국토의 효율적인 사용을 위해 우리나라는 한국 특유의 공동주택을 건설해 왔으며 공동주택은 현재 국내 주거건물의 50%이상을 차지하며, 특히 대도시 지역에는 공동주택 거주자의 비율이 80%를 넘어서고 있다. 우리나라에서는 층고 확보에 유리하고, 공동주택의 공사비가 상대적으로 저렴한 이유로 벽식 구조체를 채택하여 현재까지도 널리 적용되고 있다. 그러나 최근 들어 노후화된 공동주택이 증가하고, 거주자의 생애주기 또는 가족구성원의 변화 등으로 공간 재구성을 위한 리모델링 필요성이 대두되고 있는 실정이지만, 벽식 공동주택의 경우 리모델링 시 가변성 확보가 어렵고 구조부재에 비해 수명이 짧은 설비시설의 매설로 인하여 리모델링의 한계에 봉착하고 있는 실정이다. 이에 따라 구조물의 수명은 충분히 남아 있음에도 불구하고 건물전체를 철거하고 재건축을 시행하는 초유의 사태들이 발생하고 있다. 정부는 이와 같은 문제 해결의 일환으로, 구조체의 손상 없이 가변형 및 리모델링이 가능한 기둥식 구조를 공동주택에 적용할 경우 용적률과 높이 제한을 20% 완화 시켜주는 인센티브 제도를 시행하고 있다. 하지만 무량판구조, 철근콘크리트라멘구조 등의 기존 기둥식 구조시스템은 개구부설치문제, 층고 증가 등 여러 가지 제약으로 인해 실제 적용에 많은 어려움이 따르고 있는 실정이다. 또한 주택성능등급제, 친환경건축시행강화, 건설원자재 가격상승, 후분양제도의 시행 등으로 주택공급자는 품질향상은 물론 원가절감과 공기단축 등의 압박을 받고 있어, 기존 공법을 개선하기 위한 대안이 요구되고 있다.
이와 같은 문제의 해결을 위해 가변형과 리모델링이 자유로운 새로운 개념의 친환경적인 ...
국토의 효율적인 사용을 위해 우리나라는 한국 특유의 공동주택을 건설해 왔으며 공동주택은 현재 국내 주거건물의 50%이상을 차지하며, 특히 대도시 지역에는 공동주택 거주자의 비율이 80%를 넘어서고 있다. 우리나라에서는 층고 확보에 유리하고, 공동주택의 공사비가 상대적으로 저렴한 이유로 벽식 구조체를 채택하여 현재까지도 널리 적용되고 있다. 그러나 최근 들어 노후화된 공동주택이 증가하고, 거주자의 생애주기 또는 가족구성원의 변화 등으로 공간 재구성을 위한 리모델링 필요성이 대두되고 있는 실정이지만, 벽식 공동주택의 경우 리모델링 시 가변성 확보가 어렵고 구조부재에 비해 수명이 짧은 설비시설의 매설로 인하여 리모델링의 한계에 봉착하고 있는 실정이다. 이에 따라 구조물의 수명은 충분히 남아 있음에도 불구하고 건물전체를 철거하고 재건축을 시행하는 초유의 사태들이 발생하고 있다. 정부는 이와 같은 문제 해결의 일환으로, 구조체의 손상 없이 가변형 및 리모델링이 가능한 기둥식 구조를 공동주택에 적용할 경우 용적률과 높이 제한을 20% 완화 시켜주는 인센티브 제도를 시행하고 있다. 하지만 무량판구조, 철근콘크리트라멘구조 등의 기존 기둥식 구조시스템은 개구부설치문제, 층고 증가 등 여러 가지 제약으로 인해 실제 적용에 많은 어려움이 따르고 있는 실정이다. 또한 주택성능등급제, 친환경건축시행강화, 건설원자재 가격상승, 후분양제도의 시행 등으로 주택공급자는 품질향상은 물론 원가절감과 공기단축 등의 압박을 받고 있어, 기존 공법을 개선하기 위한 대안이 요구되고 있다.
이와 같은 문제의 해결을 위해 가변형과 리모델링이 자유로운 새로운 개념의 친환경적인 MHS 복합구조 시스템, Green Frame 공법 등이 제안되었으며, 실험과 해석을 통해 구조적 안전성이 입증되었다. 이는 철골조 대비 10%의 층고를 낮출 수 있으며, 친환경적인 장점을 가지고 있다. 그러나 비효율적인 형강의 크기와 배치로 인하여 과다한 배근 및 형강이 발생되며, 실제 현장 적용 시 단부접합부의 시공이 까다로워 시공성이 좋지 않은 보완점이 필요한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 Green Frame을 개선한 골조 시스템인 OCF (Optimized Composite Frame)를 제시하고, 현장 사례분석을 바탕으로 기존 벽식공법과의 비교를 통한 경제성분석을 수행하였다.
