
상기 대공간 구조물(110)은 적어도 2개의 초고층 빌딩(101)에 고정 내지 연결되며, 다수개의 초고층 빌딩(101) 사이를 사람들이 드나들 수 있도록 연결할 수 있다. 이와 같이, 상기 대공간 구조물(110)은 기본적으로 다수개의 초고층 빌딩(101)에 의해서 구조적으로 지지되는 형태를 가질 수 있다.The
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 대공간 구조물이 구비된 초고층 빌딩 시스템(100)에는 바람에 의한 풍하중 또는 지진발생에 의한 지진하중과 같은 횡방향 하중이 작용하게 되는데, 이러한 횡방향 하중에 의해서 상기 초고층 빌딩(101)의 상단에는 처짐 또는 변위가 발생하기 된다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 대공간 구조물이 구비된 초고층 빌딩 시스템(100)은 초고층 빌딩(101) 사이에 마련된 대공간 구조물(110)에 의해서 횡하중과 같은 수평외력을 분산시킬 수 있고 진동을 제어할 수 있다.In a
상기 대공간 구조물(110)의 상부돔(111)과 하부돔(116)은 수평반력을 서로 상쇄할 수 있는 구조를 가진다. 즉, 상기 상부돔(111)은 전술한 바와 같이, 돔 형상으로 형성되고, 상기 하부돔(116)은 역돔 형상으로 형성되어 상호간의 수평반력을 상쇄시킬 수 있다.The
그리고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하부돔(116)은 케이블(121)에 의해 상기 초고층 빌딩(110)과 연결되어 아치 구조물로 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
여기서, 상기 케이블(121)의 일단은 아치 구조물의 상기 하부돔(116)에 연결되고 상기 케이블(121)의 타단은 초고층 빌딩(101)에 연결될 수 있다.One end of the
이에 따라, 상기 대공간 구조물(110)에 걸리는 수평반력이 상기 케이블(121)에 의해 상쇄될 수 있다. 만약, 상기 대공간 구조물(110)의 하부돔(116)이 상기 케이블(121)에 의해 연결되어 지지되지 않고 상기 초고층 빌딩(101)에 의해서만 지지되는 구조를 가진다면, 상기 초고층 빌딩(101)이 상기 대공간 구조물(110)의 자중에 의해 휘어질 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에서는, 상기 대공간 구조물(110)의 하부돔(116)에 케이블(121)을 연결하여 상기 하부돔(110)을 당겨주기 때문에, 상기 대공간 구조물(110)의 하중에 의해 상기 초고층 빌딩(101)이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the horizontal reaction force applied to the
그리고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 초고층 빌딩(101)의 상단에는 경사빌딩(102)이 형성될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, a tilted
상기 경사빌딩(102)은 무주공간을 형성하는 다수개의 초고층 빌딩(101)에 각각 형성되되, 무주공간에서 외측을 향해 경사지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 경사빌딩(102)은 무주공간에 배치되는 상기 대공간 구조물(110)의 반대방향을 향해 경사지도록 형성될 수 있다.The tilted
여기서, 상기 초고층 빌딩(101)의 최상부에 마련되는 대공간 구조물(110)의 하부돔(116)은 상기 경사빌딩(102)과 연결된 케이블(121)에 의해 지지될 수 있다.The
즉, 상기 케이블(121)의 일단은 상기 대공간 구조물(110)의 하부돔(116)에 연결되고 상기 케이블(121)의 타단은 상기 경사빌딩(102)의 최상단에 연결될 수 있다.One end of the
상기 경사빌딩(102)은 대공간 구조물(110)의 자중을 상쇄시킬 수 있다. 즉, 대공간 구조물(110)의 자중에 의해서 초고층 빌딩(101)이 대공간 구조물 쪽으로 휘어지는 것을 방지할 수 있다.The
좀더 구체적으로 설명하면, 상기 초고층 빌딩(101)의 최상부는 풍하중에 가장 영향을 많이 받는 부위이고, 또한, 구조적으로도 중부 또는 하부보다 지지력이 취약하다. 이에 따라, 상기 초고층 빌딩(101)의 최상부에 배치되는 대공간 구조물(110)을 안정적으로 지지하기 위해서는 상기 초고층 빌딩(101)의 중부 또는 하부에 배치되는 대공간 구조물(110)을 지지하는 지지력보다 강한 지지력이 요구된다.More specifically, the uppermost portion of the
따라서, 상기 초고층 빌딩(101)의 최상단에 경사빌딩(102)을 형성하고, 상기 경사빌딩(102)의 최상단과 상기 대공간 구조물(110)의 하부돔(116)에 케이블(121)을 연결함으로써 상기 대공간 구조물(110)의 자중과 상기 대공간 구조물(110)에 발생되는 풍하중을 상쇄시킬 수 있다. 즉, 상기 경사빌딩(102)은, 상기 초고층 빌딩(101)의 최상부에 배치된 하부돔(116)과 연결되는 케이블(121)의 장력을 증가시켜, 상기 초고층 빌딩(101)의 최상부에 상기 대공간 구조물(110)을 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.Therefore, an
또한, 상기 경사빌딩(102)은 상기 대공간 구조물(110)의 자중에 의해 상기 초고층 빌딩(101)의 최상단이 상기 대공간 구조물(110)이 배치된 무주공간 측으로 휘어지는 것도 방지할 수 있다.Also, the
대공간 구조물(110)의 상부돔(111) 및 하부돔(116)은 아치(arch) 부재, 트러스(truss) 부재 및 막(membrane) 부재를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 하부돔(116)을 구성하는 아치 부재의 양단부와 케이블(121)이 연결될 수 있다. 아치 부재는 상부돔(111)과 하부돔(116)의 구조적 기본틀을 형성하기 위한 프레임(또는 골격 구조)이다. 하부돔(116)의 경우 아치 부재와 케이블(121)이 서로 연결됨으로써, 상기 아치 부재의 압축력 및 수평력은 케이블(121)의 인장력 및 수평력과 양자의 연결부 단면 중심에서 각각 상쇄될 수 있다.The
대공간 구조물(110)의 설계 변수에는 대공간 구조물(110)의 스팬(도 2의 B 참조) 및 연직방향 높이(도 2의 H, X1 참조)가 포함될 수 있다. 즉, 초고층 빌딩(101)의 수평변위 최소화 및 진동제어를 위한 대공간 구조물(110)의 제공을 위하여 중요한 설계 변수는 돔구조의 스팬(B)과 연직방향 높이(X1, H)이다. 돔구조의 스팬(B)은 아치 부재로 보강된 스페이스프레임 상부돔(111)으로서, 50~350m 정도의 스팬이 가능하다. 상부돔(111)은 대략 500톤(ton) 정도의 자중이 예상되지만, 하부돔(116) 구조에 비해서는 중요성이 크지 않다.The design parameters of the large
