KR20040016371A

KR20040016371A - 대형 모듈러 유닛을 사용한 고층 건물의 축조

Info

Publication number: KR20040016371A
Application number: KR1020027015629A
Authority: KR
Inventors: 엘. 죠 스칼란; 아서 쥬니어 쉐러
Original assignee: 엘. 죠 스칼란; 쉐러, 린다 해리스
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2004-02-21
Also published as: WO2001090499A1; CN1452678A; US20030041555A1; AU2001263323A1

Abstract

본 발명은 모듈러 고층 건물을 축조하기 위한 방법에 관한 것이다. 건물의 레벨의 부분을 형성한 프리캐스트된 모듈은 기저레벨에서 형성되어, 축조되는 레벨의 위치에서 리프트된다. 프리캐스트된 모듈을 위한 대부분의 마무리 및 테스트 작업은, 안전하고도 저렴한 구조를 마련하도록 기저 레벨에서 수행된다. 상기 건물의 레벨에서의 장소에서, 프리캐스트 모듈은 콘크리트 방사 및 여타의 보강장치와 함께 고착된다.

Description

대형 모듈러 유닛을 사용한 고층 건물의 축조{CONSTRUCTION OF HIGH-RISE BUILDING WITH LARGE MODULAR UNITS}

종래의 방법을 이용한 고층 건물의 축조는 고비용이며 위험한데, 왜냐하면 연속적으로 층들이 건설될 때, 그 작업이 매우 높은 고도에서 수행되어야 하기 때문이다. 벽, 바닥 및 천장을 형성하는 것이 어려운데, 왜냐하면 작업자들이 위험한 환경 하에서 작업을 하여야 하고 그리고 축조에 사용된 비계(scaffolding) 및 폼(form)이 지상 위의 높은 곳으로 올려지고 위치되어야만 할 뿐만 아니라 각 층에서 조립 및 해체되어야 하기 때문이다.

시설물, 문 및 창문을 설치하고 그리고 품질 점검을 하기 위한 마무리 작업은 또한 매우 높은 높이에서 수행되어야만 하므로, 지상에서 수행되는 작업과 비교하면 작업자에게 위험을 야기하고 그리고 작업의 질을 감소시킨다. 따라서 매우 높은 층에서 수행되는 많은 양의 일은 건축의 질의 감소뿐만 아니라 매우 높은 인건비, 고 비용의 보험료 및 장비를 야기한다.

부분적으로 고층에서의 작업의 어려움 때문에, 지진과 태풍과 같은 자연 재해에 대한 건물의 강화는 곤란하다.

발명의 요약

본 발명은 종래 기술의 한계와 불리함에 기인한 하나 이상의 문제점들을 실질적으로 제거한 고층 건물의 축조방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 특징들은 아래의 설명에 기술되어 있고, 그리고 어느 정도 명세서로부터 분명해지거나 본 발명의 실시예에 의해 알 수 있다.

본 발명에 따른 고층 프리캐스트 반복 유닛 구조물을 만드는 새로운 방법은 각 층에 기본적으로 동일한 층 평면을 갖는 아파트(apartment building), 병원, 및 호텔등과 같은 건물의 축조에 특히 매우 적합할 것이다. 본 발명에 따른 방법은 단독 주택(single family residences) 및 저층 아파트에 사용되는 것과 유사하게 정밀-성형(precision-formed) 프리캐스트 모듈러 요소를 사용하며, 그리고 그것들을 결합시켜 최대 강도 태풍 및 지진 수평력을 견딜 수 있도록 완성된 건물의 능력을 대단히 개선시킬 수 있도록 고층 구조물의 층들을 형성한다.

본 발명의 방법에 따르면, 프리캐스트 모듈러 요소는 지표면에서 형성되고, 그리고 셀프 클라이밍 타워 갠트리 크레인(self climbing tower gantry crane)에의해 적소로 올려지고, 그리고 나서 미리 형성된 구조물에 콘크리트 주입으로 견고하게 된다. 이 기술은 종래의 축조 방법보다 뛰어난 몇 가지 장점을 제공한다. 대부분의 작업이 지상에서 행해지기 때문에 건설 중 안전이 더욱 크게 이루어진다. 건물이 더 정밀하게 완성되기 때문에 건축의 품질이 개선된다. 유사하게, 완성된 건물은 더 강해지며 그리하여 더 안전하게 거주할 수 있습니다. 추가로, 본 발명에 따른 시스템은 비용 및 시간을 절감시키는데, 작업의 많은 부분들이 지상에서 이루어지고, 그리고 모듈의 기계화된 캐스팅(mechanized casting)은 실질적으로 종래의 축조 방법보다 더 견고하기 때문이다.

본 발명의 목적과 관련하여 이러한 그리고 다른 장점들을 달성하기 위하여, 구체화되고 그리고 넓게 설명된 바와 같이, 본 발명은 고층 건물 축조의 방법이며, 그리고 건물의 한 레벨(level)의 부분들을 한정하는 지상 레벨 프리캐스트 모듈을 성형하는 단계, 건물의 그 레벨의 위치에 프리캐스트 모듈을 상승시키는 단계, 프리캐스트 모듈이 위치내에 함께 고정되도록 그 레벨의 층에 콘크리트 오버레이 다이아프램(concrete overlay diaphragm)을 공급하는 단계, 및 프리캐스트 모듈의 수직 벽사이의 공간에 콘크리트를 방사하는 단계를 포함한다.

