초고층건축물의 구조시스템분석

소개글

건축공학과 특수구조론강의에서 초고층 구조시스템에 관한 내용입니다.
성적은 A+ 이었습니다.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 초고층건물의 하중과 설계기준
1. 중력하중
2. 바람하중
3. 지진하중
4. 설계기준

Ⅲ. 초고층건물의 구조시스템
1. 구조형식
2. Outrigger & Belt truss System
3. Shear Walls System
4. Frame Structure System
5. Braced Frames
6. Tubular System
7. Mega-Structures
8. Tuned Liquid Damper
9. Concrete Filled Steel Tube System
10. Hybrid System

Ⅳ. 초고층건물의 사례
1. Taipei 101
2. Jin Mao Tower
3. Burj Dubai

Ⅴ. 결론

<참고문헌>

본문내용

인구의 증가 및 도시의 발달로 인하여, 우리나라와 같이 국토가 좁은 나라에서는 초고층에 관한 관심이 날로 증가하고 있다. 도시 집중화에 대한 해결을 위하여 도시의 건축물은 고층화되고, 한정된 도시 규모와 부동산 가격의 상승은 이를 가속화시키고 있다. 이에 따라 국내에서도 초고층 건축에 지대한 관심을 보이기 시작하였고, 현재까지 발전시켜 왔다. 그러나 아직 우리나라는 초고층 건축의 설계 및 시공기술을 포함한 꾸준한 기술 축적이 필요한 상태이다.
우리나라에서 초고층 건물이라는 용어가 사용되기 시작한 것은 오래 되지 않았지만, 주변에서 그 용어의 사용빈도는 적지 않은 감이 있다. 초고층 건물이라는 용어의 정의는 일반적으로 30~40층 이상의 건물로 높이 대 밑변의 비 (세장비)가 5이상인 건물을 의미한다고 할 수 있다. 외국의 경우에도 high-rise 혹은 skyscraper라고 불릴 뿐, 정확한 분류는 하지 않고 있으며, 실제 과거에는 초고층으로 인식 되었던 건물도 이제는 고층정도의 느낌밖에 주지 못하고 있다. CTBUH(국제고층 건물학회, Council of Tall Building and Urban Habitat)에서는 일정한 간격으로 세계 100대 빌딩(약 50층 이상)을 발표하는데 이를 초고층이라고 할 수 있다. 이렇게 초고층에 대한 관심이 날로 증가하고 있는 가운데 구조형식의 선택은 초고층 구조의 가장 중요한 부분으로 대두되고 있다.
지금까지 여러 가지의 구조형식이 나왔고 지금도 여러 가지의 구조형식이 개발되고 있지만 구조형식의 선택에 있어서 어느 하나의 구조방식이 모든 구조체에 적용될 수 있는 시스템은 없으므로, 여러 가지 구조형식을 두고 기본 설계단계에서 경제성, 시공성, 에너지 관리, 보수 유지 관리 등에 관한 것등을 포함하여 함께 고려하여야 한다.
구조 설계의 목적은 구조물의 안정성, 경제성, 사용성을 확보하는 것으로 건물의 용도, 높이, 스팬 등에 적절한 구조형식을 갖추어야 하며 이 중 안전성의 확보를 위해서는 구조체가 부담하는 여러 하중을 충분히 지지할 수 있어야 한다. 하중에는 중력에 의한 하중과 환경적 요인에 의한 하중으로 분류 되는데 고정하중, 적재하중은 전자에, 풍하중, 지진하중, 적설하중 등은 후자에 속한다고 할 수 있다.
따라서 구조설계는 구조물에 영향을 주는 하중에 대한 구조물의 반응을 정확히 해석하여 설계에 반영해야 하는데, 건물이 고층화 되어 높이가 증가함에 따라 전체적인 건축물에 미치는 요소는 연직하중(gravity load)에 의한 것보다는 건물에 가해지는 바람, 지진과 같은 수평하중에 의한 것이 크다. 즉, 다층화 됨에 따라 축력이 증가하여 기둥, 벽체 등의 수직부재의 크기가 커지나 축력에 따른 부재의 변화보다는 횡력에 따른 변형 및 응력의 급격한 증가로 인하여 횡력을 지지하기 위한 구조체의 변화가 더 크다. 일반적으로 30-40층 규모 건물의 경우 바닥판을 구성하는 구조부재가 차지하는 물량비율이 전체의 50%정도의 수준이나 높이가 증가함에 따라 횡력지지 구조체의 비율이 급격히 증가하는 추세를 보여준다.
따라서 고층건물의 구조설계는 수직력 및 횡력에 최대 강도 및 강성을 가진 구조형식을 선택하는 것이 필수적이 되었다. 그래서 본 레포트에서는 초고층건물에 적용되는 구조시스템과 그 사례를 살펴보고 초고층 건축물의 수직력 및 횡력에 저항할 수 있는 효율적인 구조시스템을 분석해 보고자 한다.

참고 자료

1. 학술발표대회 논문집, 1996. “Outrigger 시스템의 구조적 거동 및 효율성에 관한 연구”.
2. 박지형 외 1, 2007. “초고층 건축물의 아웃리거 시스템을 대체하기 위한 제진장치의 적용”. 대한건축학회 학술발표대회 논문집
3. 이원덕, 2004. “초고층 건축 구조 시스템에서 Outrigger & Belt Truss의 효율성에 관한 연구”. 국민대학교 대학원
4. 김지영, 1996. “Outrigger 시스템의 구조적 거동 및 효율성에 관한 연구 ”. 고려대학교
5. 김승준, 2006. “준능동 동조질량 감쇠기를 이용한 초대형 골조구조물의 진동제어”. 성균관대학교
6. 김진식, 2001. “아웃리거 및 벨트 트러스 시스템의 효율성에 관한 연구”. 인천대학교 건축공학과 대학원
7. 정광량 외 1, 2006. “초고층 주거건물에서의 새로운 구조기술 적용”. 建築
8. 이수곤, 2008. “비정형 초고층 프로젝트를 위한 구조설계 기술”. 建築
9. 강선종 외 1, 2006. “Burj Dubai Project 개요 및 주요 시공기술”. 삼성건설기술
10. 양재근, 2003. “초고층 주상복합 건물의 구조시스템과 바람직한 방향”. Special Report
11. 이리형 외 1, 2003. “초고층 건축물의 구조계획”. 한양대학교
12. PETER A. WEISMANTLE, 2007. “BURJ DUBAI: AN ARCHITECTURAL TECHNICAL DESIGN CASE STUDY”. THE STRUCTURAL DESIGN OF TALL AND SPECIAL BUILDINGS
13.WILLIAM F. BAKER, 2007. “BURJ DUBAI: ENGINEERING THE WORLD’`S TALLEST BUILDING”. THE STRUCTURAL DESIGN OF TALL AND SPECIAL BUILDINGS
14. WIKIPEDIA, http://en.wikipedia.org
15. Skyscraper Source Media, http://skyscraperpage.com/