바닥브레이스를 이용한 초고층건축물의 횡변위 제어에 관한 연구

이현지 한양대학교 대학원 2013 국내석사

단일구조시스템인 아웃리거 또는 튜브시스템은 초고층건축물의 횡변위를 제어하는데 매우 탁월하나 전단강성의 부족이나 전단지연현상과 같은 구조적 문제를 야기한다. 따라서 코어를 전단벽으로 하여 코어에서 전단력에 충분히 저항하도록 하는 전단벽 아웃리거시스템, 중간에 튜브 구조체를 삽입하여 슬래브를 통해 전단력을 분배시키는 묶음튜브시스템과 같은 단일구조시스템을 조합한 형식이 대안시스템으로 제시되어왔다. 그러나 이러한 시스템 또한 새로운 구조적 문제를 야기함에 따라 기존의 것과 다른 새로운 개념의 구조시스템의 개발을 필요로 한다. 앞서 언급한 구조시스템을 포함한 이미 많은 연구에서 초고층건축물의 수직부재 즉, 벽체나 기둥의 강성을 효율적으로 확보하여 횡변위 제어를 달성하는 것을 주제로 하였으나, 수평부재에 의한 변위제어에 대한 연구는 주로 flat-plate 시스템에서 슬래브의 일부를 횡력에 대한 저항요소로 치환하여 유효보의 개념으로 접근하는 방식에 그쳐있다. 따라서 본 연구는 기존 구조시스템이 가지는 문제점을 최소화하고, 이를 대체할 수 있는 효율적 횡변위 제어시스템의 일환으로 수평부재인 바닥 브레이스를 이용한 시스템의 효율성을 검증하는 것을 주제로 하였다. 이는 초고층 건축물의 수평요소를 이용한 효율적인 횡변위 제어라는 새로운 연구 테마를 제시하며 본 논문의 제안 시스템의 효율성을 검증하여 향 후 효율적인 초고층건축물 설계에 자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 논문은 다음과 같이 구성되었다. 제 1장은 연구의 배경 및 목적, 연구방법 및 절차, 범위에 관하여 기술하였다. 제 2장은 기존의 초고층건축물 횡변위제어시스템에 관한 연구의 고찰을 기술하였다. 제 3장은 단층골조를 모델링하여 부재연결형태별로 절점의 변위와 보의 부재력 그리고 기둥의 부재력을 해석하여 수평부재인 보요소의 배치형태에 따라 횡변위 제어에 기여하는 바를 분석하여 기술하였다. 제 4장은 전단벽 아웃리거시스템과 바닥브레이스시스템 그리고 라멘구조시스템의 초고층건축물 적용모델을 해석•비교하여 최종적으로 초고층건축물의 횡력저항시스템으로서의 바닥브레이스시스템의 효율성을 검증•기술하였다. 제 5 장은 본 연구를 수행하여 얻은 결론을 기술하였다. 본 연구에서는 단층골조 해석을 통한 바닥브레이스의 역할분석과 이를 적용한 초고층구조시스템의 해석의 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. 1. 구조물 외주부와 내부코어를 연결하는 바닥브레이스는 구조물 내•외부 변위 차를 조절하여 변위 차이에 의해 유발된 특정 부재로의 응력집중을 방지한다. 즉, 평면 내에서 하중을 고르게 분배하는 역할을 한다. 이것은 바닥브레이스의 사용을 통해 효율적인 횡변위 제어가 가능할 수 있다는 것을 보여준다. 2. 바닥브레이스가 모서리기둥과 코어를 직접 연결하는 경우와 외주부 기둥사이를 연결하는 경우에 대하여 바닥브레이스는 부재 방향과 상관없이 횡력을 분배시켜 횡 변위를 제어하는 효과가 있다고 판단된다. 3. 바닥브레이스는 기둥에 대하여 특정 기둥으로의 하중 집중을 없애고, 기둥 상부에서의 변위 최대값을 감소시키므로 외주부의 변위가 커지는 초고층구조물에 적용시 횡변위제어에 효과적일 것으로 판단된다. 4. 바닥브레이스시스템은 아웃리거시스템과 동일한 코어벽체 두께에 대해서 바닥브레이스의 배치 및 내부 보의 단면강성의 조절에 따라 아웃리거 시스템과 비슷한 횡변위 제어 효과를 가지는 것으로 판단된다. 5. 바닥브레이스시스템은 전 층에 걸쳐 수직적으로 부재응력의 과다발생이 없고, 상부 층으로 갈수록 수직부재 응력이 감소하는 분포형태를 가진다. 6. 변위각과 처짐각의 급격한 변화는 풍가속도에 대한 응답가속도의 증가를 야기하고 이는 다시 층 거주성에 부정적 영향을 준다. 그러나 바닥브레이스 시스템은 횡하중에 의한 변위각 및 변위의 분포가 완만하므로 거주성문제를 야기하지 않는다. 허용 층가속도에 의한 거주성평가는 추후 연구할 필요가 있다고 판단된다. 7. 바닥브레이스시스템은 라멘구조시스템과 비교하여 부재 단면치수가 작을 때 더욱 효과적이다. 이것은 바닥브레이스가 횡하중을 분산시킨 결과로, 바닥브레이스시스템은 구조물의 단면을 감소시키면서 횡력에 효과적으로 저항하는 경제적인 시스템으로 사료된다. 8. 바닥브레이스 시스템은 허용 횡변위를 만족시키면서 기존의 라멘구조시스템과 비교하여 코어면적을 4.62%가량 감소시킬 수 있다. 이에 따라 콘크리트의 물량은 증가하여 경제성을 떨어뜨리나 분양면적은 증가하여 경제성을 높인다. 그러나 물량증가에 따른 경제적 손실은 건축면적의 증가로 얻는 이윤에 비하여 매우 미미하므로 바닥 브레이스 시스템은 코어면적을 감소시킬 경우에도 경제성을 확보할 수 있다. 본 연구에서 효율성을 검증한 바닥브레이스 시스템은 벽식 구조와 무량판 아웃리거시스템과 비교하여 높은 층고로 계획되어야 하는 단점을 가진다. 그러나 벽식 구조에 비하여 벽량 감소, 평면활용의 자유로움의 장점이 있으며, 주된 비교대상인 무량판 아웃리거시스템이 가지는 Slab Punching Shear와 연쇄붕괴의 문제가 발생하지 않는 장점이 있다. 또한 내부 보를 갖는 라멘조와 비교하여 슬래브 내에서 동일한 크기의 보를 사용하면서 변위제어효과를 보이므로 층고 문제는 발생하지 않을 것으로 판단된다. 따라서 실제 구조물 계획 시 시스템의 선정은 선택의 문제가 될 것으로 사료된다.

철근콘크리트 건축구조물의 구조도면 자동제작 시스템 개발 : 4대 부재를 중심으로(Concentrated on four major structural members)

金東九 대전대학교 2002 국내석사

A development of Automatic Structural Drawing System(ASDS) is able to reduce a tremendous time and cost. An integrated applying program which has an effectiveness, accuracy, and precision is associated with both economy and safety of buildings directly. Building an accurate structural drawing system, one can make automatically the process of structural drawing which is repetitive. The automated structural drawing system which was based on an experience and a technology of structural engineer can be used in practice. The structural drawings focused on four major structural members(slab, beam, column, foot) in the RC(Reinforced Concrete) buildings are produced through the database which contain geometrical information, structural analysis, and the results of member design. The Visual Basic 6.0 as object oriented programming tool is utilized to visualize the interface module and ACCESS is applied as database tool. Also ODBC(Open DataBase Connectivity) is used to connect with other softwares which is related to database. The ODBC is able to reduce the occurrence of the errors that might happen during processing. ASDS is composed of three stage modes. Firstly, the stage of structural plan shows both the shape of buildings and the section of members ; structural plan, structural section, lists of individual members. Secondly, the stage of shop drawing presents the individual members including the rebar size, anchorage, and splice. Thirdly, the stage of detail drawing exhibits shop drawing of members with rebar length, rebar spacing, and the detailed information those are required to simulate almost real rebar placement as scale of one tenth in general. It is possible to produce multiple structural drawings of structural design without efforts of engineer through the developing the reference module between Visual Basic and AutoCAD for interfacing, and the database which manages with a huge data. As a result of the system developed, structural drawings with three stage are automatically plotted through a control interface module, database on computer screen. It is demanded a sustained researches to produce the member drawings and to systematize bar list and bar schedule. It is necessary to develop system that is able to account many factors. These are related to the structural system of buildings and the applying structural design codes. This study is composed of 5 chapters as followings ; Chapter one presents about the background, purpose, scope, methodology of the study and reviews the related research of the preliminary design. Chapter two reviews the process of structural design, optimization of data for the member design. Chapter three gives the concept and the method of building system. Chapter four shows the demonstration of a developed system to verify the validity. Chapter five provides the conclusions of present study and for future research.

