KR0143060B1 - 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선 - Google Patents
역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선Info
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Abstract
본 발명은 위와 같은 종래의 기술에서 벗어나 기초부가 건축물 하부구조 자체의 기능을 갖도록 하는 새로운 개념의 건축물을 제공하는 것으로 건축물의 하중이 수직으로만 작용하지 않과 역피라미드의 사면의 직각방향, 즉 건축물 기초의 예각방향으로 작용하여 건축물이 대지에 주는 수직 하중부담을 감소시키며 나아가 기초부가 건축물 구조의 일부가 됨으로서 보다 견고한 건축물의 건립을 가능하게 함을 목적한 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선에 관한 것으로서, 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 건축물의 하부구조를 역피라미드 형태로 하며, 역피라미드의 꼭지점에 메인 죠인트 코어를 설치하는 한편, 4개의 보조 죠인트 코어를 세워서 이를 메인 죠인트 코어와 연결고정하여 건축물의 하중이 역피라미드의 사면(斜面)의 예각방향으로 분산되는 건축물을 제공하기 위해 4개의 피라미드골조(1)와 4개의 피라미드보(3)가 결합된 하나 이상의 역피라미드형 기초부(P)의 꼭지점에 하나의 메인죠인트 코어기둥(11)이 세워지고, 피라미드보(3)가 서로 결합된 4모서리에 골조보(7)로 결착된 보조죠인트 코어기둥(21)이 각각 세워져서, 메인죠인트 코어기둥(11)과 보조죠인트 코어기둥(21)이 대각 연결보(31)에 의해 결합되게 한 것으로서, 보조죠인트 코어기둥(21)을 피라미드골조(1)의 연장선까지 연결하여 형성되는 6개의 피라미드형 공간부중 하부 1개를 제외한 주변 4개와 상부 1개는 건축공간으로 활용하도록 할 수도 있으며, 지상의 4개씩의 상,하골조보(7)의 모서리를 4개의 피라미드보(1')로서 메인죠인트 코어기둥(11)을 거쳐 대각선방향의 모서리에 연결하여 6개의 피라미드형 공간부를 형성하고 이 피라미드형 공간부를 주거 또는 이에 준하는 공간부, 그리고 유틸리티용 공간부로 활용할 수 있도록 하였다.
Description
제1도는 종래의 라멘구조의 건축물의 골조와 기초를 보여주는 도면
제2도는 본 발명의 개념의 골격구조를 나타내는 도면
제3도는 건축물 구조에 따라 기초부가 복수의 역피라미드로 만들어짐을 나타내는 도면
제4도는 본 발명의 건축구조가 4개의 트러스가 합쳐서 된 것으로도 이해될 수 있음을 나타내는 도면이다
제5도는 기초부의 변형예를 보여 주는 도면
제6도는 본 발명을 초고층빌딩에 적용한 예를 나타내는 단면도
제7도는 각 블록별 피라미드 공간부의 구획을 보여 주는 예시도
제8도는 제6도의 블록의 확대 단면도
제9도는 제8도의 모델층의 평단면도
제10도는 제8도의 중앙층의 평단면도
제11도는 메인죠인트 코어기둥과 연결보의 결합상태의 예시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1:피라미드골조 3:피라미드보
5:피라미드 꼭지점 접합부 7:골조보
11:메인죠인트 코어기둥 21:보조죠인트 코어기둥
31:대각연결보 41, 42:결합부
본 발명은 새로운 개념의 건축물, 보다 상세하게는 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조의 개선에 관한 것이다.
유사이래 수많은 종류의 건축물이 제안되어 왔으나 그러한 건축물은 모두 건축물 자체의 견고성, 내진성, 경량화, 보온성, 편의성, 공간활용성, 심미감등의 측면에서 개선을 모색한 것이었고, 건축물의 하중이 지하로 수직 방향으로 작용하는 것을 전제로 건축물의 기초공사를 하는 것이 당연시 되었다.