결과적으로 기존 벽식 공동주택에 대비하여 OCF를 적용한 공동주택의 물량, 공사비, 생산성, 건축비를 비교 분석하여 OCF 공동주택의 공사비가 기존 벽식 공동주택과 비교하여 경제적임을 입증하였다. 또한 철근과 철골의 사용량을 최소화함으로써 CO2 발생을 최대한 억제하고, 지속가능한 장수명 건축물로 리모델링 및 가변형의 건축이 가능하게 됨으로써 철거에 의한 건설폐기물 및 CO2 발생을 최소로 억제할 수 있을 것으로 기대된다.
국토의 효율적인 사용을 위해 우리나라는 한국 특유의 공동주택을 건설해 왔으며 공동주택은 현재 국내 주거건물의 50%이상을 차지하며, 특히 대도시 지역에는 공동주택 거주자의 비율이 80%를 넘어서고 있다. 우리나라에서는 층고 확보에 유리하고, 공동주택의 공사비가 상대적으로 저렴한 이유로 벽식 구조체를 채택하여 현재까지도 널리 적용되고 있다. 그러나 최근 들어 노후화된 공동주택이 증가하고, 거주자의 생애주기 또는 가족구성원의 변화 등으로 공간 재구성을 위한 리모델링 필요성이 대두되고 있는 실정이지만, 벽식 공동주택의 경우 리모델링 시 가변성 확보가 어렵고 구조부재에 비해 수명이 짧은 설비시설의 매설로 인하여 리모델링의 한계에 봉착하고 있는 실정이다. 이에 따라 구조물의 수명은 충분히 남아 있음에도 불구하고 건물전체를 철거하고 재건축을 시행하는 초유의 사태들이 발생하고 있다. 정부는 이와 같은 문제 해결의 일환으로, 구조체의 손상 없이 가변형 및 리모델링이 가능한 기둥식 구조를 공동주택에 적용할 경우 용적률과 높이 제한을 20% 완화 시켜주는 인센티브 제도를 시행하고 있다. 하지만 무량판구조, 철근콘크리트라멘구조 등의 기존 기둥식 구조시스템은 개구부설치문제, 층고 증가 등 여러 가지 제약으로 인해 실제 적용에 많은 어려움이 따르고 있는 실정이다. 또한 주택성능등급제, 친환경건축시행강화, 건설원자재 가격상승, 후분양제도의 시행 등으로 주택공급자는 품질향상은 물론 원가절감과 공기단축 등의 압박을 받고 있어, 기존 공법을 개선하기 위한 대안이 요구되고 있다.
이와 같은 문제의 해결을 위해 가변형과 리모델링이 자유로운 새로운 개념의 친환경적인 MHS 복합구조 시스템, Green Frame 공법 등이 제안되었으며, 실험과 해석을 통해 구조적 안전성이 입증되었다. 이는 철골조 대비 10%의 층고를 낮출 수 있으며, 친환경적인 장점을 가지고 있다. 그러나 비효율적인 형강의 크기와 배치로 인하여 과다한 배근 및 형강이 발생되며, 실제 현장 적용 시 단부접합부의 시공이 까다로워 시공성이 좋지 않은 보완점이 필요한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 Green Frame을 개선한 골조 시스템인 OCF (Optimized Composite Frame)를 제시하고, 현장 사례분석을 바탕으로 기존 벽식공법과의 비교를 통한 경제성분석을 수행하였다.
결과적으로 기존 벽식 공동주택에 대비하여 OCF를 적용한 공동주택의 물량, 공사비, 생산성, 건축비를 비교 분석하여 OCF 공동주택의 공사비가 기존 벽식 공동주택과 비교하여 경제적임을 입증하였다. 또한 철근과 철골의 사용량을 최소화함으로써 CO2 발생을 최대한 억제하고, 지속가능한 장수명 건축물로 리모델링 및 가변형의 건축이 가능하게 됨으로써 철거에 의한 건설폐기물 및 CO2 발생을 최소로 억제할 수 있을 것으로 기대된다.
Korea has continued to build unique apartment buildings in order to ensure efficient utilization of national territory. As a result, apartment buildings account for more than 50% of all residential structures in Korea, with residents of apartment building units amounting to over 80% of the entire me...