용접한 건축구조용 강재의 고온 시 기계적 특성에 관한 연구

조범연 한양대학교 대학원 2010 국내석사

최근 건축구조용 강재는 제조 및 생산기술의 발달로 더욱 고품질화 및 고강도화 되고 있다. 강재는 타 구조재료에 비해 조직이 균질하여 결함이 적으며 비강도가 매우 높다. 이러한 강재가 초고층 및 장스팬 건축물과 같은 대형건축물에 적용되면서 구조부재의 경량화와 유효공간의 증대가 이루어지고 있다. 반면, 강재는 화재와 같이 고온에 노출될 경우, 강도 및 탄성의 저하가 발생하는 단점이 있다. 강재의 강도 및 탄성의 저하는 구조물의 붕괴까지도 초래할 수 있다. 이에 강재의 내화성능에 대한 연구는 국내외에서 많이 이루어지고 있는 실정이지만, 강재를 건축구조물에 적용하는데 있어 필수공정인 용접에 의해 형성되는 용접부에 대한 내화성능에 관한 연구는 부족한 실정이다. 용접부는 용접 금속(weld metal)과 열영향부(HAZ ; heat affected zone)로 구분할 수 있다. 건축구조물에 주로 사용되는 용융 용접에서 발생하는 고온은 열원으로부터의 거리에 따른 온도분포 및 가열·냉각속도에 따라 강재의 미세조직 및 기계적 성질의 변화를 야기한다. 특히 급열·급랭의 용접공정에 따른 연성 및 인성 저하에 의하여 용접부재는 구조물의 취약부로 작용할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 용접한 건축구조용 강재의 고온 시 기계적 특성을 파악하여 강구조 내화설계 시 활용할 수 있는 기초자료로 제시하기 위하여 국내 건축구조물에서 사용되고 있는 대표적인 강재인 SS400과 SM490을 플럭스 코어드 아크 용접(FCAW)하였다. 용접공정 후 SS400과 SM490의 용접부 미세조직을 관찰하여 용접이 강재의 기계적 특성에 미치는 영향을 파악하고, 비용접부위와 용접부위에서 시험편을 채취하여 상온 및 고온에서 한국산업규격(KS)에 따라 탄성계수, 항복강도, 인장강도, 연신율을 파악하여 용접한 건축구조용 강재의 고온 시 기계적 특성을 파악하였다. 인장시험 후 파단부의 미세조직 관찰 및 파단위치 추정을 통하여 용접부재의 취약부를 파악하였다. 본 논문은 총 4장으로 구성되어 있으며, 각 장의 내용은 다음과 같다. 제 1 장에서는 본 연구의 목적, 연구의 방법 및 범위에 대하여 기술하였다. 제 2 장에서는 강재의 고온특성 및 용접부 미세조직에 대하여 문헌고찰을 하였다. 제 3 장에서는 용접한 건축구조용 강재의 고온 시 특성을 파악하기 위해 실험 및 실험방법에 대한 사항을 기술하였다. 제 4 장에서는 각 인자에 따른 실험결과를 종합하여 결론을 도출하였으며 결론의 내용은 다음과 같다. (1) 용접부 미세조직의 페라이트:펄라이트의 체적 분율을 분석한 결과, 모재부의 경우 SS400이 82:18, SM490이 75:25로 나타났고, 부분 변태역·취화역의 경우 SS400이 72:28, SM490이 69:31로 모재부에 비해 펄라이트의 체적 분율이 증가한 것으로 나타났다. (2) SS400의 인장실험결과, 600℃에서 용접부재의 항복강도는 항복강도 기준치의 75%로 허용치를 상회하는 것으로 나타났고, 인장강도는 인장강도 기준치의 53%로 허용치를 상회하는 것으로 나타났다. 연신율은 용접부재가 비용접부재에 비해 상온에서 61%, 600℃에서 82%의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 용접부재의 파단은 페라이트:펄라이트 체적 분율을 분석한 결과 모재부에서 발생한 것으로 판단되며, 인장시험 전 용접중심선을 기준으로 상온시험편은 17.04㎜, 600℃시험편은 19.79㎜에서 일어난 것으로 추정된다. (3) SM490의 인장시험결과, 600℃에서 용접부재의 항복강도는 항복강도 기준치의 76%로 허용치를 상회하는 것으로 나타났고, 인장강도는 인장강도 기준치의 61%로 허용치를 상회하는 것으로 나타났다. 연신율은 용접부재가 비용접부재에 비해 상온에서 72%, 600℃에서 82%의 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 용접부재의 파단은 페라이트:펄라이트 체적 분율을 분석한 결과 모재부에서 발생한 것으로 판단되며, 인장시험 전 용접중심선을 기준으로 상온시험편은 16.85㎜, 600℃시험편은 17.00㎜에서 일어난 것으로 추정된다.