즉, 건축물의 골조형태는 연속보(continuous beam), 평면트러스 (plane truss), 평면골조(plane frame), 그릿드(grid), 입체트러스 (space truss), 입체골조(space frame) 등으로 구분되고, 그 건축방법에 따라 목구조, 철골조, 조립식 철근콘크리트조, 트러스등의 부재의 접합에 의한 가구식구조(架構式構造), 거푸집 콘크리트와 같이 현장에서 건물을 완성시키는 일체식 구조 및 벽돌조, 블록조, 석조와 같은 조적식 구조로 건축물이 분류되기도 하며, 현수구조(suspension structure)나 막구조(membrane structure)등의 특수한 건축물도 있다.
그러나, 이러한 건축물은 그러한 구조에 따른 기초공사를 할 수 있는 건축부지가 전제되었고, 건축물 기초의 수직하중을 감소시키기 위한 시도는 전혀 없었으며, 예를 들어 내력벽 (bearing wall) 구조의 건축물은 그 하중이 그대로 건축물 기초에 수직으로 작용하므로 건축물의 하부에 집중되는 하중을 고려한 기초공사를 하여야만 되었고, 라멘(curtain wall) 구조의 건축물은 기둥을 통해 건축물의 하중이 건축물 기초에 작용하게 되므로 건축물 하중의 분산에 따른 건축물 하중의 편중을 방지하거나 기초의 부분침하를 방지할 필요에 따른 기초를 설계하는 것이 당연한 것으로 받아들여졌다.
건축물은 그 크기와 높이, 기타 여러가지 상황에 따라 중력하중, 지진하중, 기상하중 등의 지구물리학적 하중과 잠긴하중과 동하중등의 인간관련하중이 합쳐진 외력에 잘 저항, 흡수 또는 전달하여 이를 안전하게 지반에 전달하여야 한다고 말해지고 있다. 이러한 건축물의 구조 자체에 관하여는 많은 연구와 발전이 있었으나, 건축물의 기초에 대하여는 건축물이 들어설 대지에 크게 좌우되고 또한 건물의 상부구조에서 오는 하중이 대지에 균등히 분산되고 침하, 특히 부분침하가 되지 않는 기초설계를 하여야 하는 것으로 알려져 있고, 이에 따라 독립기초, 강재격자 기초, 콘크리트 말뚝박기 등의 공법이 알려져 있다.
그러나, 이상과 같은 건축물 기초는 건축물의 하중이 균등하게 수직으로 기초에 작용하는 것을 전제로 부동침하를 방지하기 위하여 설계되었고, 대형 건축물에 고층부가 있는 경우 고층부의 기초를 깊게 만들거나, 고층부의 지반에 깊은 마찰 말뚝을 만들거나, 고층부에 저층부와는 별도의 기초부를 만드는 등 수직하중에 대한 응력을 고려하여 설계하는 것이 알려져 있다.
본 발명은 위와 같은 종래의 기술에서 벗어나 기초부가 건축물 하부구조 자체의 기능을 갖도록 하는 새로운 개념의 건축물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 건축물의 하중이 수직으로만 작용하지 않고 역피라미드의 사면의 직각방향, 즉 건축물 기초의 예각방향으로 작용하여 건축물이 대지에 주는 수직 하중부담을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 나아가 기초부가 건축물이 구조의 일부가 됨으로서 보다 견고한 건축물의 건립을 가능하게 함을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 건축물의 하부구조를 역피라미드 형태로 하며, 역피라미드의 꼭지점에 메인 조인트 코어를 설치하는 한편, 4개의 보조 죠인트 코어를 세워서 이를 메인 조인트 코어와 연결고정하여 건축물의 하중이 역피라미드의 사면(斜面)의 예각방향으로 분산되는 건축물을 제공한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.