또 다른 면에서, 본 발명은 고층 건물의 모듈러 레벨용 제조 방법으로, 상기 레벨은 플로어(floor)를 구비하며, 플로어에 프리캐스트 모듈을 위치시키는 단계를 포함하여, 상기 프리캐스트 모듈이 건물의 레벨의 일부를 한정하고, 레벨의 추가 부분을 한정하기 위하여 플로어에 추가 프리캐스트 모듈을 위치시키는 단계, 프리캐스트 및 상호간에 인접한 추가 모듈의 연결 수직 벽들사이에 공간을 남기는 단계,모듈 및 추가 모듈의 수직벽들의 통로를 통하여 콘크리트가 통과하도록 플로어에 콘크리트 덮개 격벽을 제공하는 단계, 및 인접한 수직 벽들사이의 공간에 콘크리트를 방사하는 단계를 포함한다.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 예시 및 설명이며 그리고 청구된 본 발명의 추가적인 설명을 제공하려는 의도임을 이해하여야 한다.

관련출원

본 출원은 2000년 5월 19일 출원된 가출원 제60/205,254호 출원의 출원일의 이익을 청구한다.

본 발명은 모듈러(modular) 요소를 이용한 건물 축조에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 지상에서 형성된 프리캐스트(pre-cast) 모듈러 요소를 이용한 고층 건물의 축조에 관한 것이다.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 더 하기 위하여 포함되었으며, 상세한 설명의 일부를 구성하고 협력되며, 본 발명의 실시예를 도시하며, 그리고, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 목적, 장점, 및 원리를 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따라 축조된 40층 건물을 도시하는 투시 입면도이며;

도2는 도1의 건물의 일 예로서의 한 층의 레이아웃(layout) 및 본 발명에 따른 정밀한 캐스팅 폼(casting form)을 도시한 평면도이며;

도3은 본 발명에 따른 건물의 초기 축조 단계의 다이아그램을 도시한 등축의 도면이며;

도4는 본 발명에 따른 건물의 다음 축조 단계의 다이아그램을 도시한 등축의 도면이며;

도5는 날개의 상세 다이아그램을 도시한 등축의 도면이며;

도6은 프리캐스트 모듈의 위치를 도시한 다이아그램이며;

도7은 몇몇 프리캐스트 모듈의 연결을 도시한 평면 상세도이며; 그리고

도8은 프리캐스트 모듈의 간섭 피팅(interference fitting)의 일 실시예를 도시한 다이아그램이다.

본 발명은 고층의 건물, 높은 다층의 건물을 건축하기 위해 바닥 층에 형성된 프리캐스트 유닛을 사용한다. 이러한 공정을 명확하게 예시하기 위해, 본 발명의 시스템에 따른 전형적인 40층 건물의 건축 단계는 도면을 참고로 기술된다.

도 1의 전형에서 나타낸 전형적인 40층 건축물은 일반적인 목적의 바닥층(ground floor)(2). 주거용 39층 또는 그 이상의 층들 및 엘리베이터 시설실 및 소방 및 배관 시설을 위한 여러 큰 물탱크가 있을 41층을 위한 반-층(half-floor)(4)를 포함할 수 있다. 각각 층은 6개의 엘리베이터, 계단 및 복합 시설을 지닌 중심 코어를 갖는다. 각각의 윙(wing)은 1~3개의 침실을 갖는 4개의 아파트로 사용된다. 이러한 예시 건물은 총 624개의 아파트 유닛을 갖는다.

전형적인 건물이 4개의 윙 및 중심 코어 영역을 갖고 있음에도 불구하고, 본 발명에 따른 시스템은 하나 이상의 윙을 지닌 건물을 축조하는데 사용될 수 있다. 본 시스템에 사용하기 위한 주요 요구사항은 각각의 층이 바닥 층에서 형성된 필수적으로 동일한 요소들을 배합하여 형성될 수 있다. 결론적으로, 아파트의 수, 아파트의 배치, 엘리베이터의 수 및 다른 건축 세부사항들은 본 발명의 범위 내에서 다양할 수 있다. 본 시스템은 연속적인 단계로 하기에 기술된다.

단계 1. 부지(site) 준비

건물의 건축은 부지 준비로 시작한다. 부지는 설비 및 기초 하청 업자들이준비할 수 있고, 예를 들어, 건물의 토대를 건설하는 것을 포함한다. 일반적으로, 기초는 두꺼운 매트 기초로 구성되는데, 보다 약한 토양에는 파일 또는 굴착 기둥(drilled shaft)에 의한 지지를 필요로 할 수 있다. 지하 설비 연결은 이 단계에서 적소에 놓는다. 윙(8) 및 코어부(6)에 있어서 기초가 존재한다면 이번 단계에서 형성된다.