한국 현대 철골구조건축의 형태에 관한 연구 : 90년대 노출철골구조를 중심으로

조혜진 명지대학교 대학원 1999 국내석사

기둥은 건축을 구성하는 기본 구조체로 형태구성에서 가장 중요한 디자인 요소 중 하나이다. 기둥은 시대의 흐름과 지역에 따라 각기 다른 모습을 지니는데, 이는 건축의 구조방식과 재료 그리고 한 시대의 중심사고의 변화에 따라 달라짐을 알 수 있다. 기둥은 서양 건축역사 속에서는 건축의 규범(오더)으로 인식되어 건축양식을 결정할 만큼 중요한 위치에 놓여 있었다. 이러한 기둥의 규범적 의미와 가치는 산업혁명이후 새로운 재료와 구조기술의 발전으로 해체된다. 그러나 구조적 발전은 기둥만으로 구조적인 문제를 해결함으로써 하중으로부터 벽을 자유롭게 하였다. 이는 새로운 건축형태를 가능하게 하였으며 결과적으로 기둥의 구조적 의미가 강화되는 계기가 된다. 그러나 기둥은 단지 구조적 의미로만 받아들여진 것은 아니다. 19세기 말 등장한 구조합리주의는 건축이 과거 양식의 모방이 아닌 새로운 시대의 요구를 수용하는 것이어야 하며, 새로운 재료와 합리적인 구조에 기반을 두어야 함을 주장한다. 여기서 구조합리주의자들이 단순히 공학 기술적 차원의 물리적 효율성만을 추구한 것이 아니라 축조방식의 변화에 따른 새로운 심미적 표현 체계 전반에 걸친 내용들을 추구하였으며 구조의 정직성을 추구하였다. 이러한 구조합리주의의 사고는 근대건축가들에게 영향을 미쳤으며, 특히 철골구조건축에 많은 영향을 주게 된다. 우리 나라에서는 1990년 이후 노출 철골구조 건축물이 증가 추세를 보이고 있다. 이들 건축물들은 구조를 정직하게 노출시킴으로써 골조를 이루는 재료와 이들 재료에 의해 만들어지는 구조를 통해 건축형태를 표현하고 있다. 이때 기둥은 단지 구조재로서의 역할만을 수행하는 것이 아니라 기둥자체의 형태와 다른 부재와의 관계를 통해 만들어지는 상세(디테일)가 철골구조건축에서 형태 구성의 기초가 된다. 따라서 본 논문은 기둥을 중심으로 철골구조건축의 형태를 분석해보고자 한다. 제1장은 연구의 목적과 의의, 연구의 범위와 방법, 연구사를 밝혔다 연구의 목적은 동서양 건축에서 가장 기본이 되는 기둥이 철이라는 재료를 사용하는 철골구조에서 단지 구조재로만 사용되는 것이 아니라 형태표현에서도 가장 중요한 요소로 사용되고 있음을 철골구조 건축물의 형태를 분석함으로써 밝히고자 했다. 제2장에서는 건축에서 기둥의 의미와 역할과 함께 역사적 고찰을 통해 건축사에서 기둥이 어떻게 표현되며 변화했는지를 살펴보았으며, 새로운 사고와 기술의 발달이 가져온 철골구조건축의 바탕이 되는 구조 합리주의 건축의 발생과 영향을 살펴보았다. 제3장에서는 한국철골구조의 도입과 한국현대건축에서 철골구조의 3가지 경향을 살펴보았다. 한국현대건축에서 노출철골구조건축물이 본격적으로 등장하는 것은 1990년대 이후로 이들 건축들이 추구하는 경향은 대략 3가지로 나누어볼 수 있다. 첫째 강재의 특성에 따른 사용으로 경제적, 기능적 측면에서 건축을 바라보는 경향, 둘째 적절한 재료의 사용과 합리적 구조의 결합으로 표현되는 구조미를 추구하는 경향, 셋째 철골구조를 형태표현의 수단의 도구로 삼는 경향이 있다. 제4장은 기둥을 중심으로 철골구조의 형태를 분석하였다. 기둥의 위치나 형태, 또는 기둥과 다른 부재와의 접합관계에 따라 형태가 달라짐을 살펴보았으며, 근대건축가 가운데 철골구조의 노출을 통해 구조를 정직하게 보여주며 동시에 건축의 형태미로 승화시키는데 성공한 대표적인 작가 미스의 작품과 한국현대건축에 구조적 합리성을 추구하여 일관성 있는 작품활동을 하고 있는 김종성과 함인선을 중심으로 철골구조에서의 형태를 분석하였다. 제5장은 지금까지 분석한 내용들을 총체적으로 종합하여 정리하였다. 기둥은 단지 고전건축에서만 의미를 갖는 것이 아니라 철골구조건축에서도 중요한 건축구성요소로 작용한다. 비록 고전건축에서처럼 규범으로서의 오더로 존재하지는 않지만 철골구조건축에서 기본 골격구조체인 기둥은 건축의 형태를 결정하며 표현을 풍부하게 한다. 미스 반 데 로에의 경우는 구조합리주의와 고전주의를 바탕으로 철이라는 재료로 새로운 건축을 창조하였으며, 또 하나의 새로운 오더를 만들었다. 프램프턴은 훌륭한 건축이란 항상 효과적인 축조술로부터 시작되어야 함을 주장했다. 그가 말하는 축조술이란 합리적인 재료의 선택과 재료의 속성에 따른 사용을 의미한다. 이러한 축조술의 전통은 한 시대에서 새로움의 창조와 함께 옛 것의 재해석을 통해 추구되어야 한다. 건축은 재료의 속성에 적합한 구조적 합리성을 지녀야 하며 이러한 합리성은 미적 가치 기준에 중요한 부분을 차지한다. 여기서 구조적 합리성의 개념은 기후, 지형, 그리고 각 지역에서 사용할 수 있는 재료를 선택하며 선택된 재료를 적절히 이용한 축조 방법과 기능적 배치에 의해 건축의 형태를 결정하는 것을 의미한다. 건축은 문화, 전통 등의 인문적 토대 없이 존재할 수 없다. 따라서 건축가는 이러한 문화적, 지역적, 역사적 토대 위에서 구조적 합리성을 추구하여야 한다. The column is basic structure to make up buildings and one of the best design elements in the form composition. The column have had different aspects with the changes of the time and region. It varies with the changes of the structure system, materials of building and of main idea in a period. As has been looked upon as the 'order' in the western architectural history, the column hold the important position to decide the architectural style. After the Industrial Revolution, it has lost, the normal meaning and value, and the new materials and the structure system took its place. But the progress in the structural engineering solved the structural problem simply with columns, instead of bearing walls, made it possible to create the a architectural form. With this as start, the structural meaning of the column was stressed. But the column did not have merely the structural meaning. The structural rationalism, appeared in the late 19th century, claimed that architecture is not imitation of past styles but something that should accept the demand of the new age and should be based upon the new materials, and the rational structure. In this, the structural rationalist did not pursue the only physical, technological efficiency, but seek the new aesthetic expression system and structural honesty. This structural rationalistic idea influenced modern architects, specifically in the creation of a steel-frame building. In Korea, after the year 1990, exposed steel-frame buildings increased. As these buildings expose the frame honestly, the form of the building expressed by materials which compose the frame. At this time, the column works to only as structural system, the detail which is made of relation self-column form with other beams is based upon the form composition. So, in this paper, I want to analyse the form of steel-frame building with a focus on the column. In chapter Ⅰ, the dissertation indicates the purpose, meaning, extent and history of this study. The purpose of the study is to indicate by means of analysing the form of steel-frame building that the column which has been the basic element in the East and the West is not only structural element, but also formal element of shape-design. In chapter Ⅱ, the author studies what the expression and change of the column in the architectural history is with study on the historical research, the occurrence and the effect of structural rationalist architecture which is based upon steel-frame architecture which is caused by development of the new idea and technology. In chapter Ⅲ, it concerns the introduction of Korean steel-frame structure and the three trends of steel-frame structure of Korean modern architecture. The exposed steel-frame structures appeared in 1990s, and since then major trends these architectures have pursued can be divided by three factors as follows: The first is the use by characteristics of steels, which Is economic and functional viewpoint of the architecture trend. The second is the combination of proper use of material and rational structure, which is the trend that pursues beauty of structure. The third is the trend that take steel-frame structures as tools for expressing shapes. In chapter Ⅳ, it analyses the shape of steel-frame structure. This chapter covers the fact that the shape of steel-frame structure change according to position, and shape of post or connection of post with other materials. This chapter alsop analyses shapes of steel-frame structure focused on Mies, Jong-Sung Kim, and In-Sun Ham's work. Among the modern architects, Mies has shown the steel-frame structure honestly through exposure of steel-frame structure and, at the same time, his work has been successful in subliming it into architectural beauty of shapes. Jong-Sung Kim and In-Sun Ham have been In full consistent activity, pursuing structural rationality in Korean modern architecture. In chapter Ⅴ, it is summary of all the analysis that are discussed before. The post is not only the meaning of classical architecture, but also it is the important factor of architecture in architecture of steel-frame structure. Although it does not exist as an order of form as in classical architecture, the post, which is basic frame structure in architecture of steel-frame structure, decides the shape of architecture and enriches expressions. Mies van der Rohe created new fields in architecture with material "steel" based on structural rationalism and classicism, and also he made another new order. Great architecture always starts, in K. Frampton's opinion, from effective construction, and tectonics means the use according to material and property of material. The tradition of tectonics can be explained as permanent pursuit through creation of new trend at present, and re-interpretation of old tradition.

건축구조관련실무 개선에 관한 연구 : 건축구조설계, 심의 및 감리를 중심으로

김병선 광주대학교 산업대학원 2007 국내석사

국내외 건축구조관련실무 현황을 조사하고 이를 분석하여 국내 건축구조관련실무 개선 방안을 제시하면 다음과 같다. 1. 건축설계단계에서 최종설계안이 확정된 후 구조계산만을 하는 것이 아니고, 설계 초기단계부터 구조계획, 설계진행단계마다 구조설계, 최종설계안이 확정된 후 구조계산 및 구조도면 작성을 하여야 한다. 2. 건축구조심의의 일관성이 확보되고, 심의를 통한 구조 안전성과 경제성이 확보되기 위해서는 건축구조심의 절차와 내용의 개선이 필요하다. 현재의 건축법 및 시행령 하에서는 건축구조심의 개선방안은 사전심의가 있거나 별도의 구조심의를 하는 수준으로 되어야 할 것으로 사료된다. 3. 시공 중 건축구조의 품질과 안전성을 확보하기 위해서는 건축골조공사감리에 건축구조기술자가 참여되어야 한다. 골조공사감리에 건축구조기술자가 참여하여야 준공도면에 관계전문기술자의 정상적인 날인을 할 수 있다. 4. 1∼3과 같이 합리적으로 건축구조관련실무가 개선되려면 제도적인 장치인 건축구조관련 법 및 시행령이 개정되어야 한다. 5. 건축구조관련 법 및 시행령의 개정 방향은 1) 건축사와 구조기술사가 대등한 위치에서 협업을 할 수 있어야 하고, 2) 건축구조설계는 건축구조기술자의 독자영역으로 간주되어야 하며, 3) 골조시공감리를 구조기술자가 하여야 한다. After investigating and analysing the actual affairs of building structure at home and abroad, the improvement methods on the actual affairs at home are as follows. 1. Not only structural analysis but also structural plan and drawing are carried out in the process of architectural design by structural engineers. 2. The improvement in the procedures and contents of the deliberation is needed in order to ensure the deliberation consistency, the safety and the economics of building structure. It is favorable to do a preliminary deliberation of building structure before the main architectural deliberation, otherwise, it is recommended that we separate the building structural deliberation from the main architectural deliberation for the improvement of the deliberation under the present building codes and the restriction ordinance. 3. The building frame work supervision should be carried out by the structural engineers. The building completion drawings also must be signed and sealed by the structural engineers. 4. The building structural codes and the enforcement ordinance for the institutional system or devices should be revised in order to better the actual affairs of building structure. 5. The orientation revised toward the building structural codes and the enforcement ordinance is that the structural engineers should cooperate with the architects and that the structural building design is an intrinsic work by the structural engineers. In regard to the revised building codes, the building frame work supervision should be carried out by the structural engineers.

