KR200358912Y1 - 원형강관기둥과 ｈ-형강철골보의 연결이음구조 - Google Patents

원형강관기둥과 ｈ-형강철골보의 연결이음구조 Download PDF

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KR200358912Y1
KR200358912Y1 KR20-2004-0013901U KR20040013901U KR200358912Y1 KR 200358912 Y1 KR200358912 Y1 KR 200358912Y1 KR 20040013901 U KR20040013901 U KR 20040013901U KR 200358912 Y1 KR200358912 Y1 KR 200358912Y1
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Abstract

본 고안은 탑/다운 공법 또는 다운워드 공법 등을 이용한 건축물 시공시 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 새롭게 개선한 기술에 관한 것이다.
본 고안은 탑/다운 공법 또는 다운워드 공법 등을 이용한 건축물 시공시 브라켓타입 및 넌브라켓타입의 분할형 연결부재 또는 보강구조를 이용한 연결판을 적용하여 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 새롭게 개선함으로써, 합성기둥 설계시 철근 배근 및 콘크리트 타설 공간의 충분한 확보를 할 수 있는 동시에 현장 용접을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 시공성 및 경제성의 향상을 기대할 수 있고, 또한 분할 타입에 따른 운반의 용이성 등을 기대할 수 있는 한편, 지하층 시공의 경우 4곳의 H-형강철골보 연결시공시 모멘트 접합과 힌지 접합의 혼용방식을 채용하여 시공성 향상 및 공기 단축의 향상을 도모할 수 있도록 한 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 제공한다.

Description

원형강관기둥과 Ｈ-형강철골보의 연결이음구조{Connection structure for girder ＆ column}
본 고안은 탑/다운 공법 또는 다운워드 공법 등을 이용한 건축물 시공시 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 새롭게 개선함으로써, 합성기둥 설계시 철근 배근 및 콘크리트 타설 공간의 충분한 확보, 현장 용접의 최소화로 시공성 및 경제성 향상, 분할 타입에 따른 운반의 용이성 등을 기대할 수 있으며, 특히 지하층 시공의 경우 모멘트 접합과 힌지 접합의 혼용으로 시공성 향상 및 공기 단축의 향상을 도모할 수 있도록 한 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 관한 것이다.
일반적으로 도심의 빌딩, 고층복합시설 등과 같은 건축물을 시공하는 경우 탑/다운 공법 또는 다운워드 공법을 많이 적용한다.
여기서, 탑/다운(Top/down) 공법이란 지상층과 지하층을 동시에 시공하는 공법으로서, 지상층의 경우 골격을 세워가면서 그대로 진행하고, 이와 동시에 지하층의 경우 골격을 세운 후 한층씩 파내려가면서 시공을 하는 공법이다.
또한, 다운워드(Downward) 공법은 탑/다운 공법과는 달리 지하층 부분만 역타시공하는 공법이다.
건축물 시공시 골격작업을 위하여 지반 천공 후 원형 강관(CFT) 등으로 기둥을 세우고 H-빔 등으로 보를 연결하는 작업을 수행한다.
예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 지상층 및 지하층에 대한 원형강관기둥(10)을 콘크리트 기초와 함께 시공하고, 각각의 원형강관기둥(10) 사이를 H-형강철골보(11)로 연결한 후, 각 기둥과 철골보에 대한 콘트리트 타설작업을 수행하며, 상기 원형강관기둥(10)에 대해서는 최종적으로 외측의 배근처리 및 콘크리트처리를 거쳐 SRC 합성기둥으로 시공한다.
도 3은 종래 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 보여주는 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조는 원형강관기둥(10)상에 상하 일정간격으로 다이아프램(12)을 용접 부착하고, 상기 다이아프램(12)의 내측으로는 4곳의 수직형 스티프너(13)를 용접 부착하며, 상기 4곳의 수직형 스티프너(13)에 가로 및 세로방향으로 H-형강철골보(11)를 각각 용접하여 연결하는 구조로 이루어져 있다.
여기서, 상기 H-형강철골보(11)의 웨브(11a)는 수직형 스티프너(13)와 중첩된 상태에서 용접되고, 플랜지(11b) 또한 수직형 스티프너(13)측과 모멘트 접합방식으로 용접된다.