단계 2. 정밀한 폼(precision-forms) 조립

본 발명의 전형적인 실시예에 따른 다음 단계는 프리캐스트 모듈을 만들기 위해 사용되는 정밀 폼을 조립하는 단계로 구성된다. 4개의 큰 콘크리트 작업 슬래브(slabs)(10)는 캐스트되고 도 2에서, 나타낸 바와 같이, 건물의 윙 사이에 완성된다. 작업 슬래브(10)가 경화될 때, 8개의 프리캐스트 콘크리트 정밀 폼, 예를 들어, 두 개의 각각의 정밀 폼 A, B, C 및 D는 이러한 큰 콘크리트 슬래브(10)상에 조립된다. 4개의 큰(및 가장 무거운) 모듈, 2개의 A 및 두 개의 B는 중앙에 위치한 자가 상승 타워 갠트리 기중기의 필요한 리프팅 용량을 감소시키기 위해 코어부(6)에 가까이 놓인다. 정밀폼의 크기 및 수는 건물의 각 층의 조립에 필요한 프리캐스트 모듈의 크기에 좌우한다. 바람직한 실시예에서, 정밀 폼은 콘크리트가 경화될 때까지 바람직한 모양으로 콘크리트를 잡고 있는 폐쇄된 위치 및 정밀 폼 및 건물 건축물로 모듈의 장치되거나 직접적인 위치로부터 완성된 프리캐스트 모듈의 제거를 용이하게 하는 열린 위치를 가질 수 있다.

단계 3. 제 1 및 2 층 코어 및 윙 용 캐스팅 콘크리트

제 1 및 2 층 코어부(6) 및 4개의 윙(8)을 위한 콘크리트를 캐스팅하는 것은다음에 일어난다. 이 부분의 작업은 제 1 층 코어부 슬래브의 중심에서 104톤 자가 상승 타워 갠트리 기중기를 설치하고 볼트로 죄어 지지시켜 시작한다. 타워 자가 상승 갠트리 기중기는 예를 들어, 27.4m, 52톤의 비율일 수 있다.

층이 일반적으로 높고 상위 주거용 39층과 배치가 다르기 때문에, 제 1 층(바닥 층)을 형성하고 제 2 층 슬래브과 수직으로 확장하는 건축물이 통상적으로 건설된다. 일반적으로, 바닥 층은 큰 현관 및 로비, 큰 시설실, 및 다른 층에서 발생하지 않는 다른 구조물들을 포함한다. 이런 단계에서, 수직 전단벽(22)이 세워지고 도 3에서 나타낸 것처럼, 윙(8) 및 코어(6)을 위해 캐스트 콘크리트로 버팀기둥을 세운다.

코어부의 수직 전단벽(22) 및 지지대(24)가 경화되는 데로, 필요한 수의 플라잉-폼 테이블(26)은 도 4에서 나타낸 것처럼 코어부(6)에 있어서 2층 슬래브(27)의 캐스팅을 용이하게 하도록 이러한 구조적 요소 사이에서 조립된다. 또한, 2층의 윙(8)의 잔여물에 있어서 층 슬래브(30)은 하기의 층을 위해 지지체를 제공하기 위해 방사된다.

2층 슬래브(27)의 캐스팅에 이어 즉시, 2~3층 코어 전단벽(28)이 준비되고, 실시되자 마자 캐스트된다. 엘리베이터 로비 슬래브는 2차 방사를 통해 나중에 폐쇄되도록, 타워 갠트리 기중기가 위치한 이러한 방사로 인해 폐쇄된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 전체적인 코어부(6)는 다양한 통상적인 기술 및 방법을 사용하는 통상적인 방식으로 건설될 수 있다. 코어부가 계단 및 엘리베이터 샤프트에 있어서 수직 입구를 포함하기 때문에 본 발명의 모듈러 프리캐스트 모듈로 건설되기에는 이상적으로 적합하지 않다. 그러나, 코어(6)는 프리캐스트 모듈을 사용하여 세워질 수 있다.

일반적으로, 코어 영역(6)의 건축은 프리캐스트 모듈이 위치되는 레벨의 앞에 약 2 또는 3 층이여야 한다. 어떤 적절한 건축 방법도 코어부(6)를 세우는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라잉 폼(26)이 사용된다면, 코어부(6)의 층들의 건축에 있어서 3일간 순환 시간이 기대될 수 있다, 이러한 코어의 순환 시간은 건물이 얼마나 빨리 건축될 수 있나를 결정하는 제한 요인이 된다.

일단 제 2 층 코어 슬래브(27)을 쏟아지면, 플라잉-폼 테이블(26)은 3 층을 캐스트하도록 준비하기 위해 제 2 층 코어 슬래브(27)의 상부에서 이동된다. 도면에서 나타나지 않지만, 제 3 층 코어 슬래브 콘크리트는 제 2 층 코어 슬래브(27)과 유사한 방법으로 플라잉-폼 테이블(26)을 사용하여 캐스트된다. 플라잉-폼 테이블(26)이 수직 지지체(24) 및/또는 전단벽에 첨부되기 때문에, 연속적인 층을 쏟아내기 전에 경화하도록 층 슬래브를 기다릴 필요가 없다. 바람직한 실시예에서, 플라잉-폼 테이블(26)은 층 슬래브가 쏟아지기 전에 제거를 용이하게 하기 위해, 지주(24) 및/또는 전단벽에 확정적인 잭상에 장착될 수 있다.

플라잉-폼 테이블(26)로 층 슬래브를 형성하는 동안, 프리캐스트 모듈(31)을 세우기 위한 정밀 폼은 바닥 레벨에서 준비될 수 있다. 일단 정밀 폼 A, B, C 및 D가 준비되면, 제 1 여덟개의 프리캐스트 정밀-폼 모듈(31)을 캐스트 하는 것이 시작될 수 있다. 본 발명을 따른 다른 실시예에서, 건축 계획에 필요한 거첨럼, 여덟개보다 다른 다수의 프리캐스트 모듈이 형성될 수 있다.