建築的 Deconstruction의 理論的 背景에 關한 硏究 : Eisenman과 Tschumi를 中心으로

이장범 漢陽大學校 1991 국내석사

공간구문론적 해석에 의한 미술관 공간구성 유형에 관한 연구

이성훈 한양대학교 대학원 2008 국내박사

‘미술관(Art Museum)’이라는 건축 유형이 가지는 가장 기본적인 기능 중의 하나를 문화, 사회, 예술, 자연과학 등 여러 측면에서 중요하다고 간주되는 전시품을 보관ㆍ전시하고 이를 다수의 대중에게 관람시키는 역할이라고 볼 때, 개인의 차원을 넘어 다수의 일반 관람객에게 개방되는 근대적 의미의 미술관 건축은 교회나 도서관 등과 같은 다른 종류의 건축유형에 비해 비교적 짧은 역사를 가졌음에도 불구하고 시대의 변화, 미술관 기능과 사회적 역할의 변화 및 관람자의 다양해지는 지적 요구에 따라 그 존재의 개념을 달리 하면서 다양한 양상으로 발전하여 온 것을 알 수 있다. 특히 20세기 후반에 들어서면서부터는 일치성, 보편성, 대중성 또는 합리성을 추구하였던 모더니즘의 보편적 사고보다는 개별적인 사고가치와 다양성을 기초로 이중성과 창조성이 강조되는 다원적(Pluralism) 사고가 존중받는 현상이 나타나면서 공간의 표현방식에 있어서도 인간중심적인 사고를 중심으로 개인의 감각을 통해 얻어지는 느낌이나 감성적 태도를 우선시하는 경향이 두드러지기 시작하였다. 따라서 오늘날의 미술관은 단순히 전시, 보존, 연구기능뿐 아니라 공연을 비롯한 방문객의 휴식, 여가 및 교육정보위락(eduinfotainment)를 겸한 공공장소로서의 역할을 강화하려는 경향을 보이면서 다기능적 건축의 양상을 띠고 있으며, 전시공간 구성에 있어서도 작가의 의도나 큐레이터의 보편적인 정보전달체계에서 벗어나 관람객 스스로의 움직임을 통한 스스로의 의미를 창출하며 다양한 정보를 스스로 선택할 수 있도록 하는 경향이 나타나고, 이전보다 복잡한 정보추출방법이나 의미전달방법에 의한 전시공간 구조와 다양한 동선체계를 갖춘 미술관들이 대두되기 시작하였다. 이와 같이 보편화 시대에서 다원화 시대로의 전환이 급속도로 진행되고 있는 시대적 배경 하(下)에 지금까지 지어진 미술관에 대한 유형화 작업을 통해 건축적 이해를 도모하고 연속적 맥락에서의 의사전달 기회를 마련하는 작업은 나름대로 가치가 있다고 판단된다. 따라서 본 연구는 예술품을 위주로 하는 미술관을 대상으로 공간구성에 따른 유형을 분류하고, 각 유형별 특성을 분석하여 초기 미술관 기획설계단계에 필요한 새로운 유형 및 특성자료를 제시하고, 이를 통해 향후 지어질 새로운 미술관이 지향해야할 내용을 제안하고자 하였다. 이를 위해 95개의 분석대상 미술관을 선정하여 1차적으로 규모 및 계획학적 기준에 따라 유형을 분류하고 그 특성을 분석하였다. 또한 분석대상 미술관 중 유형별 특성이 두드러지는 33개의 미술관을 선별하여 공간 상호간의 위상학적(topological) 관계와 통합관계 및 연결 관계를 정량적으로 묘사할 수 있는 ‘공간구문론(Space Syntax, 서울대학교에서 개발한 S_cube 2.0)’을 사용하여 접근성, 명료성, 통제성의 기준을 통해 공간구조를 정량적으로 분석하고 유형별 공간구성 특징을 살펴보았다. 마지막으로 계획학적 유형의 특성과 공간구문론에 의한 공간구성 특징의 상관분석을 통하여 미술관 건축의 기본계획을 위한 공간구성별 새로운 유형을 제시하고, 유형별 공간구성 특성을 종합ㆍ정리하였다. 본 연구에서 분석된 내용을 종합적으로 요약하면 다음과 같다. 1) 미술관은 주제, 성격, 운영 및 전시 프로그램 등과 같은 소프트웨어적인 요소뿐만 아니라 규모계획에 의해서도 적용되는 유형구분이 어느 정도 명확하게 분류 가능하였으며, 따라서 추진하고자 하는 미술관의 규모에 따라 유형뿐 아니라적용 가능한 공간구조에 대한 예측도 가능함을 알 수 있었다. 2) 계획학적 유형분류를 통해 평면구성에 있어서는 중심홀형과 보편형을 중심으로 다원화시기에 적응하기 위한 미술관의 공간구조적 진화가 이루어지고 있었으며, 21세기에 들어서는 중심홀형이 보편형보다 많이 사용되는 것으로 분석되었다. 또한 연대기적 순서 또는 주제별 분리에 의한 전시형식에 따른 연속실형이 제3세대에 들어서도 많이 사용되고 있으나, 시간이 지나면서 연속실형과 개방형의 비중이 줄어들고, 관람객 스스로의 동선선택에 의한 다양한 공간체험학습이 가능한 홀복도형과 복합형의 활용이 상대적으로 두드러지는 현상을 보이고 있다. 동선구성 체계에 따른 유형에서는 관람객의 다양한 공간경험을 중요시하는 제3세대 다원화시기의 미술관에서는 강제순환방식보다 선택순환방식의 적용이 늘어나고 있으며 두 가지 유형이 혼용된 절충형이 사용되기 시작하였다. 이러한 미술관 공간구조의 변화에 따라 미술관의 정보전달 체계에서의 변화도 예측된다. 3) 계획학적 유형 특성과 공간구문론에 의한 공간구성 특징의 상관분석을 통해 본 연구에서 새로이 제시한 4가지 유형은 ①직렬 방사형, ②병렬방사형, ③선형, ④그리드형으로, 이 유형을 통해 95개 미술관을 재분류하고 그 특징을 분석하였다. 계획학적 유형분류에 의한 미술관과 비교하면, 집중형은 직렬 방사형 및 병렬 방사형과 공간구조적 특징을 같이 하며, 분동형의 경우는 대공간의 역할을 담당하는 중정으로 인해 방사형 미술관 성격의 공간구조를 보이고, 상대적으로 작은 규모의 미술관에 적용되는 분리형과 보편형의 경우는 미술관 특성에 따라 선형과 그리드형으로 분리된다. 또한 개방형 미술관의 전시유형은 주로 그리드형의 공간 구조적 특성을 따르며 선택순환방식을 선호하는 것으로 나타났다. 4) 21세기에 들어서면서 나타나기 시작한 탈구조적ㆍ탈장르적 성향의 건축형태와 다양한 전시공간 구조 및 동선체계를 갖춘 미술관이라 할지라도 본 연구에서 제시한 4가지 유형에 의해 모두 분류가 가능하였으며, 층별 가용면적의 변화로 인해 층별 유형을 달리하며 두 가지의 유형이 복합적으로 사용되는 미술관 사례가 나타나기 시작하였고, 기획ㆍ순회전시의 증가로 인해 기획전시만을 주관하는 전문미술관의 출현을 찾아볼 수 있었으며, 이런 유형의 미술관이 가지고 있는 공간구성적 특징을 살펴보았다. 5) 전시 중심의 공간구조를 가지고 있는 제1세대 미술관과 사회적 역할의 변화 및 새로운 교육프로그램의 등장에 따른 과도기적 공간구조를 보이는 제2세대 미술관은 주로 평면구성 또는 외부형태분석만으로도 유형구분이 가능하였으나 관람객의 움직임에 의한 공간경험을 중시하는 다원화시기의 제3세대 미술관에서는 전체 공간구성에 대한 이해를 기초로 하는 종합적 관점에서의 유형구분이 이루어져야 한다. 본 연구ㆍ분석을 토대로 향후 새로운 미술관 계획시 고려되어져야할 내용을 제안하면 다음과 같다. 1) 현대 미술관은 작가의 의도나 큐레이터의 보편적인 정보전달체계에서 벗어나 관람객 스스로의 움직임을 통한 스스로의 의미를 창출하며 다양한 정보를 스스로 선택할 수 있는 경향을 보이고 있고, 이러한 관점에서 공간적 질서는 관람객 스스로가 능동적으로 창출해 내는 것이라 할 수 있다. 따라서 이와 같은 현대 미술관의 특성 및 경향을 보다 적합하게 수용할 수 있는 유형으로 ‘홀복도형’ 또는 ‘복합형’ 전시공간 구성과 ‘선택순환’ 또는 ‘절충형’ 동선구성형식을 포함하며 공간간 네트워킹이 유기적으로 잘 이루어지는 ‘병렬 방사형’과 ‘그리드형’이 적합하다고 판단된다. 2) 인간의 다양한 경험을 중시하는 제3세대 다원화시기의 미술관은 다양한 외관만큼이나 복잡한 공간구성을 보여주고 있으며, 병렬식 공간구조적 특성으로 인해 다양한 경로선택 및 공간체험 제공이라는 장점도 있으나 전체공간에 대한 이해도가 떨어지며 길찾기(way-finding)에 대한 어려움을 동시에 내포하고 있다. 따라서 미술관의 공간 구조적 특성을 이용한 공간 위계(hierarchy) 설정을 통해 공간에 질서를 부여하는 작업이 우선적으로 고려되어져야 하며, 이를 통한 식별성과 심리적 안정감이 제공되어져야 한다. 특히 고전적 미술관에서부터 출발하여 미술관 건축의 역사와 맥(脈)을 같이하고 있는 ‘중심성(centrality)’의 개념은 다원화 시기의 미술관에서도 중요한 공간구성 개념으로 자리매김하고 있으나, 현대 미술관에서 중심의 위치는 대칭적이고 획일화된 근대적 공간구성에서 벗어난 비대칭ㆍ비정형 형태로 탈중심적 특성을 보이며 다원화 시기의 흐름을 주도하고 있음을 알 수 있다. 3) 앞으로의 미술관에서는 다차원적이며, 실험적이고, 설치적 성격의 예술적 경향에 대한 이해와 다양한 기능과 전시를 포함하는 프로그램들을 수용할 수 있는 가변적 공간의 유용성이 무엇보다 중요하다고 판단된다. 또한 21세기 들어 기획 전시만을 주관하는 미술관이 출현하는 등 기획ㆍ순회전시의 증가로 인한 기획전 시실의 가변적 활용이 필수적이고, 이는 종래의 상설전시와 기획전시의 엄격한 구분을 수정하는 개념으로서 현대의 미술관건축계획에 기여할 중요한 요소가 될 것이며, 상설전시공간의 일부에 기획전시공간을 병치시키거나 전통적 구성기법을 현대적으로 변화시킨 대소 전시공간의 적절한 병렬배치구획 등을 통해 필요에 따라 확장 가능한 공간구조를 이용하여 공간의 가동성을 높여야 한다. 4) 주제전시, 연대기적 전시, 비교전시 등과 같이 교육적 목적이 강한 전시를 위한 공간구조로는 전시공간의 구성방법이나 동선흐름상 연속적인 배열이 가능한 직렬방사형 또는 선형이 비교적 유리하며, 직렬 방사형의 경우 통합도가 높은 대 공간을 위상학적 중심으로 구축하고 층별 주제 및 연대기적 구분을 통한 수직적 배열도 가능하다. 반면 회화, 조각 등의 미술품을 중심으로 하는 전시의 경우 통제되지 않고 자기 나름대로의 무작위적 경로선택이 가능한 선택순환방식 또는 절충형 동선구조가 바람직하며, 이를 실현시키기에 유리한 병렬 방사형 또는 그리드형이 보다 적합하다고 할 수 있다. 5) 미술관의 운영방향, 성격 등의 요인뿐만 아니라 신축하고자 하는 미술관의 규모계획에 의해서도 유형 및 공간구조의 예측이 어느 정도 가능한 것으로 나타났다. 또한 3층 이상의 미술관에서는 깊어지는 공간 깊이로 인해 관람객의 경로 선택에 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났는데, 뉴욕구겐하임미술관처럼 위상학적 중심에 대공간을 설치하여 사회적 공간을 제공하거나 애틀랜타하이미술관과 같이 대공간 주변에 휴게, 부분전시, 또는 정보습득 등 상징적ㆍ다기능적 성격의 홀복도 공간을 분산배치시킴으로써 공간깊이에 따른 부담감을 어느 정도 해소할 수 있으며, 공간위계상 먼 곳에 위치하는 전시공간을 ‘개방형’으로 계획함으로써 공간의 깊이를 줄일 수 있다. 6) 현대의 미술관은 무엇보다 지역사회 및 도시공간과의 관계, 그것과의 상호 연계하는 운영 프로그램의 개발, 문화적 영향력 및 파급효과, 도시경제 활성화, 관람객과의 관계설정, 관람객 참여중심의 교육프로그램 개발 등 사회ㆍ경제ㆍ문화적 측면에 대한 개념의 재정립뿐만 아니라 효율적인 활동프로그램과 운영관리체계를 구축하면서 상기의 내용들을 수용할 수 있는 탄력적인 공간적 대응과 건축적 해결을 통해 미술관이 해당 지역사회에 올바르게 정착하기 위한 지속적 노력이 시급한 당면과제라 할 수 있다. In view that the most fundamental functions of the ‘Art Museum’ as an architectural pattern lies in the role of archiving and exhibiting various cultural, social, artistic as well as natural scientific treasures to many spectators, the art museum in the modernistic sense that is open to the public spectators beyond individuals has been developed in various patterns, holding different view on the concept of existence along with the changes of the times, the functions and social roles of the art museum and with the varying demands of the spectators in spite of its short history as compared with that of other architectural patterns such as church or library. Particularly, by the late 20th century pluralism has come in trend, placing emphasis on dualism and creativity, while highly valuing individual thinking and diversity rather than modernistic universal thinking which pursues after uniformity, universality, popularity or rationality. In a phenomenon of respecting pluralistic thinking, individual feeling or emotional attitude through personal