본 논문에서는 국내의 초고층 주상복합건축물들에 대하여 층수와 높이 등의 규모 및 구조형식과 횡력저항 시스템의 유형 및 사용 재료의 강도와 층별 콘크리트 강도의 조닝 등에 대하여 조사 분석하여, 이를 토대로 초고층 주상복합 건축물의 구조 계획 유형을 분석하였다. 조사한 결과, 국내 초창기 초고층 주상복합 건축물의 구조시스템은 도곡동 타워팰리스와 같이 철골철근콘크리트구조(SRC)로 건설된 사례가 많았으나, 2005년 이후에는 대부분이 철근콘크리트(RC)구조로 건설되었다. 구조체에서 코어부분을 전단벽으로 배치하여 횡력저항 시스템으로 활용하고 있고, 콘크리트의 강도는 층수에 따라 고층부, 중간부, 저층부로 나누어 강도를 조닝하여 적용하고 있었다. 사례조사를 토대로 국내에 주상복합건축물의 대표적인 유형으로 건설되고 있는 40층 및 60층 규모의 건축물에 대한 구조계획 기초자료를 제시하였다.
본 논문에서는 국내의 초고층 주상복합건축물들에 대하여 층수와 높이 등의 규모 및 구조형식과 횡력저항 시스템의 유형 및 사용 재료의 강도와 층별 콘크리트 강도의 조닝 등에 대하여 조사 분석하여, 이를 토대로 초고층 주상복합 건축물의 구조 계획 유형을 분석하였다. 조사한 결과, 국내 초창기 초고층 주상복합 건축물의 구조시스템은 도곡동 타워팰리스와 같이 철골철근콘크리트구조(SRC)로 건설된 사례가 많았으나, 2005년 이후에는 대부분이 철근콘크리트(RC)구조로 건설되었다. 구조체에서 코어부분을 전단벽으로 배치하여 횡력저항 시스템으로 활용하고 있고, 콘크리트의 강도는 층수에 따라 고층부, 중간부, 저층부로 나누어 강도를 조닝하여 적용하고 있었다. 사례조사를 토대로 국내에 주상복합건축물의 대표적인 유형으로 건설되고 있는 40층 및 60층 규모의 건축물에 대한 구조계획 기초자료를 제시하였다.
In this study, cases of domestic tall residential buildings were investigated for the structural types, numbers of stories, total heights, type of lateral load resisting systems, and zoning of concrete strength. Based on these investigation data, the structural planning pattern of tall residential b...
In this study, cases of domestic tall residential buildings were investigated for the structural types, numbers of stories, total heights, type of lateral load resisting systems, and zoning of concrete strength. Based on these investigation data, the structural planning pattern of tall residential building was analyzed. SRC structure is main structural types of tall residential building at the initial stage of domestic tall residential building, but RC structure is substituted for main structural types since 2005. Retaining wall system is positioned at the core part of structural plan as a lateral load resisting system. Concrete strength zoning of vertical members like columns are divided by vertical heights of lower parts, middle parts, and upper parts. Basic data of structural planning of 40stories and 60 stories residential buildings was proposed based on case investigation.
In this study, cases of domestic tall residential buildings were investigated for the structural types, numbers of stories, total heights, type of lateral load resisting systems, and zoning of concrete strength. Based on these investigation data, the structural planning pattern of tall residential building was analyzed. SRC structure is main structural types of tall residential building at the initial stage of domestic tall residential building, but RC structure is substituted for main structural types since 2005. Retaining wall system is positioned at the core part of structural plan as a lateral load resisting system. Concrete strength zoning of vertical members like columns are divided by vertical heights of lower parts, middle parts, and upper parts. Basic data of structural planning of 40stories and 60 stories residential buildings was proposed based on case investigation.
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문제 정의
최근 십수년간 우리나라에 초고층 주상복합 건축물의 건설이 급격하게 증가되면서 관련 기술들의 축적이 이루어지기도 했지만, 한편으로는 아직도 체계적인 계획과 설계 절차가 정립되지 않았으며, 이로 인해 초기 계획에서의 불합리로 인해 시공상에 어려움이 발생하는가 하면 기둥의 크기가 공간의 많은 부분을 차지하고 있어 공간 배치의 어려움과 과다 설계 논란들이 있는 것도 사실이다(대한건축학회, 2001). 이 논문에서는 이들 초고층 주상복합아파트들의 구조계획에 참고자료를 제시하기 위하여 국내에서 기존에 건설된 초고층 주상복합 아파트의 현황을 건축물의 규모와 구조재료 및 구조시스템의 종류, 구조재료의 사용 강도, 그리고 고층화에 따른 콘크리트 강도의 조닝(zoning) 등에 대하여 조사 분석하여 그 특징들을 고찰하고, 이를 토대로 국내에 주상복합건축물의 대표적인 유형으로 건설되고 있는 40층 및 60층 규모의 건축물에 대한 구조계획 기초자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
조사한 24건의 사례에서 수직부재에 대해 강도 구획을 하지 않고 동일한 강도의 콘크리트를 사용한 사례는 1건이었고, 저층부과 고층부로 나누어 2개의 zone으로 강도 구획을 한 사례가 2건이었으며, 좀 더 세분화해서 4개의 zone으로 강도 구획을 한 사례가 4건 이었고, 나머지 대다수는 3개의 zone으로 강도 구획을 하고 있었다.
