고층 건물 구조 설계의 일반적인 문제점과 대책 논문
고층 건물 구조 설계 방면에서 우리나라는 시작이 늦었고, 최근 몇 년 동안 각 대도시에는 고층 건물, 심지어 초고층 건물까지 끊임없이 출현해 왔으며, 이들 건물의 구조 설계는 매우 중요하며, 건물의 사용 품질과 수명을 결정하고, 업주의 수요는 끊임없이 증가하고 있으며, 디자이너에게 더 많은 요구를 제기하였다. 고층건물 구조 설계 중의 문제에 대해 일일이 해결해야 진정으로 고퀄리티 건물 투입을 실현할 수 있다.
1 고층 건물 구조 설계 특징
고층 건물 구조 설계의 수평력이 결정적인 요인이다. 수평 하중은 고층 건물 구조에서 안정성에 큰 기여를 합니다. 일반 건물과 마찬가지로 고층 건물 구조는 수직 하중이 대부분 중력으로 표현되지만 수평 하중에서는 고층 건물과 일반 건물이 크게 다릅니다. 고층 건물의 자중과 하중은 수직 부재에서 일정한 축 힘과 굽힘 모멘트를 생성할 수 있으며 건물 구조의 안정성에 결정적인 역할을 합니다.
고층 건물 구조 설계에서 측면 이동 지표를 엄격하게 제어해야 한다. 건물의 높이가 계속 증가하면 수평 하중 하에서 구조의 측면 이동이 지속적으로 확대되어 고층 건물의 안정성에 위협이 되며 사람의 생활 편안함에도 어느 정도 영향을 미치기 때문에 측면 이동이 일정 범위 내에서 제어될 수 있도록 유지해야 합니다. 이것이 구조 설계의 핵심 요소가 됩니다.
고층 건물 구조의 설계는 내진 설계에 대한 요구가 현저히 높아졌으며, 최근 몇 년 동안 지진 현상이 잦아짐에 따라 어떤 등급의 편차라도 안정성 손상을 초래할 수 있다. 고층 건물의 수직 하중이 계속 증가하면 기둥 내의 축이 심각해지고 연속 빔 굽힘 모멘트의 변화로 지지점의 음의 굽힘 모멘트가 줄어들어 사전 제작된 구성요소의 아래쪽 길이에 영향을 줍니다. 따라서 고층 건물 설계에서 축 방향 변형 문제에주의를 기울여야합니다. 일정한 조치를 통해 건물 구조가 상당히 연성이 있는지 확인해야 하며, 고층 건물이 위험에 처했을 때 붕괴 문제를 피하고 연성 설계가 없으면 사용 효율성에 해를 끼칠 수 있다.
2 고층 건물 구조 설계 원칙
2. 1 합리적인 계산 지오메트리
우선 계산 약도가 합리적이고 약도가 구조에 결정적인 역할을 한다는 것을 보장해야 한다. 계산 도식도의 안전을 보장하기 위해서는 강철 노드와 힌지 노드에 초점을 맞추는 것 외에도 계산 오류를 지속적으로 줄이고 계산 도식을 일정 범위 내에 제어해야 합니다 (그림 1-2 참조).
2. 2 기본 설계 선택
둘째, 기초 설계를 할 때는 고층 건물이 있는 지질 조건을 충분히 이해하고, 고층 건물의 구조 유형 및 부하 분포 분석을 포괄적으로 해야 하며, 시공 조건 및 인근 상호 영향에 따라 종합적으로 연구하고, 기초 정보를 전면적으로 이해하는 전제 하에 과학적이고 합리적인 기초 방안을 결정해야 한다. 기초 방안에서 기초의 잠재력이 가장 큰 역할을 할 것이며, 기초 검사를 미리 진행해야 한다.
2. 3 구조 시나리오 선택
합리적인 구조 방안은 고층 건물 구조 설계의 전반적인 요구 사항을 충족하고 가능한 한 경제적 목적을 달성해야 한다. 동일한 구조 단위에서 동일한 구조 체계를 사용하여 지리적 조건, 엔지니어링 요구 사항 및 시공 요인에 따라 구조 선택을 종합적으로 결정하여 최적의 방안을 마련합니다.