senses centering around the human centered thinking began to make striking emergence. Consequently, the art museum of today tends to appear a multidirectional architecture pattern with strengthening a role as a public space concurrently holding a role of eduinfotainment space providing rest or leisure as well as performance space for the public, exceeding beyond its role of mere exhibition, archive and research. In case of the structure of an exhibition space, it tends to appear to let the spectators create their own meanings and select varying information by their own choice through their own move, deviating themselves from the intent of the architect or the unified information system of the curator. Accordingly, there began to emerge such art museums as having exhibition spaces facilitated with information abstract method much more complicated than before and with varying circulation system. Under the background of the times, when the period of universality is rapidly passing into that of plurality, it is judged to be worth for the art museums to devise an architectural understanding through a categorizing work so far constructed and then an opportunity to conveying information in a sequential coherence. This study plans to classify the art museums in accordance with their spatial organization, analyzing their peculiarities each by its type in order to present the materials required for the early planning stage of an art museum of new type with peculiarities with confidence in mind that the contents of the presentation will make worthy contribution for the future art museum. For this purpose, 95 art museums have been selected as the objects of analyzation. First of all, their types have been categorized in accordance with the standard of scale and architectural planning. Of them 33 museums have further been selected in order to see how the peculiarities of their patterns are outstanding, and then a quantitative analyzation has been made on each of them to see its space structure in terms of its accessibility, intelligibility and global control value by utilizing ‘Space Syntax’ (as specified in S_cube 2.0 developed by Seoul National University), which is capable of quantitative description of the topological relation, integral relation and linking relation among spaces. Finally, a correlation analyzation of space structure peculiarities has been conducted and the spatial organization peculiarities per type is comprehensively arranged in accordance with the architectural planning and Space Syntax in order to present a new spatial organization per space to be used for the basic planning of the art museum. The contents of this analytical study are summarized as follows: 1) An art museum has been defined not only by software elements such as theme, constituent, operation and exhibition program but also by structure type classification applicable by scale plan to a certain extent accuracy. Therefore, it is possible to estimate not only the structure type appropriate to the scale of the art museum under planning but also the space structure applicable thereof. 2) The space structure of the art museum, viewed from the point of the topological classification, has evolved to be adapted to the pluralistic period with the ‘Major space type’ and the ‘Unified space type’ as the central subject. Entering into the 21st century, however, the ‘Major space type’ has been utilized more than the ‘Unified space type’, according to a concerned analyzation. Even after entering the third generation, the ‘Room to Room type’ in a chronological order or a division by theme has been continuously utilized. However, as time goes by, the relative importance of the ‘Room to Room type’ and the ‘Open Plan type’ have been diminished. Instead, the use of the ‘Hall-corridor type’ and the ‘Combination type’, which are capable for rendering various space experience study, have made a relatively outstanding emergence. In the circulation system of the art museum in the 3rd generation pluralistic period that attaches importance to various space experiences of the spectators, the ‘Selective Circulation type’ is being increasingly utilized more than the ‘Forced Circulation type.’ Also the ‘Combined type’ of these two types are being increasingly utilized. Following such changes in the space structure of the art museum, it is foreseeable that its communication system may also witness some changes. 3) A correlation analyzation on the typological features in terms of architectural planning and on the spatial organization features in terms of the Space Syntax has presented four new types of museum spaces: ① Radial type, ② Arachnoid-radial type, ③ Linear type, and ④ Grid type, in the light of which the selected 95 art museums have further been analyzed in order for their features to be reclassified. When compared with the art museum categorized in terms of architectural planning, the ‘Center Oriented type’ shares the peculiarities of the space structure with the ‘Center Oriented type’ and the ‘Radial type.’ In case of the ‘Pavilion type’, it shows a space structure of same character as that of the ‘Radial type’ because of its inner court, which plays the role of a major space of the type. In case, however, of the ‘Served & Servant type’ or the ‘Unified type’, which is applied to a relatively small scale art museum, the museum is classified into either a ‘Radial type’ or a ‘Grid type’ in accordance with its features. Furthermore, the exhibition style of the ‘Open type’ art museum treads in the ‘Grid type’ space structure, while it appears to prefer a selective circulation. 4) Even though the art museums facilitated with varying exhibition space and circulation system, they began to show tendency toward de-structural and de-genre tendency from the early 21st century, they have been able to be classified by either of the four types in this study. The floor space type tended to differ its form by the change of its usable floor space per floor, and there began to appear such an art museum as using two different types in combination. This study could have observed that such art museums superintended mainly temporary exhibitions owing to the increase in number of plannedㆍtraveling exhibition, looking into the features of the spatial organization of such art museum types. 