돔구조 중앙부 횡력분배를 위한 트러스구조는 구조해석결과 KS B400*200*12빔(Midas IT, 2014) 사용시 경계조건의 영향이 작고 응력이 작게 발생한다. 횡력, 처짐 및 응력의 분배를 통한 감소효과에 가장 영향이 큰 대공간 돔구조(110)의 연직방향 높이(X1, H)는 도 3과 같이 1차원 부정정구조로 모델링할 수 있으며, 댐핑효과(댐핑계수 C1)를 무시하고 초고층 빌딩(101) 사이의 강성 차이가 4배인 경우(장단변 비율=1:2), 돔구조에서의 반력(R)을 구하기 위한 변형적합방정식은 다음 [수학식 1]과 같다.The truss structure for lateral force distribution in the center part of the dome structure has a small influence of the boundary condition and small stress when KS B400 * 200 * 12 beam (Midas IT, 2014) is used. The vertical height X1, H of the large
[수학식 1][Equation 1]
, ,
여기서, 풍하중 외력에 의한 캔틸레버 구조의 수평 처짐에 대한 증가계수는 도 4의 빌딩(B1)과 빌딩(B2)의 단면2차 모멘트 차이와 내풍면적의 차이에 의하여 증가되는 처짐의 비율이다. 는 횡력의 수평배분감소를 위한 트러스구조와 도 4의 빌딩(B2) 또는 빌딩(B3) (두 빌딩 중에서 대칭조건에 의하여 1개 빌딩만 적용)의 강성계수를 직렬 연결한 도 2의 합성강성으로 그 크기는 다음 [수학식 2]와 같다.Here, the increase coefficient for the horizontal deflection of the cantilever structure due to the wind load external force is a ratio of the deflection increased by the difference of the second moment of the cross section between the building B1 and the building B2 in FIG. 2 shows the composite stiffness of the truss structure for reducing horizontal distribution of the lateral force and the stiffness coefficient of the building B2 or the building B3 of FIG. 4 (only one building is applied by symmetry in two buildings) The size is expressed by the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
,, , ,
[수학식 1]의 최적해는 풍하중(Wo)에 대하여 (i)빌딩 상단 최대 수평 처짐량 에 대한 X1의 연직방향 높이에 대한 1차 편미분을 이용한 최적해, (ii)대공간 구조물(110)을 사용하는 임차인의 사용성 증대를 고려한 반력(R)의 최소화 최적해, (iii)초고층 빌딩과 같이 빌딩 하단의 재료파괴에 대한 위험성이 있는 경우의 빌딩 하단 휨모멘트에 대한 최소화를 위한 최적방안의 검토가 필요할 수 있다.The optimal solution of Equation (1) is (i) the maximum horizontal deflection amount at the top of the building (Ii) minimizing the reaction force (R) considering the increase in the usability of the tenant using the
상기 (i)과 (ii)최적화 대상인 빌딩 상단 처짐량과 반력(R)의 최소화는 1개의 대공간 구조물(110)을 설계하는 경우 빌딩의 최상단에 존재하게 된다. 돔형상의 대공간 구조물(110)이 2개 이상 존재하는 경우에는 X1, X2 등의 설계 변수에 대한 연립방정식의 풀이가 필요하다. 이와 같이, 대공간 구조물(110)의 설치 개소는 설계 변수에 의해서 결정될 수 있다.The minimization of the amount of deflection of the upper end of the building and the reaction force R that are the objects of optimization (i) and (ii) is present at the top of the building when one
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 초고층 빌딩(101)에 대해서 균일한 풍하중(Wo)이 가해질 때, 대공간 구조물(110)은 그 자체가 TMD(Tuned Mass Damper)의 역할을 할 수 있다. 즉, 대공간 구조물(110)을 강성(K1), 질량(M2) 및 댐퍼(C1)를 가지는 TMD로 등가화할 수 있다. 대공간 구조물(110) 자체가 TMD 역할을 하기 때문에 초고층 빌딩(101)이 바람이나 지진 등 횡방향 하중에 의해서 변형되는 것을 줄여주거나 횡하중에 의한 진동을 제어할 수도 있다. 따라서, 초고층 빌딩(110)에 별도의 TMD를 구비할 필요가 없거나, 필요한 TMD의 설치 개소를 줄일 수 있다.3, when a uniform wind load Wo is applied to the
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고층 빌딩 시스템(100)은, 대칭적으로 배치된 2개의 제1빌딩(101, B1, B4), 제1빌딩(101, B1, B4)과 교차하도록 대칭적으로 배치된 2개의 제2빌딩(101, B2, B3) 및 제1빌딩(101, B1, B4)과 제2빌딩(101, B2, B3)의 사이의 무주공간에 형성된 상부돔(111) 및 하부돔(116)을 구비한 대공간 구조물(110)을 포함하며, 하부돔(116)은 역돔 형태를 가지며 제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3)과 케이블(121)에 의해 연결되고, 제1빌딩(101, B1, B4)과 제2빌딩(101, B2, B3) 전체는 원형 또는 타원형 또는 2축 대칭 형태로 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4, a
도 4에는 초고층 빌딩 시스템(100)을 구성하는 4개의 빌딩(101, B1~ B4)이 배치된 모양을 보여주는 평면도이다. 4개의 초고층 빌딩(101, B1~ B4)은 원형 또는 타원형으로 배치될 수 있고, 서로 마주 보는 2개의 빌딩끼리 서로 동일한 형태를 가지는 것이 바람직하다. 제1빌딩(101, B1, B4)은 풍하중(Wo)의 방향에 대해서 마주 보는 형상으로 배치되고, 제2빌딩(101, B2, B3)은 제1빌딩(101, B1, B4)과 반대되는 형상으로 배치된다. 즉, 제1빌딩(101, B1, B4)은 빌딩의 장변이 풍하중을 맞도록 배치되고 제2빌딩(101, B2, B3)은 단변이 풍하중을 맞도록 배치된다.FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of four