제1세트 프리캐스팅 정밀 성형 모듈의 제조 및 캐스팅 사이클

8개의 정밀 폼들은 매일 모듈(31)을 각각 생성한다. 각 모듈(31)은 다른 형태(예를들면, 정밀 폼 A,B,C 및 D로 제조된 각각의 두 개)일 수 있으며, 바람직하게는 이른 아침부터 오후까지 하기 작업을 수행하는 전용 작업자(crew)를 갖는다. 이 작업들은 프리캐스팅 모듈(31)을 성형하기 위한 정밀 폼을 제조하도록 설계되고, 폼이 준비되었을 때 프리캐스팅된 모듈(31)이 구성된다.

작업들로는 하기를 포함한다.

a) 정밀 폼 표면 및 부품에 대한 세척, 윤활유 공급 및 폼 이형오일을 도포하여 정밀 폼의 유지수행;

b) 후에 기술되는 바와 같이, 콘크리트의 유동을 용이하게 하기 위한, 폼에 대하여 건웨일 블록아웃, 와플 패널 및/또는 스터드 스트립의 고정

c) 도 6에 도시된 바와 같이, 폼 코어의 외부벽에 대하여 문과 창문 프레임을 고정시켜 모듈에 대하여 비틀림 강성을 제공하도록 문 프레임에 저급 강철 클로쥬어 지주 또는 포우어드 가로대를 제공.

d) 내부코어와 외부를 백 폼 쟈켓 사이의 개구에 있는 폼을 와이어 메쉬와 보강 스틸을 위치시켜 고정.

e) 전기선, 배전박스 및 다른 부품들을 고정.

f) 봉함전에 부품 정밀 폼의 조립체를 검사, 승인 및 수정.

g) 예를들면, fc'=4000 psi 및 fc'=6000 psi 사이의 콘크리트로 폼을 클로징 및 캐스팅;

h) 콘크리트 유동을 돕기 위해 진동 및 끝손질을 행함;

i) 후속일 마다 예를 들면 약 fc'=2800 psi의 이형강도를 얻기 위해 콘크리트를 경화;

j) 폼을 개방하고 경화 성분으로 폼을 세척, 러빙 및 스프레이;

k) 창문을 완성, 밀폐 및 시험;

l) 승인된 경우 각 프리캐스팅 모듈(31)을 검사 및 공개;

m) 프리캐스팅 모듈(31)을 타워 크레인(20)으로 작동층의 레벨로 끌어올림.

상기와 같이 수행된 작업들은 예시적인 것이다. 특정 순서 및 다양한 작업의 필요성은 건축되는 건물의 특정 요건에 따라 달라질 수 있다. 프리캐스팅된 모듈은 도4에 도시된 바와 같이 4개의 사이드(33) 및 하나의 지붕(64)과 같은 5개의 면을 가질 수 있다.

대부분의 프리캐스팅 모듈(31)에 대한 제조 및 검사는 지상에서 수행되기 때문에 작업자들은 훨씬 안전한 환경에서 작업할 수 있고 보다 우수한 최종 제품을 얻으면서도 보다 효율적으로 작업할 수 있다. 완성된 작업의 검사도 보다 용이하고 보다 철저하여 건물의 질을 개선시킨다. 또한, 중요하게는 건축이 보다 빠르게 진행되고 다른 가능한 방법보다 적은 비용이 소요된다.

단계5. 2층 슬래브상의 모듈(C,D)의 위치에 배치하기

갠트리 크레인(20)에 의하여 적소에 올려진 제1 모듈은 도5에 나타난 위치에 배치된 두 개의 C 및 D 모듈이다. 이들 모듈은 윙(wing)의 말단부를 차지한다. 구조 레이저 측정점(construction laser survey point)(35)은 타워 갠트리크레인(20)에 의하여 프리캐스트 모듈(31)의 정확한 배치를 조종하기 위하여 사용된다. 정확한 배치 및 측정점(35) 수는 건물의 특정 계획에 따라서 변화할 수 있다. 또한, 주요 구조 기준점(major construction control point)(36)이 도5에 나타난 각각의 외부 건물 모서리에 설치될 수 있다.

주요 구조 기준점(36)에서, 각각의 프리캐스트 모듈에는 특수한 강화 기둥(column)(38)이 설치될 수 있다. 이들 기둥(38)의 목적은 과도한 바람 하중이 있는 동안에 인장력이 구조물의 이들 가장 외부 점을 따라서 형성하는 것을 막는 것이다. 각각의 기둥(38)은 매입된 중공 덕트(embedded hollow duct)(40)를 가질 수 있고, 그것 내에, 고강도 강 도웰(steel dowel)(42)을 가질 수 있다. 예컨대, 도웰(42)은 나사형 1.25˝직경 강화 강철 막대일 수 있다. 각각의 프리캐스트 모듈(31)은 위치로 서서히 내려지므로, 도웰(42)은 이전 저층(prior low level)의 상판으로부터 예컨대, 기계적 나사형 슬리브(sleeve)를 통하여 나오는 대응하는 정렬된 도웰에 연결된다.

변형적인 또는 추가적인 타이(tie)가 포스트텐셔닝 강철 텐던(post-tensioning steel tendons)으로 사용될 수 있다. 제2층의 구조에 있어서, 종단부 정착장치(dead-end anchorage)는 도6에 나타난 것들과 유사하게 포스트텐셔닝 단부 앵커점(end anchor points)(44)에서 지층 슬래브(ground floor slab)에 고정된다. 강철 텐던은 외부 모서리에서 층들(floors)을 함께 결합시키는 수직 인장력을 제공한다. 재킹(jacking)은 건물 진행에 따라서 각각의 새 층에서 일어난다.