5) The types of those art museums of the 1st generation which emphasize exhibition and those of the 2nd generation which show a transitional space structure following the changes of their social role and the emergence of new educational programs could have been classified in terms of a plane formation. However, in the 3rd generation art museums, which lay weight on the space experience of the spectators through their movement, the museum type classification should necessarily be made based on the appreciation of the entire spatial organization of the museum from a comprehensive point of view. Based on this analytical investigation, following suggestions are presented for consideration in the case of planning a new art museum in the future. 1) Freeing itself from the intent of the architect or the unified communication system of the curator, the art museum of the present time is inclined to lead the spectators to create their meanings through their own movement and make choice of their own. Seen from this point of view, it can be said that the spectators create the space order by their own activity. These peculiarities and inclinations of the art museums of the present time are more appropriately taken in by ‘Arachnoid-Radial type’ and the ‘Grid type’, having characters of exhibition space structures as the ‘Hall-corridor type’ or the ‘Combination type’ and circulation system as the ‘Selective Circulation type’ or ‘Combined Circulation type’, are found to be appropriate for the preservation of the organic networking between spaces. 2) The art museum in the third generation of the pluralism period, when varied human experiences are highly weighed, appears to have spatial organizations as much complicated as its varying exteriors. Such museum has good points in that it can tender various route selections and space experiences owing to the features of the Arachnoid type space structure, but it has some weak points in that it provides somewhat lower rate of comprehending the space as a whole and difficulty in grasping way-finding. Therefore, it is prerequisite to give first priority consideration to a work for furnishing order to the space through establishment of a space hierarchy by utilizing the space structural peculiarities of the subject art museum, through which, then, identifiability and mental stability should be provided with. It is particularly noteworthy that the concept of the ‘centrality’ which came into being in the classical art museum and remained to share its vein with the history of the art museum construction is an important concept for the spatial organization of the art museum in the period of pluralism as well. For all this, however, the central position of the art museum of the present time shows de-central peculiarity in a form of non-symmetryㆍnon-prototype, taking the initiative of the current of pluralism. 3) It is judged that the future art museum should be able to comprehend artistic tendency of multidimensional, experimental and testable disposition, and need to be useful with changeable spaces capable of accommodating various programs inclusive of multiple functions and exhibitions. In the early 21st century, there has emerged such art museums as superintending exclusively temporary exhibitions has in creased in number. It is, therefore, prerequisite to execute changeable utilization of the temporary exhibition facility. This is a concept that revises the previous classification that strictly differentiates the permanent exhibition from the temporary exhibition. It is an important element to contribute to the art museum planning of the present time. It is also important to increase movability of the space by means of juxtaposing a temporary exhibition space to a permanent exhibition space, or of an appropriate juxtaposition site plan of large and small size exhibition spaces converted through modernization of the traditional structural technique. 4) As for a space strongly of education purpose such as a theme exhibition, chronological exhibition, comparison exhibition and etc., a ‘Radial type’ or a ‘Linear type’ space is comparably advantageous, reasons being that such type is capable of accommodating a continuity arrangement to the exhibition space structure or a circulation flow. In case of a ‘Radial type’, it is possible to build the major space of high combination rate in terms of topological center, and it is also possible to make a vertical arrangement through theme and chronological classification per floor. In case, however, of an exhibition with paintings, sculptures, and such as central exhibits, it is desirable to install a ‘Selective Circulation type’ or a ‘Combined Circulation type’ as it is possible for spectators to select their circulation at random without any strain of regulation. In order to actualize this, an ‘Arachnoid-Radial type’ or a ‘Grid type’ is compatible. 5) It has been observed that the type and the structure of the space of an art museum under the plan can be estimated to a certain extent not only through its operation course or its character but also through its scale plan. In the meantime, it has been observed that the depth of the space in an art museum of more than three floors would adversely influence the spectators in their selection of circulation. The New York Guggenheim Museum established the major space in the topological center, providing a social space, while the Atlanta High Museum arranged in the perimeter of the major space symbolical ㆍmulti-functional hall-corridor spaces, such as a lounge, partial exhibition and information acquisition spaces. These museums could have settled to some extent the frustration of burden caused by the depth of the space. The could have lessened the depth of the space by means of making such spaces in a far off position from the major space into ‘Open plan type’ spaces. 6) The art museums of the present time are confronted with not a few problems of urgent solution, such as setting up relation with the community and the urban space, pioneering operation program in relation with these problems, setting up cultural influence and its ripple effect, activating urban economy, establishing relation with spectators, developing education programs for the participation of the spectators. In other words, they are faced with problems of reestablishment of social, economical, cultural concept. It is also an urgent task for them to develop effective programs and operationㆍmanagement system capable of solving the above problems, while exerting their perpetual efforts for their righteous settlement in the concerned community.