한편, 상기에서 설명한 바와 마찬가지로, 상부돔(111) 및 하부돔(116)은 아치 부재, 트러스 부재 및 막 부재를 포함하여 형성될 수 있고, 하부돔(116)의 아치 부재의 양단부와 케이블(121)의 양단부가 서로 연결될 수 있다. 이 때, 상부돔(111)의 아치 부재 및 트러스 부재에는 수평압축반력이 발생하고, 하부돔(116)의 아치 부재 및 상기 케이블에는 인장반력이 발생할 수 있다.The
제1빌딩(101, B1, B4) 또는 제2빌딩(101, B2, B3) 중에서 어느 하나의 빌딩에 작용하는 횡하중에 의해서 발생하는 수평반력은 대공간 구조물(110)의 돔구조 압축반력에 의해서 다른 빌딩으로 분산될 수 있다.The horizontal reaction force generated by the lateral load acting on any one of the
하부돔(116)의 자중에 의한 모멘트는 제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3)의 상단에 형성된 경사빌딩(102)에 하부돔(116)이 케이블(121)에 의해 연결됨으로써 상쇄될 수 있다.The moments due to the weight of the
제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3) 상단의 처짐량과 수평반력을 최소화하기 위해서 대공간 구조물(110)은 제1빌딩(101, B1, B4) 및 제2빌딩(101, B2, B3)의 최상단에 존재할 수 있다.In order to minimize the amount of deflection and horizontal reaction force at the top of the
도 4에 보이는 바와 같이 횡방향 풍하중 또는 지진하중에 대한 초고층 빌딩 시스템(100)에서의 하중분산효과는 도 5의 전단저항력(V)과 휨모멘트(M1)의 감소로 인해서, 전단저항력(V)은 1개 빌딩(B1 또는 B4)에 발생하는 수평 외력하중을 다른 두 빌딩(B2, B3)에 전달시켜서 초고층 빌딩의 수평변위 및 진동을 감소시키게 된다. 여기서 제안된 도 4와 같이 빌딩 사이에 단면2차모멘트의 차이가 없는 경우에는 풍하중(Wo) 외력에 대한 반력의 분산효과 또는 감소효과가 없게 된다.As shown in FIG. 4, the load distribution effect in the
이와 같이, 제1빌딩(101, B1, B4)과 제2빌딩(101, B2, B3)은 횡하중(Wo)에 대해서 단면2차모멘트의 저항 차이가 발생하도록 배치될 수 있다.In this way, the
한편, 기존의 초고층빌딩에 채택되고 있는 아웃리거벨트트러스(Outrigger-Belt Truss) 빌딩구조를 본 발명에서 제안된 4개 빌딩으로 구성된 초고층 빌딩 시스템(100)의 상부돔(111), 하부돔(116)과 케이블(121) 연결구조를 이용하여 연결한 초고층 빌딩 시스템(100)과 비교하면, 횡방향 수평외력의 분배감소와 빌딩 하부 휨모멘트의 감소효과는 도 2 및 도 4와 같이 돔-트러스 보강구조의 수평압축반력(V)이다. 수평반력은 빌딩에 작용하는 풍하중에 대한 저항력을 다른 주변 빌딩에 연결된 돔구조의 압축반력에 의하여 분산되며, 이 분산반력(V)는 빌딩하부에 외력에 대하여 반대방향 휨모멘트를 발생시켜서 결과적으로 빌딩 하단의 휨모멘트에 의한 응력을 감소시키고, 또한 빌딩 최상단의 횡방향 처짐(Drift)을 감소시키게 된다.The Outrigger-Belt Truss building structure adopted in the existing skyscraper is divided into the
기존의 아웃리거 벨트트러스 빌딩의 벨트보강구조의 처짐감소효과는 하기 [수학식 3]과 같이 모멘트 면적 제2정리를 사용하여 추가 발생하는 모멘트(M1, 도 6)에 의하여 발생한다. 본 발명에 따른 초고층 빌딩 시스템(100)의 경우 도 6의 수평반력(V)에 의하여 [수학식 4]와 같이 추가적인 빌딩하단까지의 모멘트(M2)에 의하여 처짐 및 응력감소가 발생한다.The deflection reduction effect of the belt reinforcement structure of the existing outrigger belt truss building is generated by a moment (M 1 , FIG. 6) that is generated further by using the second momentum area theorem, as shown in the following equation (3). In the case of the
[수학식 3]&Quot; (3) "
[수학식 4]&Quot; (4) "
, ,
주변빌딩과의 처짐 차이와 강성 및 하중차이에 의한 추가 부 모멘트(M2)는 본 발명에 따른 초고층 빌딩 시스템(100)에서 빌딩 간의 단면비율의 차이(B*2B vs 2B*B)는 도 4와 같은 2축 대칭구조를 1/4단면에 대하여 1차 부정정보로 모델링하여 계산할 수 있다.Deflection difference with the surrounding building and stiffness, and additional portion moment due to the load difference (M 2) is the difference (B * 2B vs 2B * B ) of the cross-section ratio of the building in the high-
4개의 빌딩의 2축 대칭성과 경계조건에 대한 가정을 적용하여 휨모멘트, 전단저항력, 수평변위의 감소효과를 계산하면 다음과 같다. (1) 4개의 빌딩의 단면은 짧은 단면의 길이를 B라고 할 경우, B*2B로 빌딩1(B1)또는 빌딩4(B4)의 최대 풍하중은 주변 빌딩(B2, B3)의 2배인 정적 풍하중에 저항하게 되며, (2) 빌딩 단면 특성으로 최대 풍하중 발생 빌딩(B1)의 주변 빌딩(B2, B3)의 단면 2차모멘트는 최대하중 발생 빌딩1(B1)의 4배 (I=(B*(2B)^3)/12)이므로, 발생 최대 수평변위는 (1)조건에 의하여 1/8로 감소하게 된다. (3) 최대하중 발생 빌딩1(B1)은 캔틸레버(cantilever), 주변 빌딩2(B2)와 보강트러스는 스프링으로 모델링하게 된다. (4) 대공간 구조물(110)은 아치보강이 가능하지만 강성이 없는 것으로 가정하였다. The bending moments, shear resistance, and horizontal displacement are calculated by applying the assumptions on the biaxial symmetry