고층 구조시스템에 대한 이해

고층 건물은 현대 도시의 아이콘이 되고 있습니다. 이러한 건물들은 안정성과 구조적 신뢰성을 보장하기 위해 다양한 구조시스템이 사용됩니다. 이번 글에서는 전단벽구조, 2중골조, 튜브구조, 아웃리거 구, 건물골조, 모멘트 연성골조 시스템, 메가칼럼 구조, 스페이스 프레임 구조 등 다양한 고층 구조시스템을 소개하고자 합니다. 각 구조시스템의 특징과 장점, 실제로 활용되는 사례들에 대해 알아보겠습니다.

 

아웃리거와 튜브구조는 많이 헷갈리는 개념입니다. 보면 차이를 이해하지만 책을 또 오래안보면 그게 그거고 이게 이거고.,.. 많이 헷갈리죠 ..ㅎ 개념을 확실히 하고 키워드를 잡고 가는게 정말 중요하다고 생각합니다.

 

가새골조 (Braced Frame Structure): 대각선 방향의 가새를 설치하여 수평력을 부담하도록 설계하는 구조시스템입니다. 최소 부재로 강력한 횡력구조를 형성할 수 있지만, 건축계획상 창과 문의 설치가 제한적일 수 있습니다.

 

2중골조 (Dual Structure): 수평하중의 25% 이상을 부담하는 (연성)모멘트골조와 전단벽이나 가새골조가 조합되어 있는 골조방식입니다. 강접골조와 전단벽의 휨 및 전단 변형이 상호작용하여 구조효율을 높입니다.

 

튜브구조 (Tubular Structure): 구조체 외곽부에 촘촘하게(밀실하게) 배치된 기둥과 내부에는 적은 수의 기둥으로 구성되는 구조시스템입니다. 수평하중에 대해 저항하며 고층건물에서 널리 사용됩니다. 골조튜브시스템, 가새튜브, 묶음튜브 등의 형태가 있습니다.

 

다이아그리드구조 (Diagrid Structure): 초고층 비정형 건축물에서 사용되는 구조시스템으로, 경사각을 가진 대형 대각가새 부재를 활용합니다. 공기역학적 디자인에 유리하며, 초대형 대각가새로 수직기둥을 대체합니다.

 

 

아웃리거 구조 : 아웃리거 구조(Outrigger Structural System)는 초고층 건축물에서 횡력(바람 등)에 저항하기 위해 설치되는 내부 측면 구조 시스템입니다. 이 구조 시스템은 건물의 중심 코어(Core)와 주변 기둥을 연결하는 아웃리거(Outrigger)라는 구조 부재로 구성됩니다. 아웃리거는 수평 빔, 트러스 또는 벽 형태를 취할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

아웃리거(Outrigger) 구조와 튜브구조(Tubular Structure)는 모두 고층 건물의 구조 시스템으로 사용되지만, 목적과 구성 방식에서 차이가 있습니다.

 

아웃리거 구조는 수직적인 아웃리거 트러스(truss) 또는 벽체를 사용하여 건물의 수평 횡력을 전달하고 분산시키는 구조입니다. 일반적으로 고층 건물의 외벽에서 내벽까지 뻗어나가는 아웃리거가 설치되며, 이를 통해 건물의 횡력을 제어하고 건물의 안전성을 향상시킵니다. 아웃리거 구조는 건물의 높이에 따라 여러 층에 걸쳐 설치되며, 주로 수직적인 횡력을 전달하는 역할을 합니다.

 

반면, 튜브구조는 구조체 외곽부에 기둥을 촘촘하게 배치하여 건물의 수평하중에 대한 저항력을 높이는 구조 시스템입니다. 기둥들이 네트워크 형태로 연결되어 튜브 형태를 이루는데, 이러한 튜브가 건물의 높이에 따라 여러 층에 걸쳐 설치됩니다. 튜브구조는 건물 전체에 횡력을 고르게 분산시키고, 횡력에 대한 강력한 저항력을 제공하여 건물의 안전성을 강화합니다.

 

따라서, 아웃리거 구조는 건물의 횡력을 제어하고 안정성을 향상시키는데 중점을 두며, 주로 외벽에서 내벽까지의 연장선상에 설치됩니다. 반면에 튜브구조는 기둥들이 네트워크 형태로 전체 건물에 배치되어 수평하중에 대한 저항력을 높이는데 중점을 두며, 건물 전체에 횡력을 분산시킵니다.

이러한 차이로 인해 아웃리거 구조와 튜브구조는 각각 다른 형태와 기능을 가지며, 고층 건물의 안전성을 향상시키는데 사용됩니다.