초고층 철근콘크리트 건물의 구조 최적설계

최효준 한양대학교 대학원 2010 국내석사

초고층건축물은 높이가 올라갈수록 건물의 세장비가 높아져 수직하중보다 풍하중과 같은 횡하중에 민감하게 된다. 수평하중에 의한 건축물의 과도한 횡변위는 거주자의 불쾌감을 유발시키며 외장재와 엘리베이터, 배관설비 등을 손상시켜 사용성에 큰 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 초고층 건축물의 설계주안점은 횡변위를 허용변위 이내로 효율적으로 제어하는 것이 되며 강도설계보다 강성설계가 부재 크기 결정에 큰 영향을 미친다. 하지만 초고층건축물은 부재수가 수천에서 수만 개에 이르러 기존의 기술자의 경험에 의한 시행오차 방법에 의한 강성설계를 할 경우 상당한 시간이 소요되며 횡변위를 만족하는 최적의 부재 크기를 결정하는 데에 많은 어려움이 따른다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 많은 연구가 있어 왔으며, 이 중 최적설계기법은 구하고자 하는 건축물의 부재설계를 정량적이며 효율적으로 단면크기 결정을 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 기존 연구들은 강구조 등의 일부 구조시스템에 한정되었으며, 다양한 구조시스템에서 최적화기법의 적용에 대한 연구는 부족한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 초고층 RC 구조시스템에서 기존의 최적화 알고리즘을 이용하여 설계변수, 목적함수, 제약조건식, RC부재의 단면특성식을 설정하여 강성최적설계가 이루어지도록 하였다. 최적설계의 효용성을 검토하기 위하여 수평하중과 수직하중을 동시에 받는 40층 규모의 강접골조, 전단벽-골조, 아웃리거-골조 시스템 건축물의 최적단면설계를 수행하였다. 본 논문은 다음과 같이 구성되었다. 제 1장은 연구의 배경 및 목적, 연구내용 및 방법을 기술하였다. 제 2장은 최적 설계 이론의 고찰로써 최적설계 기존연구 분석과 본 연구의 설계 문제 정식화, 설계변수, 목적함수, 제약조건을 수립하였다. 제 3장은 해석모델 개요와 설계하중, 부재 그루핑에 대하여 기술하였다. 제 4장은 적용 모델의 해석결과 값에 대하여 횡변위, 층간변위율, 변위기여도, 최적단면, 물량을 비교, 분석하였다. 제 5장은 본 연구를 토대로 얻은 결론을 기술하였다. 본 연구는 실제적인 RC 초고층 건축물의 최적설계에 활용할 수 있는 연구 자료가 되는데 중점을 두었으며 강접골조, 전단벽골조, 아웃리거 골조로 계획하여 최적설계를 수행하였다. 최적설계는 각 부재의 한 변의 길이를 설계 변수로 하여 중량 최소 목적함수, 층간변위율 제약조건, 층 단위 그루핑, 변위기여도, 물량에 대하여 분석하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 설계변수에 대한 결론 콘크리트 건축물의 특성상 각 부재의 치수는 무한한 선택 가능성이 있으므로 각 부재의 가로길이, 세로길이를 설계변수로 설정하여 정식화 하였다. 정식화된 식은 설계 해에 안정적으로 수렴하여 그 효용성을 입증하였다. 2) 층간변위율에 대한 결론 층간변위율 제약조건 0.0025로 최적설계 수행결과 계획된 세 모델 모두 최상층 허용변위와 층간변위율을 만족하였다. 층 단위 그루핑에 의한 변화를 살펴보면 부재 그룹이 변화하여 층간성이 달라지는 곳에서 RF와 OF의 층간변위차가 상대적으로 크게 나타남을 알 수 있었다. 하지만 WF의 경우 5개층, 10개층 그루핑 모두에서 일정한 층간변위차를 보였다. WF나 OF에서 나타나는 층간변위차를 줄이기 위하여 최적설계 전 부재 그루핑 단계에서 민감도 계수 등에 의해 그루핑이 고려될 수 있지만 실제적으로 그루핑은 시공성이나 평면계획에 따라 많이 이루어지므로 최적설계 과정에서 그루핑에 의한 급격한 강성차이를 줄일 수 있는 최적기법 연구가 추후 필요할 것으로 판단된다. 3) 변위기여도에 대한 결론 각 모델의 변위기여도를 분석한 결과 강접골조와 아웃리거골조는 최상층 횡변위에 기여하는 부재의 변위기여도 순서가 같았으며 아웃리거 골조의 경우 아웃리거의 횡변위 저항 능력은 다른 부재보다 크게 나타났다. 그리고 각 부재의 물량 증감율과 변위기여도의 상관관계를 보면 초기 가정된 단면의 설계에 대해 평가할 수 있는 기준을 제공하게 되는데 변위기여도가 초기설정과 최적설계 후 비슷한 값을 가질 경우 물량의 감소가 크게 나타나면 초기 가정단면이 과대 설계 되었다 보고 물량이 증가할 경우 초기의 단면이 과소 설계 되었다고 판단할 수 있다. 또한 최적설계에서 얻은 각 시스템별 변위기여도를 이용하여 설계과정 시 단면수정이 필요한 부재를 예측하여 보다 합리적인 설계가 가능 할 것으로 기대된다. 4) 물량분석에 대한 결론 각 시스템별 물량 증감률이 층간 그루핑 단위가 작을수록 크게 나타났으며 최적설계 후 5개층 그루핑의 최종물량은 RF의 경우 17.2% 감소하였고 WF는 가장 많은 감소량을 나타내어 43.1% 감소하였다. 그리고 OF는 17.9% 감소하였다. 10개층 그루핑의 경우 감소량은 5개층 그루핑 보다 적으며 RF의 경우 14.4%, WF가 34.5% 그리고 OF가 13.3% 감소함으로써 최적화기법을 초고층 건축구조물의 초기설계단계에서 사용할 경우 효율적인 설계가 가능할 것으로 판단된다. 5) 최적설계 기법에 대한 결론 각 모델별 감소된 최종 물량의 감소율이 RF에서 14.4~17.2%, WF에서 34.5~43.1%, OF에서는 13.3~17.9% 감소하여 최적설계의 효과가 나타났으며 최적설계 후 각 시스템별 물량의 차이는 1.5~4.3%로 비교적 작은 차이를 보이고 있다. 따라서 실제적인 초고층건축물의 최적설계는 상세 설계 시 최적설계에서 얻은 정보를 이용하여 설계자의 판단에 의한 재래설계과정을 거쳐 상호 보완적으로 설계가 이루어질 때 더욱 효율적인 최적설계가 가능하다고 판단된다.

초고층 구조시스템 비교를 통한 시스템 최적안 도출에 관한 연구

배계원 한양대학교 공학대학원 2010 국내석사

초고층 건축물은 사회적인 측면에서 그 나라의 문화와 경제수준을 나타내며 도시의 경관과 이미지를 형성함으로서 중요성이 크게 부각되고 있다. 이 같은 현상은 현재의 구조기술력으로 건축물의 고도는 사실상 제한이 없게 되었기 때문에 가능해졌고 그 결과, 인간의 높이 지으려는 욕심을 충족시키고 있다. 고도가 높아질수록 하부의 기둥이 커지고 엘리베이터 동선이 차지하는 비중이 커지는 등의 문제는 건축자재의 고강도화, 경량화 등과 설비기술의 발달로 큰 문제가 되지 않고 횡변위에 관한 문제도 댐퍼 등의 발전으로 상당부분 해결가능하다. 하지만 구조물의 높이가 높아짐에 따라 새로운 문제가 발생하였는데 바로 횡하중에 대한 건축물의 거동이었다. 따라서 수평하중 저항 시스템의 선정은 초고층 구조물 설계시 가장 중요한 문제라고 할 수 있다. 현재 많이 사용되고 있는 수평하중 시스템은 모멘트저항골조 구조시스템, 전단벽 구조시스템, 가새 구조시스템, 튜브 구조구스템, 다이아그리드 구조시스템, 벨트트러스 구조시스템, 아웃리거 구조시스템 등의 다양한 구조시스템의 개발도 건축물의 초고층화를 가속화시키고 있다. 본 연구에서는 최근 논문 중 초고층 건축물에 관한 구조시스템 결정요소를 기존자료를 토대로 통계적으로 분석하여 초고층 구조시스템에 대한 최적안을 제시하기 위하여 데이터를 정량적으로 분석하고 초고층 구조의 횡하중 효율성에 대한 중요요소인 횡변위에 대한 효과를 비교 분석함으로서 구조시스템의 최적안을 도출하였다. 본 논문은 총 3단계로 구성되어 있으며, 주요내용은 다음과 같다. 1. 연구의 목적, 방법 및 절차 2. 초고층 구조계획 및 구조시스템, 기존데이터분석 3. 결론 이상과 같은 연구결과 건축물에 적용되는 구조시스템에 따라 횡변위 제어 효과가 다르게 나타났으며, RC Wall Bracing, 튜브 구조시스템, 아웃리거 구조시스템 순으로 횡변위 제어 효과가 큰 것으로 나타났다.