and boundary conditions of four buildings. (1) When the cross section of four buildings is B, the maximum wind load of building 1 (B1) or building 4 (B4) is B * 2B, which is twice the static wind load (2) The sectional moment of inertia of the surrounding buildings B2 and B3 of the maximum wind load generating building B1 is four times the maximum load generating building 1 (B1) (I = (B * (2B) ^ 3) / 12), the maximum horizontal displacement occurring is reduced to 1/8 by the condition (1). (3) Maximum load generation Building 1 (B1) is modeled by cantilever, surrounding building 2 (B2) and reinforced truss by spring. (4) The large-
상기 가정조건을 사용하여 대공간 구조물(110)과 대공간 구조물(110)의 중앙부 트러스에 의한 수평저항력의 분산, 수평변위 및 빌딩 하단부 코어구조의 휨응력의 감소효과를 비교하기 위해, 40층 빌딩에서 최상단(X1=0, D=480ft)에 기존의 아웃리거벨트트러스와 본 발명에 따른 돔-트러스구조를 설계한 경우를 비교하였다. 그 결과 40층 아웃리거 벨트트러스구조빌딩에 본 발명에 따른 초고층 빌딩 시스템(100)을 적용하면 수평변위에서 20%, 빌딩 최하단 코어구조의 휨응력을 88% 감소시킬 수 있음을 증명하였다. 빌딩의 단면적 비교에 사용된 휨-전단내력식과 수평방향 트러스 보강구조의 변위 및 응력저감효과는 풍하중 및 지진하중의 크기, 사용재료 또는 구조형식과 무관하므로, 번들튜브(Bundle tube) 또는 수퍼(메가)프레임 형식의 빌딩에서도 변위 및 응력의 제어가 가능하고, 수평도시기능향상을 위한 대공간 구조물의 제공에 의한 경제성향상과 전체빌딩구조의 안전성향상도 가능할 것으로 기대된다.In order to compare the effects of the horizontal resistance of the center trusses of the
도 4와 같이 제안된 본 발명에 따른 초고층 빌딩 시스템(100)을 현재 세계 최고층 빌딩인 버즈 두바이(Burj Dubai 빌딩)의 단면도(도 4(b) 참조)와 비교하면, 본 발명에 따른 초고층 빌딩 시스템(100)의 비교우위 사항은 (1) 빌딩공간의 극대화 및 구조시스템 단면2차모멘트의 극대화에서 발전적인 공간배치, (2) 횡력을 2개소 이상의 빌딩구조로 재분배, (3) 초고층 빌딩 시스템 내부에 추가적 돔구조의 대공간 구조물 제공이다.4, the
상기한 바와 같이, 본 출원인은 인구밀도가 고도화된 도심지 혼잡지역의 빌딩 설계시 경제성 및 안전성 제고를 위하여 다수의 빌딩으로 구성된 초고층 빌딩 시스템의 빌딩간 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 제안하였다. 도심지 인구집중과 지가상승의 필연적 결과에 대한 해결방안으로 제안된 초고밀도 초고층 빌딩 시스템의 설계 최적화를 위하여, 3차원 빌딩구조시스템의 2축 대칭조건과 경계조건을 이용하여 2차원 모델을 구성하고 1차부정정구조를 이루는 2차원 모델의 중요설계변수에 대하여 사용조건별 최적설계 변수를 결정하였다. 결정된 설계변수 중 빌딩상단의 최대수평처짐과 1차부정정구조의 반력에 해당하는 대공간구조의 저항력에 대한 두 종류 변수에 대한 최적설계와 다수의 대공간구조를 이루는 초고층 빌딩 시스템의 최적설계방향을 검토하였다. 정적풍하중과 정적 지진하중에 대한 50층 단일빌딩과 제안된 초고밀도 초고층 빌딩 시스템의 빌딩상단 변위에 대한 예비최적설계결과, 빌딩상단 변위는 각각 52.86mm와 39.02mm로 30%정도 감소됨을 증명하였다.As described above, the present applicant proposed a lateral force distribution and a displacement reduction in a building-to-building collaborative control system of a high-rise building system composed of a plurality of buildings in order to improve economical efficiency and safety in designing a building in an urban crowded area where the population density is advanced. In order to optimize the design of ultra-high-density skyscraper system proposed as a solution to the inevitable result of urban population concentration and land price increase, a two-dimensional model is constructed by using two axis symmetry condition and boundary condition of three- The optimal design parameters for the critical conditions of the two - dimensional model are determined. The optimal design of two variables for the maximum horizontal deflection at the top of the building and the resistivity of the large space structure corresponding to the reaction force of the first order correction structure among the determined design variables and the optimal design direction of the skyscraper building system Respectively. As a result of the preliminary design for the building upper displacement of the 50 story single building and the proposed ultra high density skyscraper system for static wind and static earthquake loads, the building top displacement has been reduced by 30% to 52.86mm and 39.02mm, respectively.