이때의 모멘트 접합방식은 플랜지(11b)와 수직형 스티프너(13)를 직접 맞댄 후 용접하는 방식을 의미한다.
이러한 모멘트 접합은 가로 및 세로방향으로 연결되는 4개의 H-형강철골보(11)에 대해 모두 행해진다.
그러나, 위와 같은 종래 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조는 다음과 같은 단점을 갖고 있다.
① 최종적으로 원형강관기둥을 포함하는 SRC 합성기둥(110)을 시공할 때 원형강관기둥의 외측으로 배근 및 콘크리트 타설작업을 수행해야 하는데, 도 4에 도시한 바와 같이, 다이아프램(12)이 넓은 면적을 차지하고 있기 때문에 즉, 작업공간이 매우 협소하기 때문에 배근(100) 설치를 위한 배근작업시 간섭이 많이 일어나고, 또 콘크리트 타설작업도 매우 까다로운 단점이 있다.
② 스티프너를 포함하는 다이어프램이 일체형으로 제작되어 있기 때문에 부피가 커서 제작공장에서 현장까지의 운반이 어렵고, 또 다이어프램 설치시 현장에서 직접 많은 곳을 용접해야 하므로 시공성 및 경제성이 떨어지는 단점이 있다.
③ 하나의 다이어프램에 배속되는 4곳의 H-형강철골보가 지상층 시공시나 지하층 시공시 관계없이 모두 모멘트 접합방식으로 연결되어 있기 때문에 구조적으로는 우수하지만 용접작업공수의 증가를 초래하여 시공성을 떨어뜨리는 단점이 있다.
따라서, 본 고안은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 탑/다운 공법 또는 다운워드 공법 등을 이용한 건축물 시공시 브라켓타입 및 넌브라켓타입의 분할형 연결부재 또는 보강구조를 이용한 연결판을 적용하여 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 새롭게 개선함으로써, 합성기둥 설계시 철근 배근 및 콘크리트 타설 공간의 충분한 확보를 할 수 있는 동시에 현장 용접을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 시공성 및 경제성의 향상을 기대할 수 있고, 또한 분할 타입에 따른 운반의 용이성 등을 기대할 수 있는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 고안의 다른 목적은 지하층 시공의 경우 4곳의 H-형강철골보 연결시공시 모멘트 접합과 힌지 접합의 혼용방식을 채용하여 시공성 향상 및 공기 단축의 향상을 도모할 수 있도록 한 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 제공하는데 있다.
도 1은 건축물 시공시 원형강관기둥과 H-형강철골보의 전체적인 레이아웃을 보여주는 정면도
도 2는 도 1의 지하층에 대한 평면도
도 3은 종래 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 보여주는 사시도
도 4는 종래 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 적용한 SRC 합성기둥을 보여주는 단면도
도 5는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 대한 일 실시예를 보여주는 사시도
도 6은 도 5의 평면도
도 7은 도 5의 정면도
도 8은 도 5의 측면도
도 9는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 대한 다른 실시예를 보여주는 사시도
도 10은 도 9의 평면도
도 11은 도 9의 정면도
도 12는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에서 플레이트 보강구조를 보여주는 사시도
도 13은 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에서 링 보강구조를 보여주는 사시도
도 14는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에서 철근 보강구조를 보여주는 사시도
도 15는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 적용한 SRC 합성기둥을 보여주는 단면도
도 16a,16b는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 대한 또 다른 실시예를 보여주는 정면도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 원형강관기둥 11 : H-형강철골보
11a : 웨브 11b : 플랜지
12 : 다이어프램 13 : 스티프너
14 : 연결부재 14a : 원통형 지지판
14a : 수직형 연결판 14c : 연결빔
14d : 수평형 연결판 15 : 플레이트보강재
16 : 분할면 17 : 링보강재
18 : 철근보강재 19 : 브라켓
20 : 공간부
100 : 배근 110 : SRC 합성기둥
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 있어서, 상기 원형강관기둥의 둘레면에 원통형 지지판과 이곳에서 가로 및 세로방향으로 수평연장되는 4곳의 수직형 연결판으로 구성되는 연결부재를 용접 부착하고, 상기 4곳의 수직형 연결판에 각각의 H-형강철골보를 볼팅/용접하여 연결하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원형강관기둥의 둘레면에 원통형 지지판과 이곳에서 가로 및 세로방향으로 수평연장되는 4곳의 연결빔으로 구성되는 연결부재를 용접 부착하고, 상기 4곳의 연결빔에 각각의 H-형강철골보를 볼팅/용접하여 연결하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부재는 원통형 지지판을 축선방향으로 1/2 분할시킨 분할형 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부재의 외측에는 링보강재, 철근보강재, H-형강철골보와 용접되는 플레이트보강재 중에서 어느 하나가 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가로 및 세로방향으로 연결되는 4개의 H-형강철골보는 지하층 시공시 2개는 모멘트 접합방식으로 연결되고 나머지 2개는 힌지 접합방식으로 연결되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 8은 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 대한 일 실시예를 보여주는 사시도로서, 여기서는 넌브라켓타입(Non-bracket type)의 연결부재를 보여준다.