제1도는 통상의 라멘(curtain wall)구조 건축물의 골격을 보여주는 것으로서 각 기둥(100)의 수를 많게 함으로써 각 기초(101)에 작용하는 건축물하중을 분산시켜 부동침하의 위험을 줄일 수 있다고 알려져 있다. 이와는 달리 내력벽구조(bearing wall)구조의 건물에서는 그 하중이 고르게(고층부가 있는 경우는 물론 예외임) 수직으로 기초에 작용하므로 각 부위별 하중에 대응한 기초를 시공하여야 한다.
제2도는 직사각형의 건물을 예로 들어 본 발명의 개념을 보여주는 도면으로서, 건축물의 하부가 역피라미드형 기초부(P)로 구성되어 4개의 피라미드보(3)로 구성된 상면의 네모서리에 골조보(7)로 결착된 4개의 보조죠인트 코어기둥(21)이 세워지고 이 보조죠인트 코어기둥(21)에 연결된 4개의 피라미드골조(1)가 모인 역피라미드의 꼭지점 접합부(5)에 하나의 메인죠인트 코어기둥(11)이 세워져서, 각 보조죠인트 코어기둥(21)이 메인죠인트 코어기둥(11)에 결합부(41, 42)에 의해 대각 연결보(31)로 결착되어 있다.
제2도에서 꼭지점 접합부(5) 및 결합부(41, 42)는 피라미드골조(1), 피라미드보(3), 골조보(7), 메인죠인트 코어기둥(11), 보조죠인트 코어기둥(21)의 결착방법을 제시한 것이 아니며, 각 건축물의 크기와 구조, 재질에 따라 많은 방법, 예를 들어 리베팅이나 파이프 연결법등이 사용될 수 있을 것이다.
또한, 각 골조의 규격은 도면상 도시하기 쉽게 표현한 것이며 제2도의 도면이 어떤 의미를 갖는 것은 아니다.
이와 같은 구조의 건축물은 피라미드가 가장 안전한 건축물로 알려져 있듯이 건축물의 하중이 수직방향(L1) 외에 메인죠인트 코어기둥(1)의 예각방향, 즉 4개의 피라미드 골조 내지 역피라미드의 4개의 경사면의 직각방향으로 작용하여 분산되기 때문에 (L2), 수직하중으로 인한 건축물기초의 하중부담이 크게 경감되는 것이다.
제2도에 있어서 메인죠인트 코어기둥(11)은 점선부분과 같이 역피라미드의 꼭지점 접합부(5)아래로 돌출되도록 할 수도 있음은 물론이다.
제2도는 본 발명의 건축물이 직사각형인 것을 예로 들어 설명하였으나 그에 한정되는 것은 아니며 원형, 정사각형, 5각형, 6각형, 8각형, 10각형등 또는 이러한 형태가 복합된 건축물등 어느 건물에 있어서도 그 하부구조를 하나 또는 복수의 역피라미드로 구성하면 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
나아가, 제2도와는 달리 건축물의 하부구조를 복수의 역피라미드가 균일하게 또는 불균일하게 결합되도록 할 수도 있음은 물론이다 (제3도 참조).
본 발명의 건축물은 제4도와 같이 4개의 트러스조 구조체를 합쳐놓은 구조체로 이해될 수 있듯이(옥상부로서 점선부분(P')까지 포함하면 대칭형의 트러스구조가 됨), 그 자체로서 매우 견고한 구조물을 형성하며, 따라서 역피라미드형의 기초부가 건축물 본체와 견고히 결합되어 있기 때문에 전체적으로 매우 견고한 건축물을 구성하는 것이다.
본 발명의 건축물은 그 규모에 따라 역피라미드형 기초부의 크기가 결정되는 것은 물론, 건축물 자체의 골조에 있어서도 보조죠인트 코어기둥(21)과 대각 연결보(31) 외에 적절한 숫자의 보조기둥 및 보조연결보를 설치할 수 있음은 물론이며, 이 부분은 철근콘크리트조 또는 철골조 건물 등등 해당 건축구조에 대하여 공지된 기술에 의하여 설계하면 된다.
이하 본 발명을 고층 및 초고층 빌딩에 적용한 예를 설명한다.