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템(300)이 도시되어 있다.FIG. 6 illustrates a
도 6에 도시된 초고층 빌딩 시스템(300)은, 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)과, 상기 초고층 빌딩(301, 302) 사이에 형성되는 무주공간에 마련되되 지붕 역할을 하는 상부돔(311)과 바닥 역할을 하는 하부돔(316)으로 구성된 대공간 구조물(310) 및 상기 대공간 구조물(310)과 상기 초고층 빌딩(301, 302)에 연결되어 상기 대공간 구조물(310)을 지지하는 케이블(320)을 포함할 수 있다.6 includes a pair of
상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)은, 서로 직교하는 방향으로 배치되되 서로 상이한 높이를 가질 수 있다.The pair of the
상기 대공간 구조물(310)은 상기 초고층 빌딩(301, 302)에 추가적인 공간을 제공할 뿐만 아니라 상기 초고층 빌딩(301, 302) 사이를 연결하는 다리 역할도 제공할 수 있다. 따라서, 초고층 빌딩(301, 302)의 수평적 도시 기능을 확대할 수 있다.The
상기 대공간 구조물(310)은 상부돔(311)과 하부돔(316)이 서로 결합된 타원형의 구 형상 뿐만 아니라, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 환형 또는 원판형으로 형성되어 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)에 마련될 수도 있다. 이때, 상기 대공간 구조물(310)은 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301)에 둘레방향 일부 부위가 삽입된 상태로 상기 케이블(320)에 의해 지지될 수 있다.The
이와 같이, 상기 대공간 구조물(310)이 상기 초고층 빌딩(301, 302)에 일부 삽입된 상태로 마련되면, 상기 케이블(310)에 전달되는 상기 대공간 구조물(310)의 하중이 줄어들 수 있으며, 아울러, 상기 초고층 빌딩(301, 302)과 상기 대공간 구조물(310)에서 각각 발생되는 비틀림 하중이 서로 상쇄될 수 있다.When the
더욱이, 동일한 평면적을 가지는 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)은, 전술한 바와 같이, 서로 직교하는 방향으로 배치되기 때문에, 상기 초고층 빌딩(301, 302)에 각각 삽입되는 상기 대공간 구조물(310)의 면적이 다를 수밖에 없다.Furthermore, since the pair of
즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)이 수용하는 상기 대공간 구조물(310)의 면적은 상이한바, 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302) 중 어느 하나의 초고층 빌딩(301)은 상기 대공간 구조물(310)의 둘레방향 면적을 나머지 하나의 초고층 빌딩(302)이 수용하는 상기 대공간 구조물(301)의 둘레방향 면적보다 크게 수용하고, 반면에, 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302) 중 어느 하나의 초고층 빌딩(302)은 상기 대공간 구조물(301)의 직경방향 면적을 나머지 하나의 초고층 빌딩(301)이 수용하는 상기 대공간 구조물(301) 직경방향 면적보다 크게 수용할 수 있다. 따라서, 상기 대공간 구조물(310)에 발생되는 수평방향 비틀림 또는 수직방향 비틀림은 상기와 같은 구조에 의해서 상쇄될 수 있다.That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the area of the
그리고, 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)은 서로 상이한 높이를 가지는 것이 바람직히다. 왜냐하면, 상기 대공간 구조물(310)에 의해 상기 초고층 빌딩(301, 302)의 상단부가 휘어지거나 변형되는 것을 후술한 상기 케이블(320)의 제2케이블(323)에 의해 효율적으로 방지하기 위함이다.It is preferable that the pair of
상기 케이블(320)은, 상기 대공간 구조물(310)과 상기 초고층 빌딩(301, 302)을 연결하는 제1케이블(321) 및 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301) 상단을 서로 연결하는 제2케이블(323)을 포함할 수 있다.The cable 320 includes a
상기 제1케이블(321)은 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)에 일단이 각각 연결되고 타단은 상기 대공간 구조물(310)의 하부에 연결될 수 있다.One end of the
그리고, 상기 제2케이블(323)은 전술한 바와 같이 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)의 상단을 서로 연결하여 상기 대공간 구조물(310)의 하중에 의해 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)이 휘어지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the
참고로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템(300)은 상기 대공간 구조물(310)이 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302) 사이에 배치되는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For reference, a
즉, 상기 대공간 구조물(310)이 도 9에 도시된 바와 같이 환형의 형상으로 형성되었을 시에, 상기 한 쌍의 초고층 빌딩(301, 302)의 외측에 배치될 수도 있다.That is, when the
한편, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템(100, 300)은, 상기 케이블(121, 320)에 마련되는 장력유지수단(155)을 더 포함할 수 있으며, 이하에서는, 상기 장력유지수단(155)이 본 발명의 일실시예에 따른 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템(100)에 적용된 것으로 예를 들어 설명된다.10 and 11, a