건물 코드 또는 자연 조건이 요구한 바와 같지 않는 이용에 관하여,기둥(38) 및 강철 텐던은 생략될 수 있다. 기둥 및 강철 텐던은, 함께 또는 각각, 완성된 건물에 지진, 허리케인 및 다른 현상에 의해 부가되는 측면 하중을 견딜 수 있는 부가적인 힘을 제공한다.

각각의 모듈 C 및 D는 도6에 나타난 바와 같이 그것들의 전단 벽(33)의 바닥을 따라 형성된 개구(50)를 가지도록 설계된다. 이들 개구(50)는 데크(deck)로부터 물을 배수하기 위하여 배에 사용되는 것과 유사하기 때문에 또한 “건웨일(gunwales)"로서 인용된다. 이들 건웨일(50)의 목적은 전단 벽(33)을 통하여 각 층의 모든 모듈 사이에 콘크리트의 자유로운 유동을 제공하는 것이다. 예컨대, 윙(8)의 층을 형성하는 모든 프리캐스트 모듈이 설치되면, 프리캐스트 모듈과 공통 층을 함께 접합하기 위해 콘크리트 오버레이 다이어프램(concrete overlay diaphragm)이 그 층에 주입될 수 있다. 건웨일(50)은 윙(8)의 모든 모듈 사이에 콘크리트의 자유로운 유동을 허용한다. 대부분의 경우에 있어서, 이것은 단지 하나의 윙을 덮는 방사(pour)라기보다는 오히려 모든 윙과 코어(core)를 함께 연결하고 결합하도록 고안된 단일 방사(pour)일 것이다. 또한, 건웨일의 크기 및 위치는 특정한 건물 디자인에 의하여 결정될 것이다.

각각의 모듈 C 및 D에 사용되는 다른 특별한 특징은 도8에 나타난 바와 같이 벽 및 층 와플(waffles)(53)들의 사용이다. 이들 톱니모양 표면 또는 와플(53)에는 각 층의 모든 모듈의 전단 벽(33)을 고정시키기 위하여 슬래브 오버레이(30)가 제공된다. 와플 효과는 정밀 형태의 외부 재킷(jacket)에서 수직 리브(ribs) 또는 수직 및 수평 그리드(grids)를 형성함으로써 전단 벽(33) 상에서 달성될 있다. 이들다양한 요소 사이에 압력의 유동은 이들 기계적 연결에 의해 강화된다.

변형 연결 메카니즘은 도6에 나타난다. 스터드 스트립(stud strips)(52)은 내부 벽(33) 및 모듈의 루프 패널(roof panel)을 따라서 각각의 모듈(31) 상에 제공된다. 이들 스터드 스트립(52)는 각각의 연속적인 모듈을 이미 설치된 구조물의 레스트(rest)에 기계적으로 결합하도록 한다. 콘크리트 오베레이가 주입된 후에 프리캐스트 모듈과 층 슬래브(30)의 강한 연결이 만들어질 수 있도록, 스터드 스트립(52)은 예컨대, 이전의 하부 층으로 형성된 슬래브에 고정된다. 그것들의 작용은 전술한 와플 표면의 작용과 같다.

벽 또는 층 와플(53) 및 스터드 스트립(52)에 부가하여, 다른 형태의 알려진 간섭 피팅(interference fittings)이 전단 벽(33)과 상판(30) 사이 연결을 강화하기 위하여 사용될 수 있다.

단계6. 2층 슬래브상에 모듈(A, B)들을 정위치 시키기

일단 프리캐스트 모듈(C,D)들이 적절히 위치되면, 프리캐스트 모듈(A,B)들이 승강되고 상기한 것과 동일한 절차로 적소에 놓여진다. 모듈(C,D)과 같은, 프리캐스트 모듈(C,D)들은 정밀한 형태를 갖는 산물이 이루어짐에 따라 롤링 베이스(rolling basis)상에 준비된다. 모듈(A,B)들이 도 5 및 7에 도시된 바와 같이, 모듈(C,D)들로부터 내부에 위치될 수 있다. 프리캐스트 모듈(A,B)들은 공유되는 전단벽(shear-wall)(60)을 통해 코어 영역(6)에 인접될 것이다. 2층을 형성하는 모듈(A,B)들은, 코어(6)를 구성하기 위해 사용된 플라잉-폼(flying-form) 테이블(26)들이 2층 슬래브로부터 제거된 이후에만 적소에 위치되고 3층 슬래브의캐스팅을 준비하기 위해 다음 상부층으로 이동된다.

단계7. 제2세트의 8 모듈들을 적소에 위치시키기

동일한 공정이 건물의 모든 윙(8)들에 대해 수행된다. 프리캐스트 모듈(A,B,C,D)들이 필요에 따라 형성되고, 이들이 준비됨에 따라 2층 슬래브(30)상의 적소로 옮겨진다. 각각의 윙(8)에 대해, 모듈(C,D)들이 먼저 위치되고, 이어 모듈(A,B)들이 위치된다.

프리캐스트 모듈(A,B,C,D)들이 2층 슬래브(30)상에 정위치될 때, 도7에 도시된 공간(62)들이 모듈들의 프리캐스트 수직 전단 벽(33)들 사이에 개방된 채로 남겨진다. 이런 공간(62)들은 구조의 강도를 증가시키기 위해, 이하 기술되는 추후 단계에서 충전될 것이다.