도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 원형강관기둥(10)의 둘레면에는 원통형 지지판(14a)과 4곳의 수직형 연결판(14b)으로 구성되는 연결부재(14)가 용접 부착되고, 상기 연결부재(14)가 갖는 4곳의 수직형 연결판(14b)에 4개의 H-형강철골보(11)가 볼팅방식 또는 용접방식이나 혼용방식으로 연결된다.
상기 원통형 지지판(14a)은 원형강관기둥(10)의 둘레면에 밀착된 후 용접으로 고정되는 부분이며, 상기 4곳의 수직형 연결판(14b)은 원통형 지지판(14a)의 둘레를 따라 90°간격을 유지하면서 수평으로 가로 및 세로방향으로 일체 연장되는 부분이다.
특히, 상기 연결부재(14)의 원통형 지지판(14a)은 축선방향으로 수직방향으로 형성되는 분할면(16)에 의해 1/2 분할되어 반원형태의 단면을 갖는 분할형 구조로 이루어져 있으며, 이렇게 연결부재(14)의 전체적인 크기를 두부분으로 나눌 수 있으므로 운반작업 또는 용접작업을 훨씬 수월하게 할 수 있게 된다.
또한, 지하층에 시공되는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조의 경우 가로 및 세로방향으로 연결되는 4개의 H-형강철골보(11) 중에서 가로방향(세로방향)으로 연결되는 2개는 플랜지부분을 용접하는 모멘트 접합방식(도 7)으로 연결되고, 세로방향(가로방향)으로 연결되는 나머지 2개는 플랜지부분을 용접하지 않는 힌지 접합방식(도 8)으로 연결되므로서, H-형강철골보의 연결을 위한 전체적인 용접작업공수를 대폭 줄일 수 있게 된다.
즉, 지하층 시공의 경우 기둥과 보로 구성되는 구조물에 가해지는 좌우방향 또는 전후방향의 횡력이 지상층 대비 그다지 크지 않고 안정되어 있으며, 이에 따라 높은 구조적 강성을 발휘할 수 있는 모멘트 접합방식을 4곳의 연결부위 모두에 적용할 필요가 없고 2곳 정도는 힌지 접합방식을 적용하여 연결부위를 처리할 수 있으므로 모멘트 접합을 위한 용접작업을 상당부분 삭제할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 대한 다른 실시예를 보여주는 사시도로서, 여기서는 브라켓타입(Bracket type)의 연결부재를 보여준다.
도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 원형강관기둥(10)의 둘레면에는 원통형 지지판(14a)과 4곳의 연결빔(14c)으로 구성되는 연결부재(14)가 용접 부착되고, 상기 연결부재(14)가 갖는 4곳의 연결빔(14c)에 4개의 H-형강철골보(11)가 볼팅방식 또는 용접방식이나 혼용방식으로 연결된다.
위의 실시예와 마찬가지로 상기 원통형 지지판(14a)은 원형강관기둥(10)의 둘레면에 밀착된 후 용접으로 고정되는 부분이며, 상기 4곳의 연결빔(14c)은 원통형 지지판(14a)의 둘레를 따라 90°간격을 유지하면서 수평으로 가로 및 세로방향으로 일체 연장되는 부분이다.
여기서도 상기 원통형 지지판(14a)의 경우 축선방향으로 수직방향으로 형성되는 분할면(16)에 의해 1/2 분할되어 반원형태의 단면을 갖는 분할형 구조로 이루어져 있으며, 이렇게 연결부재(14)의 전체적인 크기를 두부분으로 나눌 수 있다.