상기 케이블(121)은 다수개가 세트화되어 상기 하부돔(116)과 상기 초고층 빌딩(101)에 연결될 수 있다. 즉, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 예를 들어 3개의 케이블이 상기 하부돔(116)의 둘레방향 일부와 연결되고 또한 하나의 초고층 빌딩(101)과 연결될 수 있다.A plurality of the
이때, 상기 다수개의 케이블(121)에는 장력유지수단(155) 마련될 수 있다.At this time, the plurality of
상기 장력유지수단(155)은 상기 다수개의 케이블(121) 중 어느 하나의 케이블(121)이 끊어졌을 경우에, 상기 끊어진 케이블(121)이 지속적으로 상기 하부돔(116)을 지지할 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다.The tension holding means 155 may be configured to continuously support the
상기 장력유지수단(155)은, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 케이블(121)이 각각 통과될 수 있는 관통구멍(161)이 형성된 지지블록(160); 상기 지지블록(160)을 사이에 두고 상기 케이블(121)에 한 쌍으로 마련되며, 상기 케이블(121)이 끊어지면 상기 관통구멍(161)에 삽입되어 상기 지지블록(160)에 결합되는 결합구(166)를 포함할 수 있다.The tension holding means 155 may include a
상기 결합구(166)는, 전술한 바와 같이, 상기 지지블록(160)을 사이에 두고 상기 케이블(121)에 고정적으로 마련되며, 상기 지지블록(160)이 배치된 방향으로 갈수록 외경이 점진적으로 작아지는 형상을 가진다.As described above, the
따라서, 상기 결합구(166)는 상기 지지블록(160)의 관통구멍(161)에 일부가 삽입될 수 있으나 상기 관통구멍(161)을 완전히 통과되지 못하는 형상을 가진다.Therefore, the
이에 따라, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 지지블록(160)을 기준으로 상기 지지블록(160)의 상부에 배치된 케이블(121b)이 초고층 빌딩(101)을 향해 연장되어 있고, 반면에, 상기 지지블록(160)의 하부에 배치된 케이블(121a)이 대공간 구조물(110)의 하부돔(116)을 향해 연장된 것이라고 가정하였을 때, 상기 지지블록(160)의 상부에 배치된 케이블(121b)이 끊어지면, 상기 케이블(121b)에 마련된 결합구(166)가 하강되면서 상기 관통구멍(161)에 일부 삽입된 상태로 상기 지지블록(160)에 결합될 수 있다.11 (b), a
이때, 상기 지지블록(160)의 하부에 배치된 케이블(121a)은, 상기 하부돔(116)과 상기 초고층 빌딩(101) 사이에서 아무런 장력도 발생시키지 않고 상기 하부돔(116)에 단순히 매달린 상태가 되는 것이 아니고, 상기 지지블록(160)의 관통구멍(161)에 삽입된 결합구(166)에 의해 상기 지지블록(160)과 상기 하부돔(116) 사이에서 장력을 발생시킬 수 있다.At this time, the
이와 마찬가지로, 상기 지지블록(160)의 하부에 배치된 케이블(121a)이 끊어지면, 상기 케이블(121a)에 마련된 결합구(166)가 상승되면서 상기 관통구멍(161)에 일부 삽입된 상태로 상기 지지블록(160)에 결합될 수 있다.Similarly, when the
이때, 상기 지지블록(160)의 상부에 배치된 케이블(121b)은, 상기 하부돔(116)과 상기 초고층 빌딩(101) 사이에서 아무런 장력도 발생시키지 않고 상기 초고층 빌딩(101)에 단순히 매달린 상태가 되는 것이 아니고, 상기 지지블록(160)의 관통구멍(161)에 삽입된 결합구(166)에 의해 상기 지지블록(160)과 상기 초고층 빌딩(101) 사이에서 장력을 발생시킬 수 있다.At this time, the
상기와 같이 구성된 장력유지수단(155)은, 상기 초고층 빌딩(101)과 상기 하부돔(116) 사이를 연결하는 다수개의 케이블(121) 중 어느 하나의 케이블(121)이 끊어져도 상기 끊어진 케이블(121)이 상기 초고층 빌딩(101)과 상기 하부돔(116) 사이에서 장력을 유지시킬 수 있도록 하여, 상기 대공간 구조물(110)을 초고층 빌딩(101)들이 형성하는 무주공간에서 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.The tension holding means 155 configured as described above is configured such that even if any one of the
참고로, 상기 장력유지수단(155)은 본 발명의 실시예에서 상기 초고층 빌딩(101)과 상기 하부돔(116)을 연결하는 다수개의 케이블(121)에 하나만 마련되는 것으로 설명 및 도면상에 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 장력유지수단(155)은 상기 케이블(121)의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 다수개로 마련될 수도 있다.The
또한, 상기 대공간구조물(110,310)은 상기 빌딩(101)을 보수하거나 보강하기 위해 설치될 수 있다. 빌딩(101)에 대공간구조물(110,310)을 연결하여 설치함으로써 빌딩(101)의 침하를 방지하는 등 빌딩을 구조적으로 보강할 수 있다. 뿐만 아니라 기존에 건설된 초고층 빌딩(101)에 대공간구조물(110,310)을 후공정에 의해 설치함으로써 기존 빌딩을 보강하는 효과를 얻을 수도 있다. Also, the