제5도는 본 발명을 고층 및 초고층빌딩에 적용하는 경우의 역피라미드형 기초부의 변형구조를 나타낸 것으로서, 제2도와 비교하면 각 보조죠인트 코어기둥(21)을 같은 길이로 수직연장하여 형성되는 가상 4면체의 꼭지점을 메인죠인트 코어기둥(11)을 사이에 두고 4개의 피라미드골조(1')로 연결하여 6개의 피라미드 공간을 만들어서 하부의 1개의 피라미드 공간을 실제로 비워둔 기초부를 구성한 것이며, 메인죠인트 코어기둥(11)은 4개의 피라미드골조(1')가 만나는 곳에서 끝나도록 하되, 점선부분까지 필요에 따라 연장할 수도 있다. 이때 상하부의 골조보(7) 사이는 실질적으로는 수개층 또는 10여층의 건물을 수용하게 할 수 있다.
제6도는 본 발명을 초고층빌딩, 예를 들어 프랭크 라이트등이 제창한 1마일빌딩에 적용하는 예를 나타낸 것이다.
이 경우 기초부는 제5도와 동일하게 하고, 지상부는 예를 들어 100층정도 높이의 블록(50)을 수개(제6도에서는 7개) 만들고 각 블록은 제5도의 기초부와 같이 6개의 피라미드 공간을 갖는 구조로 한다.
제6도의 하나의 블록은 제7도와 같이 6개의 피라미드공간으로 구분되며 주위의 4개의 피라미드공간(a,b,c,d)은 거주공간으로 하고 2개의 나머지 피라미드공간(e,f)은 예비공간으로 남겨둔다.
제8도는 하나의 블록을 어떻게 구성하는가의 예를 보여주는 단면도로서, 좌우의 거주공간(b,d)의 중간을 메인죠인트 코어기둥(11)을 중심으로 2개의 수직공간부(x,y)로 하여 일측 수직공간부(x)는 엘리베이터용, 타측 수직공간부(y)는 각종 덕트, 굴뚝등의 용도로 하고, 블록의 상하부는 통기공간부(k,k')로 하여 수직공간부(x,y)의 외측에 형성된 덕트부(0)를 통해 환기 및 바람통로로 이용하고 예비공간(e,f)의 나머지부분은 자연채광 자치등을 수용하도록 한다. 이 경우 수직공간부(x,y)는 메인죠인트 코어기둥(11)의 내부구조로 할 수 있음은 물론이다.
제9도는 제8도의 모델층(example floor:EF)의 평단면도를 도시한 것으로서, 메인죠인트 코어기둥(11), 보조죠인트 코어기둥(21), 거주공간(a,b,c,d), 수직공간부(x,y) 및 덕트부(0)가 나타나 있다.
제10도는 제8도의 중간층(main floor:MF)의 평단면도의 일예를 도시한 것으로서, 메인죠인트 코어기둥(11,수직공간부포함), 보조죠인트 코어기둥(21), 거주공간(a,b,c,d) 및 덕트부(0)가 나타나 있다.
제11도는 메인죠인트 코어기둥(11)에 대각 연결보(31)를 결합하는 구조의 하나의 예를 도시한 것으로서, 메로 시스템(mero system)이라고 알려져 있으며, 그 외에도 여러가지로 공지의 기술을 이용할 수 있을 뿐 아니라 본 발명에 적합한 구조를 개발할 수도 있을 것이다.
위와 같은 구성의 본 발명은 중, 고층이나 초고층의 건축물은 물론 다세대 주택등 낮은 건축물에도 적용할 수 있으며 콘크리트의 압축력과 철근의 인장력의 상승효과를 이용한 철근콘크리트는 물론 철골 시스템, 파이프 시스템을 사용하여 전공정을 조립식으로 시공하는 건식공법을 채택하면 그 효과가 더욱 커지며, 공기단축과 경비절약에 혁신적인 개선이 가능하다.