3 고층 건물 구조 설계의 문제 분석 및 개선 방향
3. 1 빌딩 구조물 편경사
일부 도시들은 등급을 매기기 위해 건물의 높이에서 끊임없이 쇄신하는데, 마치 층이 높을수록 도시의 지위가 더욱 앞선 것 같다. 그러나 건물은 끊임없이 높지만 내진성과 건물 품질에 대해 더 높은 요구를 했다.
관련 건물 규범은 건물의 높이와 내진 요구 사항을 명확하게 규정하고 있으며, 아무리 높은 건물이라도 해당 내진 등급 요구 사항을 충족해야 한다. 현재 많은 건물 편경사 문제에 대해 건물 규범이 한정되고, 규칙을 끊임없이 다듬고, 시대와 함께 발전하여 고층 건물 구조의 설계 방법과 조치가 눈에 띄게 개선될 것이다. 각 건축 단위의 프로젝트 관리부는 건물의 초고 문제를 중시해야 하며, 설계도와 시공조직이 심사할 때 잠재적 위험 문제를 제때에 발견해 끊임없이 논증하여 공사의' 원가와 공사 기간에 영향을 미치지 않도록 해야 한다.
3. 2 짧은 다리 전단벽 설정
우리나라 고층건물 구조 설계가 깊어짐에 따라 짧은 다리 전단 전단벽 설치 문제에 더욱 관심이 쏠리고 있다. 현재 우리나라의 관련 건축 규범은 이미 그것을 충분히 엄격하게 정의하고 그것의 사용을 제한했다. 짧은 다리 전단벽은 주로 건물 벽 다리 단면의 두께가 5-8 정도인 경우를 말합니다. 경험에 따르면 고층 건물 구조 설계에서 가능한 한 많은 종류의 구조 벽을 사용하는 것으로 나타났습니다. 따라서 건축 설계 시 가능한 한 피해야 합니다.
3. 3 임베디드 엔드 설정
고층 건물의 임베디드 끝은 2 층 이상의 지하실 지붕에 있습니다. 인방지붕 위에 설계될 수도 있고, 인레이 엔드 설정을 할 수도 있습니다. 구조 설계 엔지니어는 바닥 설계, 상하층의 강성 요구 사항 등과 같은 임베디드 엔드 설정으로 인한 문제를 미리 판단하거나 예측하지 않습니다. 이러한 문제는 이후 설계에서 변경될 수 있으며 불필요한 손실과 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
3. 4 구조적 규칙 문제 규칙 문제
현재 고층 건물 구조 설계 코드에 명확한 제한이 있습니다. 새로운 규범이 구조의 상층부의 강성을 규정하고 있는 것처럼, 현대 건물은 심각한 불규칙적인 설계 방안을 채택해서는 안 된다. 불규칙한 설계는 건물의 수직 하중 계산에 편차를 일으켜 예측하기 어렵고 안전 위험이 있을 수 있습니다. 그러나 현재의 고층 건물 구조 설계에는 여전히 이 문제가 있어 건물의 전반적인 품질에 어느 정도 영향을 미친다. 이후 시공 과정에서 도면이 변경되지 않도록 구조 설계자는 구조 설계의 규칙 문제를 미리 분석하고 관련 규범 규칙을 준수하며 전반적인 품질을 높여야 합니다.
3. 5 소방 구조 설계
고층 건물 구조 자체의 특징은 매우 뚜렷하다. 그 기능적 복잡성에 따라 건축 구조가 설계 시 매우 복잡하기 때문에 다른 건축 기능 재료를 선택해야 한다. 전통 건축에서 선택한 재료는 대부분 가연성 재료인데, 이 재료는 사실상 고층 건물 화재의 발생 빈도를 증가시켜 화재를 진압하기가 더 쉽지 않다. 고층 건물 간 공기 흐름이 강하고 바람이 많이 불어서 고층 화재 사고가 발생하면 구조난이도가 짐작할 수 있다. 전통적인 고층건물 구조를 설계할 때 화재선을 수직형으로 설계하면 건축가들이 화재 대피에 더 많은 시간을 할애하여 인신재산 안전에 더 큰 지연을 초래할 수 있다. 소방 구조 설계에서도 연기 배출 구조 설계를 해야 하는데, 이는 고층 건물의 안전 설계에 중요한 의미가 있다. 설계에서 연기가 효과적으로 배출되도록 하여 화재가 발생했을 때 불리한 상황의 만연을 방지해야 한다.