현재 신축 중에 있는 제2롯데월드빌딩이 기존에 지어진 초고층 빌딩(101)이라고 가정해 보자. 한 층의 높이가 4미터이고 전체 층수가 75층이라고 하면 빌딩(101)의 전체 지상 높이는 약 300미터 정도가 된다. 이러한 높이를 가지는 빌딩(101)에 침하가 발생하거나 기울어진다면 치명적인 손상이 생길 수 있다. 만약 빌딩(101)이 약 30센티미터 정도 침하하는 경우에는 지반 또는 최하층에 미세한 균열이 생길 수 있고, 1미터 정도 침하하는 경우에는 빌딩의 부재가 파괴되거나 하부슬래브에 관통균열이 생길 수도 있고 기둥이 파손될 수도 있다. 초고층 빌딩(101)이 침하되거나 기울어지는 것을 방지하기 위해서 빌딩의 측면을 지지하는 압축 스트러트(strut, 미도시)를 설치할 수 있다. 압축 스트러트는 상단이 빌딩의 측면을 지지하고 하단은 지면에 고정되는 형태로 설치될 수 있다. 하지만, 압축 스트러트는 약한 지반방향으로 설치되면 빌딩이 여전히 침하될 수 있고, 인발 파괴 가능성이 있으며 미관을 저해하는 단점이 있다.Suppose that the second Lotte World building currently under construction is a
따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 초고층 빌딩(401)의 침하 또는 기울어짐을 방지하기 위해서 본 발명에 따른 대공간 구조물(410)을 구비한 초고층 빌딩 시스템(400)이 사용될 수 있다. 우선 기존의 빌딩(401)의 측면에 보강용 빌딩(402)이 마련될 수 있다. 기존 빌딩(401)과 보강용 빌딩(402)의 사이에는 대공간 구조물(410)이 마련될 수 있다. 기존 빌딩(401)의 상단과 보강용 빌딩(402)의 상단에는 케이블(423) 등의 연결수단이 마련되는 것이 바람직하다. 이 때, 보강용 빌딩(402)은 전체적으로 경사진 형태를 가진 경사 빌딩 또는 빌딩의 상부만 경사진 형태를 가진 상단 경사 빌딩으로 형성될 수 있다. 보강용 빌딩(402)의 높이는 기존 빌딩(401) 보다 높지 않게 형성될 필요는 없으며, 경우에 따라서는 기존 빌딩(401) 보다 높거나 동일한 높이로 형성될 수도 있다.Accordingly, as shown in FIG. 12, a
이와 같이, 기존 빌딩(401)의 측면에 보강용 빌딩(402)을 구비하고 기존 빌딩(401)과 보강용 빌딩(402)을 서로 연결하는 대공간 구조물(410)을 2개 빌딩의 사이에 형성함으로써 기존 빌딩(401)이 침하되거나 기울어지는 것을 대공간 구조물(410) 또는 보강용 빌딩(402)에 의해서 방지할 수 있다.As described above, the
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
100 : 초고층 빌딩 시스템
101 : 초고층 빌딩 102 : 경사빌딩
110, 310 : 대공간 구조물 111, 311 : 상부돔
116, 316 : 하부돔 121, 320 : 케이블
155 : 장력유지수단100: High-rise building system
101: High-rise building 102: Gentleman's building
110, 310:
116, 316:
155: tension maintaining means
Claims (11)
상기 초고층 빌딩들 간에 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 달성하도록 상기 초고층 빌딩들 사이에 형성되는 무주공간에 마련되고, 지붕 역할을 하는 상부돔과 바닥 역할을 하는 하부돔을 포함하는 대공간 구조물; 및
상기 대공간 구조물을 지지함과 아울러 상기 초고층 빌딩들의 변형을 방지하도록 상기 대공간 구조물과 상기 초고층 빌딩, 및 상기 초고층 빌딩들 사이에 연결되는 케이블;을 포함하며,
상기 상부돔과 상기 하부돔은 수평반력을 서로 상쇄하도록 서로 연결되고,
상기 케이블은, 상기 대공간 구조물과 상기 초고층 빌딩을 연결하는 제1케이블, 및 상기 한 쌍의 초고층 빌딩 상단을 서로 연결하는 제2케이블을 포함하며,
상기 제1케이블의 일단은 상기 한 쌍의 초고층 빌딩에 각각 연결되고, 상기 제1케이블의 타단은 상기 대공간 구조물의 하부에 연결되며,
상기 제2케이블의 일단은 상기 한 쌍의 초고층 빌딩 중 어느 한 빌딩의 상단에 연결되고, 상기 제2케이블의 타단은 상기 한 쌍의 초고층 빌딩 중 다른 빌딩의 상단에 연결된 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
A pair of skyscrapers arranged in directions orthogonal to each other;
A large space structure including a top dome serving as a roof and a bottom dome serving as a bottom, provided in a free space formed between the skyscrapers so as to achieve a lateral force distribution and a displacement reduction in a cooperative control manner between the skyscrapers; ; And
And a cable connected between the space structure and the skyscraper and the skyscraper to support the space structure and prevent deformation of the skyscraper,
Wherein the upper dome and the lower dome are connected to each other to cancel horizontal reaction forces,
The cable includes a first cable connecting the large space structure and the skyscraper, and a second cable connecting the upper ends of the skyscrapers to each other,
One end of the first cable is connected to the pair of skyscraper buildings, the other end of the first cable is connected to the lower part of the space structure,
Wherein one end of the second cable is connected to an upper end of one of the pair of skyscrapers and the other end of the second cable is connected to an upper end of another of the pair of skyscrapers. A high-rise building system.