도 12 내지 도 14는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에서 여러 보강구조를 보여주는 사시도이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 여기서는 기둥과 보의 연결부위에 플레이트보강재를 접합하여 강성을 강화시킨 구조를 보여준다.
예를 들면, 연결부재(14)의 원통형 지지판(14a)의 외면과 H-형강철골보(11)의 플랜지(11b)의 윗면 사이에 플레이트형태의 보강부재를 접합시킴으로써, 기둥과 보의 연결부위에 발생하는 응력에 적극적으로 응력에 대처할 수 있다.
이러한 플레이트보강재(15)는 지상층의 경우 보를 사이에 두고 위아래에 모두 접합할 수 있고, 지하층의 경우 윗쪽에만 접합할 수 있다.
또한, 보가 연결되는 4곳 모두 플레이트보강재(15)를 접합할 수 있으며, 서로 나란한 2곳이 모멘트 접합부위이고 나머지 2곳이 힌지 접합부위인 경우에는 모멘트 접합부위에만 플레이트보강재(15)를 접할 수 있다.
도 13과 도 14에 도시한 바와 같이, 여기서는 기둥과 보의 연결부위에 링보강재 및 철골보강재를 접합하여 강성을 강화시킨 구조를 보여준다.
즉, 분할면을 가지면서 조합되는 링보강재(17)를 연결부재(14)의 외면에 접합시킨 구조와 철근보강재(18)를 수회 감아서 접합시킨 구조를 제공할 수 있으며, 이때의 링보강재(17)와 철근보강재(18)도 지상층의 경우에는 보를 사이에 두고 위아래에 모두 접합할 수 있고, 지하층의 경우에는 윗쪽에만 접합할 수 있다.
도 15는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조를 적용한 SRC 합성기둥을 보여주는 단면도이다.
도 15에 도시한 바와 같이, 원형강관기둥(10)과 H-형강철골보(11)의 연결이음을 완료한 다음, 외측으로 원형강관기둥을 포함하는 SRC 합성기둥(110)을 시공할 때 원형강관기둥(10)의 주변으로 보다 넓은 공간을 확보할 수 있으므로 배근(100) 설치를 위한 배근작업시 간섭을 대폭 줄일 수 있으며, 또 콘크리트 타설작업도 매우 수월하게 할 수 있다.
또한, 본 고안에서 제공하는 연결부재를 이용한 연결이음구조는 위의 원형강관기둥에 적용한 실시예들 이외에 H-형강기둥에도 적용할 수 있다.
예를 들면, 연결부재의 단면형상만 H-형강기둥의 단면에 맞게 변경하면 H-형강기둥에도 본 고안에서 제공하는 연결이음구조를 적용할 수 있다.
한편, 본 고안에서는 기둥과 보의 연결부위에 복합응력이 발생하는 경우 이에 대해 적극적으로 대처할 수 있는 구조를 제공한다.
도 16a 및 16b는 본 고안에 따른 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 대한 또 다른 실시예를 보여주는 정면도이다.
도 16a 및 16b에 도시한 바와 같이, 원형강관기둥(10)의 둘레면에는 원통형 지지판(14a), 4곳의 수직형 연결판(14b) 및 이것의 위아래 배치되는 4쌍의 수평형 연결판(14d)으로 구성되는 연결부재(14)가 용접 부착되고, 상기 연결부재(14)가 갖는 4곳의 수직형 연결판(14b) 및 4쌍의 수평형 연결판(14d)에는 양면의 브라켓(19)를 통해 4개의 H-형강철골보(11)가 볼팅방식 또는 용접방식이나 혼용방식으로 연결된다.
즉, 수직형 연결판(14b)에는 H-형강철골보(11)의 웨브(11a)가 맞대어지게 하고, 위아래 수평형 연결판(14d)에느 H-형강철골보(11)의 각 플랜지(11b)가 맞대어지게 한 다음, 양면에 브라켓(19)을 볼팅 또는 용접하여 연결시킨 구조를 제공한다.
위와 같은 연결구조에서는 수직형 연결판(14b)과 수평형 연결판(14d) 사이에 공간부(20)가 조성되므로 복합응력발생시 보다 효과적인 대처가 가능하게 된다.