단계8. 2층 슬래브를 위해 콘크리트 오버레이 다이아프램을 캐스팅하기

모든 프리캐스트 모듈(A,B,C,D)들이 적소에 위치되면, 조립은 캐스팅 오버레이 또는 다이아프램을 수용할 준비가 된다. 전체 2층 슬래브(30)는, 코어(6)와 4개의 윙(8)들을 애워싸는 콘크리트로된 단일 캐스트를 수용하도록 준비된다. 모든 모듈 벽들의 바닥 내부 코드를 따라 있는 건웨일(gunwale)(50)은, 상기된 바와 같이, 캐스트 동안 콘크리트의 자유 유동을 허용한다. 이런 방식으로, 전체 층의 모든 윙(8)들을 형성하는 프리캐스트 모듈들이 콘크리트로 함께 이어 붙여지고 또한 중심부(6)에 이어 붙여진다. 적절한 건물 규정에 따라, 콘크리트는 구조용 강 리바(rebar) 또는 철망 및/또는 철 직물(wire fabric)을 가지고 강화될 수 있다. 주입된 콘크리트의 정밀한 레벨링은 예를 들면, 측정 도구로서 통상적인 레이저 기준 빔을 사용하여 달성될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 프리캐스트 모듈(31)의 비틀림 강성을 증가시키기 위해 문 개방구들에 사용된 가로대(51)들은 주입된 콘크리트 다이아프램의 깊이와 동일한 높이를 가질 수 있다. 이것은 완성된 유닛의 매끄러운 바닥, 및 레벨을 형성하는 모든 프리캐스트 모듈(31)들의 강한 고정(anchoring)을 보장한다.

코어(6) 및 윙(8)들의 모든 프리캐스트 모듈들을 함께 결합하기 위해서, 매입된 포스트-텐셔닝 강 철근(tendon)들은 모듈(A,B)들을 통해서 그리고 그 하부로 포스트 텐셔닝 앵커 포인트(44)들에서 외부 모듈(C,D)들로부터 코어 전단벽(60)들 속으로 앵커링될 수 있다. 통상적인 포스트-텐셔닝 잭 위치들은, 예를 들면, 승강기 통로 벽(예를 들면, 10"두께의)들 내부가 될 수 있다. 강 철근들은 코어부(6)와 윙(8)들 사이에 수평 장력을 제공한다.

포스트-텐셔닝 철근들은 통상적으로 오버레이 콘크리트 다이아프램이 f_c'의 70%까지 경화될 때 응력을 받는다. 철근들은 예를 들어, 부식으로부터 철근을 보호하기 위해 인장된 이후 그라우팅(grouted)되는 유연성 금속 덕트내에 집어넣어질 수 있다. 응력이 시간 의존적이기 때문에, 강 철근 및 콘크리트 오버레이 둘 모두 계속되는 응력하에서 변형될 수 있다. 수분의 상실로 인한 콘크리트의 수축량은 보다 고 강도의 콘크리트를 사용하여 그리고 감수 혼합물(water-reducing admixtures)(초가소성제(superplasticizers)) 및 슬래그의 사용을 통해 보상될 수 있다. 강은 응력 감퇴를 현저하게 감소시키기 위해 안정된 고 강도 타입이다.

포스트-텐셔닝 단계는 선택 단계일 수 있다. 그래서, 이러한 단계는 건물의 추가적인 강도가 지진 활성 장소같은 곳에서 요구될 때 사용될 수 있지만 다른 적용들에서는 생략될 수 있다.

단계9. 2층 이외의 다른 층들에 대한 다양한 오버레이 공정.

모든 모듈(31)들이 완전한 지붕 슬래브(64)를 구비한 정밀한 형태로 형성된다. 통상적으로 약 4" 내지 5" 사이의 두께를 가지는, 이런 지붕 슬래브(64)는 단계 8에 기술된 오버레이상에 주입되는 "폼(form)"으로 작용한다. 필요한 강도를 감소시켜 프리캐스트 모듈들의 중량을 감소시키기 위해, 그리고 오버레이 동안 지붕의 편향을 배제하기 위하여, 임시 지주들이 오버레이를 위한 콘크리트의 캐스팅 이전에 중요 위치들에 위치될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어, 구조체의 유한 요소 분석이 구조체의 모든 부분들의 예상 편향을 예측하기 위해 모듈들상에서 시행될 수 있다. 편향에 대한 지식은 임시 지주의 정밀한 배치를 허용한다.

단계10. 타워크래인 세우기

2층은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 단계 8 및 9에서 캐스트이지만, 별도의 크루들(crews)은 코어 전단 벽(28)을 4층 수준으로 진행시킬수 있으며 2층 슬래브(27) 코어와 유사한 코어를 위한 3층 슬래브를 형성시킬 수 있다. 타워 크래인(20)은 한 레벨 정도 위로 재위치될 수 있고 2층과 3층 코어 슬래브들 사이의 승강기 전단 벽들에 볼트고정될 수 있다.

변형 실시예에서, 충분히 높은 타워 슬라이딩-거푸집(sliding-sheath)이 사용되는 경우, 타워 크래인(20)을 세우는 것은 6층 내지 10층에서만 이행되어 노동 및 시간을 감소시킬 수 있다.