상기 대공간 구조물은 환형 또는 원판형으로 형성되는 것을 더 포함하며,
상기 환형 또는 원판형의 대공간 구조물은 상기 한 쌍의 초고층 빌딩에 둘레방향 일부 부위가 삽입된 상태로 상기 케이블에 지지되는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the large space structure is formed in an annular or disk shape,
Wherein the annular or disk-shaped large space structure is supported by the cable in a state where a part of the circumferential direction is inserted into the pair of skyscraper buildings.
상기 대공간구조물은 아치 부재, 트러스 부재 및 막 부재를 포함하고, 상기 대공간구조물의 하부에 형성되는 아치 부재의 양단부와 상기 케이블이 연결되는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the large space structure includes an arch member, a truss member, and a membrane member, and both ends of an arch member formed at a lower portion of the large space structure are connected to the cable.
상기 아치 부재의 압축력 및 수평력은 상기 케이블의 인장력 및 수평력과 양자의 연결부 단면 중심에서 각각 상쇄되는 것을 특징으로 하는 초고층 빌딩 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the compressive force and the horizontal force of the arch member are offset from each other at the center of the cross-sectional area of the joint between the tensile force and the horizontal force of the cable.
상기 케이블에는 장력유지수단이 마련되며,
상기 장력유지수단은 상기 대공간 구조물과 상기 초고층 빌딩을 연결하는 다수개의 케이블 중 적어도 어느 하나의 케이블이 끊어졌을 경우에 상기 끊어진 케이블이 지속적으로 상기 대공간 구조물을 지지하도록 하는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
5. The method of claim 4,
The cable is provided with tension maintaining means,
Wherein the tensile force holding means is configured to continuously support the large space structure when the at least one cable among the plurality of cables connecting the large space structure and the skyscraper is broken, A high-rise building system.
상기 장력유지수단은,
상기 다수개의 케이블이 각각 통과될 수 있는 관통구멍이 형성된 지지블록; 및
상기 지지블록을 사이에 두고 상기 케이블에 한 쌍으로 마련되며, 상기 케이블이 끊어지면 상기 관통구멍에 삽입되어 상기 지지블록에 결합되는 결합구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
The method according to claim 6,
The tension maintaining means,
A support block having a through hole through which the plurality of cables can pass, respectively; And
And a coupling hole formed in the cable with the support block interposed therebetween, the coupling hole being inserted into the through hole and being coupled to the support block when the cable is broken. Building systems.
상기 결합구는 상기 지지블록의 관통구멍에 일부가 삽입가능하고 상기 관통구멍에 통과되지 못하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the coupling hole has a shape that can be partially inserted into the through hole of the support block and not through the through hole.
상기 장력유지수단은 상기 케이블의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 상기 케이블에 다수개로 마련되는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the tension holding means are spaced apart from each other by a predetermined distance along a longitudinal direction of the cable, and the cable is provided with a plurality of tension maintaining means.
상기 초고층 빌딩의 측면에 마련되는 보강용 빌딩;
상기 초고층 빌딩과 상기 보강용 빌딩 간에 협업제어 방식의 횡력분배 및 변위감소를 달성하도록 상기 초고층 빌딩과 상기 보강용 빌딩 사이에 형성된 무주공간에 마련되는 대공간 구조물; 및
상기 보강용 빌딩을 이용하여 상기 초고층 빌딩을 보강하도록 상기 초고층 빌딩의 상단 및 상기 보강용 빌딩의 상단에 연결되는 케이블;을 포함하며,
상기 대공간 구조물은 지붕 역할을 하는 상부돔과 바닥 역할을 하는 하부돔을 포함하고, 상기 상부돔과 상기 하부돔은 수평반력을 서로 상쇄하도록 서로 연결되며,
상기 보강용 빌딩은 적어도 상부가 상기 초고층 빌딩의 반대 방향으로 기울어진 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.
Skyscraper building;
A reinforcing building provided on a side surface of the skyscraper;
A large space structure provided in a free space formed between the skyscraper and the reinforcing building to achieve a lateral force distribution and a displacement reduction in a cooperative control manner between the skyscraper and the reinforcing building; And
And a cable connected to an upper end of the skyscraper and an upper end of the reinforcing building to reinforce the skyscraper using the reinforcing building,
Wherein the large space structure includes a top dome serving as a roof and a bottom dome serving as a floor, the top dome and the bottom dome being connected to each other to cancel horizontal reaction forces,
Wherein the reinforcing building has a shape in which at least an upper portion thereof is inclined in a direction opposite to that of the skyscraper.
상기 보강용 빌딩은 전체적으로 경사진 형태를 가지거나 빌딩의 상부만 경사진 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 대공간 구조물을 구비한 초고층 빌딩 시스템.11. The method of claim 10,
Wherein the reinforcing building has an inclined shape as a whole or a sloped shape only at an upper portion of the building.
Priority Applications (2)
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KR1020150008533A KR101769358B1 (en) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Super-tall building system having large span spatial structure |
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KR1020150008533A KR101769358B1 (en) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Super-tall building system having large span spatial structure |
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KR20160089561A KR20160089561A (en) | 2016-07-28 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200451433Y1 (en) * | 2010-08-11 | 2010-12-15 | (주)이레이앤엘 | Wire fixing device for bridge |
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- 2015-01-19 KR KR1020150008533A patent/KR101769358B1/en active IP Right Grant
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KR200451433Y1 (en) * | 2010-08-11 | 2010-12-15 | (주)이레이앤엘 | Wire fixing device for bridge |
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