Korea has continued to build unique apartment buildings in order to ensure efficient utilization of national territory. As a result, apartment buildings account for more than 50% of all residential structures in Korea, with residents of apartment building units amounting to over 80% of the entire metropolitan population. Thanks to its relative advantages in improving ceiling height and reducing construction costs, bearing wall structure has found extensive applications among apartment building projects in Korea to date. However, as existing apartment properties have advanced in age and change in the life cycle of residents or the composition of family members, it is becoming increasingly necessary to remodel existing apartment buildings. However, bearing wall structure design restricts room for adjustment during remodeling projects and utility facilities buried in the wall with shorter service life than structural members also pose additional constraints on the viability of remodeling projects. Accordingly, we are seeing unexampled cases where the entire structures are removed and rebuilt from ground up even when they are still far from the end of their service life. In a bid to hold back such trend, the government provides incentives in the form of alleviation of limitations imposed on floor area ratio and ceiling height by 20% in return for application of bearing column structure that enables adjustment of floor layout or remodeling without structural damage to apartment buildings. However, conventional bearing column structure designs such as flat plate slab or reinforced Rahmen structure pose a lot of difficulties in terms of practical implementation due to several constraints associated with installation of opening or increase in ceiling height. Furthermore, housing performance rating system, emphasis on environment-friendliness of architectural structure, hike in construction material costs, and enforcement of build-and-sell system are adding further pressure on housing builders not only in terms of quality improvement but also cost and schedule reduction, which necessitates advent of alternative solution to conventional design approaches.
Researchers have proposed a series of new and environment-friendly design concepts such as MHS composite structure or Green Frame design that ensure more freedom in floor layout adjustment and remodeling as potential solutions and proved their structural integrity in experiments and analyses. They can lower ceiling height by 10% in comparison with steel frame structure and contribute to environmental conservation. However, due to inefficient sizing and layout of section steel members, they tend to use excessive amount of rebar and section steel, with construction of end connection more challenging on the site, which results in less than desirable contractibility.
Therefore, this paper proposed OCF (Optimized Composite Frame) design that draws improvement on Green Frame design and analyzed its economic feasibility in comparison with conventional bearing wall design in reference to reference cases.
A comparative analysis of OCF with bearing wall design in terms of construction volume, costs, productivity and expenses has revealed that OCF is more economically viable than conventional bearing wall design in the context of apartment buildings construction. In addition, OCF design minimizes the amount of steel frame and rebar in use, restricting CO2 emission as much as possible, and delivers a sustainable long-life building structure with freedom of remodeling and floor layout adjustment, which also contributes to minimization of construction wastes and CO2 footprint from removal of structures.
Korea has continued to build unique apartment buildings in order to ensure efficient utilization of national territory. As a result, apartment buildings account for more than 50% of all residential structures in Korea, with residents of apartment building units amounting to over 80% of the entire metropolitan population. Thanks to its relative advantages in improving ceiling height and reducing construction costs, bearing wall structure has found extensive applications among apartment building projects in Korea to date. However, as existing apartment properties have advanced in age and change in the life cycle of residents or the composition of family members, it is becoming increasingly necessary to remodel existing apartment buildings. However, bearing wall structure design restricts room for adjustment during remodeling projects and utility facilities buried in the wall with shorter service life than structural members also pose additional constraints on the viability of remodeling projects. Accordingly, we are seeing unexampled cases where the entire structures are removed and rebuilt from ground up even when they are still far from the end of their service life. In a bid to hold back such trend, the government provides incentives in the form of alleviation of limitations imposed on floor area ratio and ceiling height by 20% in return for application of bearing column structure that enables adjustment of floor layout or remodeling without structural damage to apartment buildings. However, conventional bearing column structure designs such as flat plate slab or reinforced Rahmen structure pose a lot of difficulties in terms of practical implementation due to several constraints associated with installation of opening or increase in ceiling height. Furthermore, housing performance rating system, emphasis on environment-friendliness of architectural structure, hike in construction material costs, and enforcement of build-and-sell system are adding further pressure on housing builders not only in terms of quality improvement but also cost and schedule reduction, which necessitates advent of alternative solution to conventional design approaches.
Researchers have proposed a series of new and environment-friendly design concepts such as MHS composite structure or Green Frame design that ensure more freedom in floor layout adjustment and remodeling as potential solutions and proved their structural integrity in experiments and analyses. They can lower ceiling height by 10% in comparison with steel frame structure and contribute to environmental conservation. However, due to inefficient sizing and layout of section steel members, they tend to use excessive amount of rebar and section steel, with construction of end connection more challenging on the site, which results in less than desirable contractibility.
Therefore, this paper proposed OCF (Optimized Composite Frame) design that draws improvement on Green Frame design and analyzed its economic feasibility in comparison with conventional bearing wall design in reference to reference cases.
A comparative analysis of OCF with bearing wall design in terms of construction volume, costs, productivity and expenses has revealed that OCF is more economically viable than conventional bearing wall design in the context of apartment buildings construction. In addition, OCF design minimizes the amount of steel frame and rebar in use, restricting CO2 emission as much as possible, and delivers a sustainable long-life building structure with freedom of remodeling and floor layout adjustment, which also contributes to minimization of construction wastes and CO2 footprint from removal of structures.
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