단계11. 모듈 위치시키기, 오버레이 캐스팅 및 코어 진전의 순환을 반복하기

상기된 작업의 순환이 축조되어야할 층들이 존재함에 따라 수차례 반복될 수 있다. 상기 건물의 실시예에서, 절차가 40층까지 계속된다. 41층은, 주거층들과 상이한 경우 통상적으로 축조될 수 있다.

상기된 바와 같이, 모듈(A,B,C,D)들은, 도7에 도시된 바와 같이, 공간(62)이 수직 프리캐스트 벽(33)들 사이에 개방된 채로 남겨지도록 현재 층의 층 슬래브상에 위치된다. 각각의 연속적인 레벨의 플로어에 대한 콘크리트 오버레이가 캐스트일 때, 콘크리트는 또한 이전의 낮은 레벨의 이런 공간들(62)에 유입된다. 그래서,공간(62)들은 콘크리트로 충전되어, 프리캐스트 모듈(A,B,C,D)들을 함께 시멘트결합시키고 그 구조체의 강도를 크게 증가시킨다.

프리캐스트 모듈(31)들의 수직 벽(33)들 사이의 공간(62)들을 충전하는 단계는, 바람직한 실시예에서, 연속적인 층 다이아프램 오버레이의 주입과 독립적으로 이행될 수 있다. 이런 단계는 주요 구조적 중요성을 가지는 윙(8)들의 내부 전단 벽들을 형성하고 완성된 구조의 큰 강도에 공헌한다. 통상적으로, 이런 단계는 상기 층에 대한 콘크리트 격벽을 주입하기 이전에 수행될 수 있다. 본 발명에 따라 상기 고층 건물을 축조하기 위한 방법은 구조에 대한 다수의 주요 개선점들을 낳는다.

예를 들면, 방법은 바람 및 지진 활동으로 인한 측방향 부하에 대항할 수 있고 바람의 부하하에서 보다 조금 측방향으로 표류를 나타낼 수 있는 더 강성의 건물을 생성한다. 건물은 낮은 고유 진동수 및 지진에 저항하는데 유용한 보다 높은 임계 감쇠를(critical damping) 가진다.

본 발명에 따른 방법의 이점은, 통상적인 방법들의 경우 5내지 10일인데 비해 매 3일 마다 한층이 완료되는 보다 빠른 완료 시간들 및 보다 안전한 작업 환경이다. 예를 들면, 방법은 외부 벽들, 창문 밀봉, 초벌칠, 페인팅, 및 가장 다른 축조 및 검사 작업들이 지면에서 이행되기 때문에, 외부 비계에 대한 필요성이 없어졌다.

감소된 재료낭비, 낮아진 보험비, 보다 안전한 작업 환경, 보다 낮아진 사고율, 및 보다 빠른 완료시간들로 인해 실질적인 비용 절약이 또한 달성된다. 작업자들이 거의 모든 작업을 지면에서 이행할 수 있고 품질을 체크하고 교정을 지도하는 관리자들도 또한 지면에서 작업할 수 있기 때문에, 통상적인 방법들에 비해 보다 높은 품질의 축조가 달성될 수 있다. 지면에서의 정밀한 캐스팅은, 각각의 캐스트가 다른 캐스트들의 기계적 복제품이기 때문에, 모든 캐스트를 사용하여 극히 정밀한 치수 및 표면들을 생성한다. 적절한 마감을 충족시키기 위해 조정이 거의 또는 아예 필요없다.

당업자들은 다양한 수정 및 변형들이, 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고, 본 발명의 구조 및 방법으로 만들어 질 수 있음을 인지할 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항들 및 그와 등가의 것들의 범위내에서 이들이 이루어 진다면본 발명의 수정 및 변형을 본 발명이 포함함을 의도한다.

Claims

기저 레벨에서 건물의 레벨의 일부를 구획하는 프리캐스트 모듈을 형성하고,

상기 건물의 레벨 상의 설정 위치에 상기 프리캐스트 모듈을 리프트하며,

상기 프리캐스트 모듈이 설정 위치에 함께 유지되도록, 상기 레벨의 플로어 상에 콘크리트 오버레이 다이아프램을 방사하고,

상기 프리캐스트 모듈의 수직벽들 사이의 공간에 콘크리트를 방사하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 건물의 설정 레벨에 대하여 상기 형성 단계, 리프팅 단계 및 방사 단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 건물의 코어부를 구성하고, 이 코어부를 전단의 벽에 의해 상기 레벨에 접속되는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈을 리프트하기 위해 상기 코어부에 타워 갠트리 크레인을 조립하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 건물의 기초 및, 기저 레벨 즉, 2층 레벨의 플로어로서 채용된 루프 부위를 갖는 기저 레벨을 구축하는 예비 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 건물의 인접 레벨에 배치된 추가의 해당 프리캐스트 모듈 내에 형성된 추가의 수직 보강 기둥(column)에 접속하기 위해, 상기 프리캐스트 모듈의 설정 포인트에 수직의 보강 기둥을 형성하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 수직의 보강 기둥들과 상기 추가의 수직의 보강 기둥들 사이에 나사가공 스틸 도웰(dowel)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 건물의 인접 레벨 상에 배치된 추가의 프리캐스트 모듈에 상기 프리캐스트 모듈의 아우터 코너를 수직향으로 연결하는 포스트-텐셔닝 텐던(tendon)들을 탑재하는 것을 추가 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 3 항에 있어서,