대상 데이터
우리나라의 초고층 주상복합 건축물은 초기에는 도곡동 타워팰리스와 같이 철골철근콘크리트(SRC)구조가 주로 건설되었으나, 최근에는 오히려 철근콘크리트(RC)구조가 대세를 이루고 있다. 사례 조사된 주상복합 건축물 중에서 2005년 이후에 준공된 건축물이 15건이고 이중 철골철근콘크리트(SRC)구조로 건설된 사례는 단 2건에 불과하고 나머지는 모두 철근콘크리트(RC)구조로 건설되었다.
성능/효과
본 사례조사에서 나타난 구조시스템 유형 및 층고 계획을 토대로 고찰하면 40층～60층 규모의 주상복합 건축물에서는 철근콘크리트 구조로 계획하고 무량판 슬래브를 이용한 등가 모멘트 골조로 계획하여 층고는 3.0m 내외로 하는 것이 좋을 것으로 보인다.
본 연구에서 검토 대상으로 하는 40층 규모에서는 코어전단벽에 더하여 무량판 슬래브를 활용한 등가 모멘트저항골조를 횡력저항시스템으로 고려하는 것이 좋고, 60층 규모인 경우에는 위 시스템에 아웃리거를 더하여 횡력에 저항하는 시스템으로 고려하는 것이 효율적인 것으로 보인다.
저층부의 구분은 건물에 따라 다양하게 나타나고 있지만 대체로 총 건물 층수의 하부 약 1/3부분 내외로 구분되어 있고, 이 부분에서의 콘크리트 강도는 수직부재인 벽체와 기둥에 있어서는 평균 50.4MPa로 나타났고, 그림 3에서 보듯이 대부분이 강도 50MPa의 콘크리트를 저층부에 사용한다는 것을 알 수 있다. 2009년까지의 사례에서는 대다수가 저층부에 강도 50MPa의 콘크리트를 사용하고 있으나, 콘크리트 재료 기술이 좀 더 발달된 최근에 와서는 저층부에 강도 60MPa의 콘크리트를 사용하는 사례가 대다수인 것으로 나타났다.
후속연구
기존 사례조사 결과를 토대로 초고층 구조 계획안을 제시하면, 40층 규모의 초고층 주상복합 건축물의 구조 형식은 철근콘크리트(RC) 구조로 하고 횡력저항 시스템은 코어전단벽을 이용하고 이와 더불어 모멘트저항 골조를 병행하여 계획하며, 모멘트저항 골조로는 세대내부 위치에는 무량판(flat plate)을 사용하고 외주부에 기둥열을 배치하는 것이 공간 활용 측면에서 유리할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
초고층 주상복합 건물의 콘크리트 강도 조닝은?
구조재료인 콘크리트의 사용에 있어서 코어벽체와 기둥등 수직부재에 대해서는 대부분이 저층부, 중간층부 및 고층부로 수직방향 구획을 하여 콘크리트 강도를 고강도에서 저강도 순으로 조닝(zoning)하여 적용하고 있고, 슬래브와 보등 수평부재에 대해서도 많은 경우에 저층부에는 높은 강도를 사용하고 고층부에는 낮은 강도를 사용하고 있었다.
국내 초고층 주상복합 건축물 중 최고의 용적률은 얼마이고 어디인가?
준공 년도 순에 따른 단지 규모와 용적률을 비교하면 다음 표 1과 같다. 초고층 주상복합 건축물은 대부분 도심지에 위치하여 고밀도로 개발된 경우가 많았고, 이에 따라 용적률은 대규모 단지의 경우 500%대도 몇 건 있지만 주로 800% 이상의 고밀도 단지를 이루고 있었으며, 최고 용적률은 여의도에 위치한 대우 트럼프월드I으로 1080%를 기록하고 있다(토지주택연구원, 2010; 한국건축시 공학회, 2009).
철골(S)조인 경우 층고가 높아지는 단점을 해결하기 위한 방법은?
철골철근콘크리트(SRC)구조 및 철골조의 경우에는 철골보의 높이가 차지하는 공간 때문에 피치 못하게 층고가 높아지는 단점을 안고 있다. 철골조로 할 경우 층고가 이보다 증가되며 층고를 낮추기 위하여 층고저감형 합성 슬래브(slim deck)를 적용하는 것도 좋다.
참고문헌 (6)
대한건축학회(2001), 국제 심포지엄 논문집 "초고층 건물의 현실과 전망.
토지주택연구원(2010), 초고층주상복합아파트 구조, 공법 적용성 분석 및 공사비 산정기준 연구.
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