즉, 수직형 연결판과 수평형 연결판이 공간부를 사이에 두고 분리되어 있기 때문에 이곳에서는 순수응력만이 발생하게 되고, 지진이나 바람 등의 횡하중이 가해지는 경우에도 수직형 연결판(14b)에 균열발생이 적어 기둥과 보의 연결부위에 대한 견고한 구조적 강성을 발휘할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 건축물 시공시 브라켓타입 및 넌브라켓타입의 분할형 연결부재 또는 보강구조를 이용하는 연결판을 적용한 새로운 구조의 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조는 다음과 같은 장점이 있다.
① 합성기둥 설계시 철근 배근 및 콘크리트 타설 공간의 충분한 확보할 수 있는 동시에 현장 용접을 최소화할 수 있으므로 시공성 및 경제성의 향상을 기대할 수 있다.
② 분할 타입의 연결부재를 채용함에 따라 운반의 용이성을 기대할 수 있다.
③ 지하층 시공의 경우 4곳의 H-형강철골보 연결시공시 모멘트 접합과 힌지 접합의 혼용방식을 채용하여 시공성 향상 및 공기 단축의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (6)

  1. 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 있어서,
    상기 원형강관기둥(10)의 둘레면에 원통형 지지판(14a)과 이곳에서 가로 및 세로방향으로 수평연장되는 4곳의 수직형 연결판(14b)으로 구성되는 연결부재(14)를 용접 부착하고, 상기 4곳의 수직형 연결판(14b)에 각각의 H-형강철골보(11)를 볼팅/용접하여 연결하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조.
  2. 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 있어서,
    상기 원형강관기둥(10)의 둘레면에 원통형 지지판(14a)과 이곳에서 가로 및 세로방향으로 수평연장되는 4곳의 연결빔(14c)으로 구성되는 연결부재(14)를 용접 부착하고, 상기 4곳의 연결빔(14c)에 각각의 H-형강철골보(11)를 볼팅/용접하여 연결하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조.
  3. 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조에 있어서,
    상기 원형강관기둥(10)의 둘레면에 원통형 지지판(14a)과 이곳에서 가로 및세로방향으로 수평연장되는 4곳의 수직형 연결판(14b) 및 이 수직형 연결판(14b)의 위아래에서 공간부(20)를 조성하면서 배치되는 4쌍의 수평형 연결판(14d)으로 구성되는 연결부재(14)를 용접 부착하고, 상기 4곳의 수직형 연결판(14b) 및 4쌍의 수평형 연결판(14d)에 양면의 브라켓(19)을 매개로 각각의 H-형강철골보(11)를 볼팅/용접하여 연결하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조.
  4. 청구항 1 내지 3 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부재(14)는 원통형 지지판(14a)을 축선방향으로 1/2 분할시킨 분할형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조.
  5. 청구항 1 내지 3 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부재(14)의 외측에는 링보강재(17), 철근보강재(18), H-형강철골보(11)와 용접되는 플레이트보강재(15) 중에서 어느 하나가 접합되는 것을 특징으로 하는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조.
  6. 청구항 1 내지 3 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 가로 및 세로방향으로연결되는 4개의 H-형강철골보(11)는 지하층 시공시 2개는 모멘트 접합방식으로 연결되고 나머지 2개는 힌지 접합방식으로 연결되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 원형강관기둥과 H-형강철골보의 연결이음구조.
KR20-2004-0013901U 2004-05-19 2004-05-19 원형강관기둥과 ｈ-형강철골보의 연결이음구조 KR200358912Y1 (ko)

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KR20-2004-0013901U KR200358912Y1 (ko) 2004-05-19 2004-05-19 원형강관기둥과 ｈ-형강철골보의 연결이음구조

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KR101003519B1 (ko) 2010-06-01 2010-12-30 이형훈 기둥, 보 및 슬래브의 접합에 의한 구조물 시공방법
KR101084995B1 (ko) 2009-03-03 2011-11-18 주식회사 젬콘 격자형으로 설치된 강관파일과 결합설치된 중앙연결장치와 이를 이용한 조립식슬래브교 시공방법
KR101335955B1 (ko) 2012-03-16 2013-12-04 주식회사 씨엠파트너스건축사사무소 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥 및 철골보와의 접합구조
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