최외 프리캐스트 모듈을 상기 건물의 코어부에 수평향으로 연결하는 포스트-텐셔닝 스틸 텐던들을 탑재하는 것을 추가 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

기저 레벨에서 상기 프리캐스트 모듈을 마련하도록 사용되는 상기 건물의 정밀 폼에 인접하여 조립하고, 상기 정밀 폼 내에 콘크리트를 캐스팅하며, 상기 정밀 폼(forms)으로부터 상기 프리캐스트 모듈을 양생한 이후 탈거하는 것을 추가 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 10 항에 있어서,

콘크리트를 캐스팅하기 이전에, 건웨일(gunwale) 블록, 와플 패널들, 스터드 스트립들, 도어 프레임들, 창 프레임들 및, 보강 요소 중 적어도 하나를 상기 정밀 폼 내에 배치시키는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 10 항에 있어서,

콘크리트를 캐스팅하기 이전에 상기 정밀 폼 내의 전기 배선 및 배관 접속체를 배치하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 10 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈의 비틀림 강도를 증대하도록, 상기 프리캐스트 모듈에 적어도 하나의 가로대(cross piece)를 고착하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 10 항에 있어서,

상기 콘크리트를 양생 후, 상기 프리캐스트 모듈을 마무리 및 검사하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 10 항에 있어서,

상기 콘크리트를 양생 후, 상기 프리캐스트 모듈의 창들을 완료 및 테스팅하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈의 해당 레벨이 개시되기 이전에, 각각의 코어 레벨이 실질적으로 완료되도록, 상기 코어부의 추가의 코어 레벨들을 구성하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 추가의 코어 레벨까지 자가 상승 타워 갠트리(gantry) 크래인을 세우는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

프리캐스트 모듈로 형성된 상기 레벨 이상으로 상기 건물의 최고 레벨을 구축하는 것을 추가 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 공간에 콘크리트를 방사하는 단계는, 인접한 프리캐스트 모듈이 설정 위치에 리프트되면, 상기 수직 벽들 사이에 잔존하는 상기 공간 내에 콘크리트를 강제하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈의 수직 벽들 전체에 걸쳐 콘크리트가 유동하도록 하는 유통로를 제공하고, 상기 모든 프리캐스트 모듈 내로 상기 유통로를 통해 콘크리트가 자유롭게 관류하도록 상기 콘크리트 오버레이 다이아프램을 방사하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 20 항에 있어서,

상기 콘크리트 오버레이 다이아프램을 방사하기 이전에, 상기 플로어에 인접하는 와이어 패브릭, 와이어 메쉬 및 적어도 하나의 스틸 리바(rebar)로된 보강부재를 배치하는 것을 추가 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 20 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈의 수직 벽들과 상기 콘크리트 오버레이 다이아프램 사이에 간섭 접속체(interference connections)를 제공하는 것을 추가 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈의 위치설정을 제어하도록 레이저 조사 포인트들을 설정하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 건물의 일련의 고도의 레벨에서 상기 콘크리트 오버레이 다이아프램을 방사하기 이전에, 상기 프리캐스트 모듈의 천장 부분을 버팀목으로 보강(shoring)하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 건물의 설정 개수의 날개들을 구성하도록 상기 형성단계, 리프팅단계 및 방사단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 축조방법.
플로어를 갖는 레벨의 고층 건물의 모듈 레벨 구축 방법에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈이 상기 건물의 레벨의 부위를 구획하도록 상기 플로어 상에 프리캐스트 모듈을 탑재하고,

상기 프리캐스트 모듈의 그리고 상호 인접한 추가의 모듈의 인접하는 수직 벽들 사이의 잔존 공간을, 상기 레벨의 추가 부위에 구획하도록 상기 플로어 상에 추가의 프리캐스트 모듈을 탑재하며,

상기 모듈과 추가의 모듈들의 수직 벽들 내의 유통로들을 통해 상기 콘크리트가 유동하도록, 상기 플로어 상에 콘크리트 오버레이 다이아프램을 방사하고,

인접하는 수직 벽들 사이의 공간에 콘크리트를 방사하는 것을 특징으로 하는 고층 건물 모듈 레벨 구축 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈들과 추가의 프리캐스트 모듈들 중 어느 하나의 모듈과, 상기 건물의 코어부 사이에 포스트-텐셔닝 텐던들을 부착하는 것을 추가 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 콘크리트 오버레이 다이아프램을 방사하기 이전에 상기 플로어에 인접한 금속 보강재를 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,

인접 레벨을 형성하는 모듈들의 해당 코너들에 추가의 프리캐스트 모듈들과 상기 프리캐스트 모듈의 코너들을 수직향 연결하는 것을 추가 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 수직 벽들과 상기 콘크리트 오버레이 다이아프램 사이에 간섭 피팅(fitting)들을 형성하는 것을 추가 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈과 추가의 프리캐스트 모듈들을 정확하게 탑재하도록 레이저 조사 포인트들을 구획하는 것을 추가 특징으로 하는 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 프리캐스트 모듈과 추가의 프리캐스트 모듈들의 설정 코너들에서 수직의 보강 기둥을 형성하고, 상기 수직의 보강 기둥의 말단에 금속 도웰을 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 간섭 피팅을 형성하는 것은 스터드 스트립, 월(wall) 와플 및 플로어 와플(waffles) 중 적어도 하나를 제공함을 특징으로 하는 방법.