또한, 하나의 블록을 상하4개의 모서리에서 4개의 피라미드골조(1')가 메인죠인트 코어기둥(11)을 거쳐 연결, 결합되어 만들어지는 6개의 피라미드 공간부가 매우 견고한 구조물로 되므로 4면의 거주공간(a,b,c,d)을 100층 정도를 수용하는 독립건물과 같이 만들어도 좋으며, 고층이나 초고층 빌딩에 필요한 통기, 조명, 엘리베이터, 기타 유틸리티시설을 수용하는 공간도 적절히 마련할 수 있다.
Claims (14)
- 4개의 피라미드골조(1)와 4개의 피라미드보(3)가 결합된 하나 이상의 역피라미드형 기초부(P)의 꼭지점에 하나의 메인죠인트 코어기둥(11)이 세워지고, 피라미드보(3)가 서로 결합된 4모서리에 골조보(7)로 결착된 보조죠인트 코어기둥(21)이 각각 세워져서, 메인죠인트 코어기둥(11)과 보조죠인트 코어기둥(21)이 대각 연결보(31)에 의해 결합된 것을 특징으로하는 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제1항에 있어서, 기초부(P)와 대칭되는 피라미드형 옥상부가 형성된 것을 특징으로 하는 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 메인죠인트 코어기둥(11)이 역피라미드의 꼭지점의 하부로 돌출된 것을 특징으로 하는 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 보조죠인트 코어기둥(21) 사이에 적절한 수의 보조기둥이 세워지는 것을 특징으로 하는 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 적절한 수의 연결보가 메인죠인트 코어기둥(11)을 사이에 두고 마주보는 피라미드보(3) 또는 골조보(7)사이에 결착된 것을 특징으로 하는 역피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 4개의 피라미드골조(1)와 4개씩의 상,하 피라미드보(3)가 결합되어 6개의 피라미드형 공간부가 만들어지고, 4개의 피라미드골조(1)가 만나는 곳 까지 하나의 메인죠인트 코어기둥(11)이 세워지고, 피라미드보(3)가 서로 결합된 4모서리 골조보(7)로 결착된 보조죠인트 코어기둥(21)이 각각 세워져서, 메인죠인트 코어기둥(11)과 보조죠인트 코어기둥(21)이 대각 연결보(31)에 의해 결합되어 6개의 피라미드형 공간부중 주변 4개 및 상부 1개는 건축구조물로 사용되고 하부 1개는 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제6항에 있어서, 상부 피라미드형 공간부와 대칭되는 피라미드형 옥상부가 형성된 것을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 메인죠인트 코어기둥(11)이 상부 피라미드형 공간부의 꼭지점의 하부로 돌출된 것을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 보조죠인트 코어기둥(21) 사이에 적절한 수의 보조기둥이 세워지는 것을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제6항에 있어서, 적절한 수의 연결보가 메인죠인트 코어기둥(11)을 사이에 두고 마주보는 피라미드보(3) 또는 골조보(7) 사이에 결착된 것을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제6항에 있어서, 지상의 4개씩의 상,하 골조보(7)가 만나는 모서리를 피라미드골조(1')에 의해 기초부와 같이 연결하여 6개의 피라미드형 공간부를 만든 것을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제10항에 있어서, 주변의 4개의 피라미드형 공간부가 수십층의 주거 또는 이에 준하는 공간으로 구성하는 것을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 주변의 4개의 피라미드형 공간부의 상,하부를 통로(k,k')로 하고 상하부의 피라미드형 공간부를 관통하는 통로를 만들어 통로(k,k')와 관통하도록 하여 공기 및 바람의 통로로 구성함을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
- 제10항 내지 제12항의 어느 하나에 있어서, 메인죠인트 코어기둥(11)의 주변에 상기 공기 및 바람의 통로와 별도의 수직공간부를 1개 이상 구성하여 엘리베이터, 굴뚝, 덕트등의 용도를 사용함을 특징으로 하는 피라미드형 기초부에 의한 건축구조개선.
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