병원건축에서 나타나는 구조주의적 경향과 국내 종합병원에서의 적용가능성에 관한 연구

조준영 한양대학교 대학원 2008 국내석사

병원건축은 그 특수성 때문에 기능주의 건축으로 분류되어 독립된 영역에서 연구되어 왔다. 그러나 변화와 성장에 대한 대응 문제가 나타나기 시작한 20세기 중반부터, 제기된 문제를 해결하기 위해 동시대의 건축사상 중 구조주의 건축 이론을 일부 수용하였다. 이 과정에서 기능주의적 관점에 따라 병원의 각 부분들의 객체성을 중시하는 계획과 구조주의적 관점에 따라 전체를 동일한 체계 또는 형태로 구성하는 계획 방안이 서로 대립하며 공존하게 되었다. (1) 구조주의 건축 이론을 적용한 초기 병원건축에서는 주요구조와 가변요소의 개념을 그대로 적용하여 모든 부분을 동일한 체계 내에 한정하거나 극단적인 경우 전체 병원을 동일한 형태로 계획하였다. 그러나 McMaster 병원의 사례에서 나타나는 것과 같이 자연채광과 자연환기에 대한 문제에 따른 기계설비의 의존도가 높고, 동선체계를 갖추지 못하여 길찾기에 어려움이 발생하였으며, 초기 투자비용이 많이 드는 단점이 나타났다. 영국에서 개발된 Nucleus System은 ‘+’자 형태의 단위 블록의 반복을 통해 병원 전체를 구성하였으나 성장과 변화 과정에서 ‘+’자 형태가 지속되지 못하고 형태가 변형되었다. (2) 구조주의 건축이론을 수용한 병원의 변화와 성장과정에서 나타난 경험을 통해 병원의 전체부분이 동일한 형태 또는 동일한 체계로 구성되는 것이 불합리하다는 것이 증명되었다고 할 수 있으며, 최근 건립된 해외병원의 사례에서는 호스피탈 스트리트의 기능이 점점 다양해져서 정보를 전달해 주는 각종 요소, 수직교통, 접수공간, 휴식공간, 매점, 각종 편의시설 등 각종 판매시설, 조명시설, 외부공간과의 시각적인 연결 등을 부여하고 있다. 이는 주요구조체로서 전체 병원의 체계를 구속하는 경계의 역할보다는 병원 내부의 각 부분들을 연결하고 특히 병원과 주변환경의 연결을 통해 병원과 도시의 관계회복의 역할에 더욱 중점을 두고 있는 것이라고 할 수 있다. (3) 최근 건립된 해외 병원의 부문별 특징을 분석하면, 병동부는 대체로 독립적인 형태로 계획되고 있다. 병동부 계획에서는 환자와 간호사간의 접촉, 환자와 자연환경과의 접촉, 인간적인 스케일의 공간구성과 거주성의 확대, 환자의 Privacy 증대, 환자간의 Communication의 선택 가능성, 병상주변 환경의 배려가 중요한 요소다. 따라서 병동부는 변화에 대한 융통성보다는 주변 환경과 대지 상황에 따라 형태가 결정된다고 볼 수 있다. 중앙진료부의 수술부와 진단방사선부를 제외한 나머지 부서들과 외래진료부는 동일한 형태의 작은 단위건물을 반복시켜 계획되고 있다. 이는 내부변화와 성장을 위한 구조주의 건축이론이 적용된 것으로 볼 수 있다. 또한 국내 종합병원의 지난 30년동안의 운영과정에서 나타난 변화와 성장에 대한 내용을 부문별로 정리하면 다음과 같다. (4) 병동부는 건립당시의 부문영역의 변화없이 증축에 의해서만 확장되었고, 내부변화율도 5.2%로 매우 낮았다. 국내종합병원의 사례에서는 병동부는 내부공간의 다양한 해석을 위한 다의적 형태보다는 성장을 위한 증축방향을 제시하는 것이 더욱 중요하다고 판단되며, 자연채광과 환기 및 조망을 위한 대지상황에 적절한 독립적인 형태를 추구하는 것이 유리할 것으로 사료된다. (5) 외래진료부는 건립당시 부문영역의 변화는 없었고, 증축 뿐만 아니라 관리부와 부대시설등의 다른 서문 영역으로 확장된 것으로 나타났다. 병원의 초기 계획시에 관리부, 부대시설 등 상대적으로 보조적인 기능을 담당하는 부문들은 추후 외래진료부로 변경될 가능성이 높다고 볼 수 있다. 외래진료부의 내부변화율은 51.3%로 의료기능 부문들 중 가장 높았고, 내부변화의 주요 원인은 진찰실의 추가적인 확보를 위함이었다. 외래진료부는 사용자에 의해 내부가 자유롭게 변화될 수 있도록 계획하는 것이 유리할 것으로 판단된다. (7) 중앙진료부는 부문 전체 영역뿐만 아니라 각 부서들의 영역에도 거의 변화가 없었다. 진단방사선부와 수술부는 다른 부문 또는 부서들과 기능관계정도가 높을 뿐 아니라 내부의 복잡한 설비와 장비의 이동이 쉽지 않기 때문에 내부변화보다는 증축을 통해 확장되었다. 중앙진료부의 내부변화는 증축부분과의 연결부, 부문영역의 변화부와 같은 특정 조건에 의해 한정되어 있었으며, 공간의 변화에 한계가 있기 때문에 증축에 의한 확장이 중요시 되는 부문이라고 할 수 있다. (8) 생리기능검사부는 성장과정에서 외래진료부의 전문진료센터 영역 내로 편입되어 부문의 경계가 모호해 지는 경향을 보였고, 재활의학부의 영역 내에 정형외과가 편입되는 등과 같이 외래진료부와 중앙진료부의 일부 영역이 혼합되어 운영되는 것으로 타나났다. 또한 건립당시 병원건물 내에서의 부문 영역 변화는 관리부, 교육연수부와 같은 부속기능 부문들이 외래진료부로 전용(轉用) 되었기 때문에 중앙진료부의 일부 부서와 관리부, 교육연수부와 같은 부속 기능 부문은 변화와 성장과정에서 외래진료부로 변화될 가능성이 높기 때문에 건립당시부터 외래진료부와 동일한 체계로 구성되는 것이 유리할 것으로 판단된다. 병원의 성장과 변화 과정에서 나타나는 부문별 변화의 특징을 분석한 결과 부문별로 성장과 변화에 대한 요구 수준이 다르게 나타났고, 병원의 전체부문에 구조주의 건축이론이 적용되는 것은 어려울 것으로 판단된다. 그러나 수술부와 진단방사선부를 제외한 중앙진료부 일부부서와 외래진료부에서는 구조주의 건축이론의 동일한 체계를 같은 작은 단위의 형태 반복을 통해 계획되는 것이 가능할 것으로 판단된다. Structuralism on the architecture have been appeared in the middle of 20th Century against Functionalism. The hospital architecture which is a representation of functionalism architecture couldn't be an exception in the stream of this change. This study doesn't regard the hospital architecture as a specific area limited by Functionalism but as a general area of the architecture. J. Weeks who is an architect in England suggest that let us consider the hospital architecture as not determined architecture but an undetermined architecture. Because it has been changing unexpectedly. This study analyze the features of the form and system on the hospital which is affected by Structuralism. Then by the analysis of the features on the change of a general hospital in Korea, it will be interpreted that a native hospital would be adapted with the formation of Structuralism. The changing process of hospital architecture is required that it has to involve the new function and be a role model because of variations of environmental factors. For solving the requirements above mentioned, hospital architecture takes the way of appropriateness inner origin form and finally it considers new formation. The 53% of hospital buildings in Korea were built in 1980s. For 30years, these buildings have been not only extended a buildings but also changed in parts of functions and sizes on buildings which are original. The purpose of this study is producing the basic references which suggest solution to face on the changing of hospital building during planning it in the future using by analysis of variation inside the hospital building and grasping of characters in each departments. Each department is analyzed as follows. There is no inner change but only expansion partly by enlargement of building. In the outpatient, there is not only expansion by enlargement of building and but also extension toward other parts and the rate of variation of inside is high. In the diagnostic treatment, there are differences in diagnostic treatment. Surgical suit and diagnostic imaging have been expanded by enlargement than the change of inside. But the others of the departments have been changed by change of inside and also there are sometimes changes of inner walls.