3. 6 바람 저항 구조 설계
고층 건물 설계에서는 항풍성 연구가 매우 중요하다. 설계 건설을 할 때, 풍압성에 주의해야 하며, 효과적인 설계에 매우 중요하다. 고층 건물의 높이가 증가함에 따라 구조 자체는 바람에 교란작용과 차단작용을 하여 공기량의 제때 이동에 불리하며, 풍속이 클 때 정지된 고층 건물에 진동 효과를 일으켜 일정한 동력하중력을 초래하고, 그 안정성에 위협이 될 수 있으며, 심지어 주체구조가 파괴될 수도 있어 유리커튼 파열, 장식물 파괴, 심지어 벽 파손 등 공사 품질에 영향을 미칠 위험이 있다.
4 고층 건물 구조 설계 전략 요약
고층 건물 구조 설계에서 설계 원칙에 중점을 두고 기본 조건과 구조 설계 방안을 합리적으로 선택하여 고층 소방 구조, 내진 구조, 항풍 구조 설계를 최적화해야 합니다.
소방 구조 설계 방면에서 적절한 방화 간격을 설계하고, 건물 사이의 거리를 정확하게 계산하고, 지형 조건에 따라 합리적인 방화 구조 설계를 설계하고, 대피 통로 설계를 늘리고, 분리 설계를 통해 연기와 불길의 만연을 통제해야 한다. 지진 구조 설계의 경우, 건물 구조의 구성요소 위치를 합리적으로 계획하고, 서로 다른 구조적 내하중 기능을 발휘하고, 기초에 대한 내진 설계를 하고, 건물 평면을 단순화하고, 높이 차이를 나누고, 건물의 강성과 강도를 높이고, 기초의 견고성을 실현하고, 전단벽의 설계, 변위 제어, 단순 구조에 대한 내진 설계를 중시해야 하며, 구조의 무결성과 대칭성을 보장해야 합니다. 항풍 구조 설계 최적화에서 먼저 기초설계를 진행하고, 등급이 높은 사석을 선택하고, 구조의부에서 항발닻을 사용하고, 기초를 안정시키고, 고층 건물 구조에 에너지 소모 감진 시스템 설계를 늘리고, 다양한 원소의 종합을 통해 강한 점탄성의 댐핑 재료를 사용하여 수평력, 풍하중으로 인한 하중 중첩 문제를 해결하고, 힘 고압 지역을 보강하고, 건물을 정확하게 계산한다.
5 결론
고층 건물 구조를 설계할 때는 편경사, 지진, 항풍, 소방, 규칙, 임베디드 엔드 설정 등의 문제를 충분히 이해하고, 지질 조건과 기초 조건을 미리 결합하여 각 영향 요인을 분석하고, 설계를 지속적으로 최적화하여 고층 건물 구조 자체의 안정성을 확보하고, 서비스 수명과 품질을 높여야 한다. 구조 설계는 고립되어 있는 것이 아니라 다른 설계와 상생한다. 현재 경험에서 발견한 문제와 결합하여 품질에 영향을 주지 않도록 최적화합니다. 우리나라 전문가와 학자들이 고위층 건축 구조 설계 연구에 대한 끊임없는 연구가 진행됨에 따라, 구조 설계는 더욱 완벽해지고 우리나라의 도시 건설 수준 향상을 촉진할 것이다.
참고 문헌
[1] 장지에 최위평. 고층 건물 구조 설계의 문제점과 해결책을 탐구하다 [J]. 하남 기술, 2013 (01): 173.
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