고층건축물 현황과 발전은?

사회의 급속한 발전과 함께 고층 건물은 주요 트렌드로 자리 잡았으며 현대 도시 건설에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 초고층 건물의 산정에 관한 규정은 국가마다 다르며, 고층 건물의 경우, 이 글에서는 우리나라의 고층 건물의 구조와 우리나라의 고층 건물의 출현과 발전의 역사를 간략하게 소개한다. 우리나라의 고층빌딩 발전의 특징을 설명하고, 중국의 고층빌딩 발전 전망을 지적한다.

1 우리나라의 고층 건물과 그 구조물

1.1 고층 건물 개요

집의 높이는 집에서 바닥까지의 높이를 말합니다. 건물의 옥외 바닥에서 지붕 또는 지붕 패널까지의 높이를 포함하지 않습니다. 엘리베이터실, 물탱크, 프레임 등의 높이는 포함되지 않습니다. 우리나라에서는 고층 건물의 경계 규칙이 완전히 균일하지 않습니다. 『고층건축물의 콘크리트구조물에 관한 기술규격』에 따르면, 초고층건축물이란 층수 10층 이상, 높이 28미터 이상의 철근콘크리트 토목건축물을 말한다. 《고층 토목 건축물 설계》(GB50045-1995)에 따르면, 고층 빌딩이란 10층 이상의 주거용 건물(1층에 상업 서비스 지점이 있는 주거용 건물 포함)과 10층 이상의 공공 건물을 말합니다. 24미터. 고층건물은 사용되는 구조자재에 따라 철골구조, 콘크리트구조, 철골-콘크리트 복합구조 등 세 가지 유형으로 나눌 수 있다. 철구조물은 강도가 높고, 무게가 가벼우며, 내진성이 좋고, 시공속도가 빠른 장점이 있습니다.

그러나 국내 철강 공급량이 많고 비용이 높으며 시공 정밀도가 높으며 방화 성능이 좋지 않고 편의성이 좋지 않은 등의 이유로 철강 구조물의 광범위한 적용이 제한됩니다. 콘크리트 구조물은 강한 가소성, 낮은 철강 소비, 재료 사용의 용이성, 간단한 시공, 낮은 건설 비용, 낮은 유지 관리 비용 등의 장점을 가지고 있습니다. 다양한 고효율 내진벽 복합구조물을 적용함으로써 콘크리트 및 철근의 강도 수준이 계속 증가하고 있으며, 이는 초고층 건물 건설에 있어 콘크리트 구조물의 신속한 대응을 촉진합니다. 콘크리트 구조물의 단점은 자체 중량, 열악한 연성, 느린 건설 속도, 대형 구성 요소 및 넓은 바닥 공간입니다.

철근콘크리트 복합구조란 철근콘크리트 복합구성요소와 철근콘크리트 구성요소로 구성된 구조형을 말한다. 철골-콘크리트 복합재 구성요소의 다양한 형태로 인해 하이브리드 구조 시스템이 형성될 수 있습니다. 이 구조는 강철 부품의 역할을 효과적으로 수행할 수 있습니다. 철근콘크리트 합성부재와 철근콘크리트 부재가 각각의 특징이다. 철골 구조와 비교하여 하이브리드 구조는 구조의 전체적인 측면 강성이 크게 향상되고 철골 사용량이 감소하며 비용이 저렴하고 내화성이 우수하다는 장점이 있습니다. 콘크리트 구조물에 비해 하이브리드 구조물은 작은 면적, 작은 면적, 빠른 건설 속도 등의 장점을 가지고 있습니다. 하이브리드 구조의 단점은 강철 구조 부재의 시너지 특성입니다. 표준관리지표를 더욱 보완하고 개선할 필요가 있다. 다양한 구조 시스템의 구조적 점유 영역이 표 1에 나와 있습니다.

1.2 초고층 건물의 구조적 특성 및 시스템

건축물은 수평 및 수직 하중을 견뎌야 합니다. 저층 건물 구조는 일반적으로 수직 하중에 저항해야 하며, 수평 하중(예: 풍하중) 또는 효과(예: 지진 효과)는 저층 건물에 미치는 영향이 적습니다. 저층 건물에서 발생하는 내부 힘과 변위는 상대적으로 작기 때문에 일반적으로 무시할 수 있습니다. 따라서 저층 건물 구조 설계에서는 수직 하중이 제어 요소인 경우가 많으며 자재 소비, 비용 및 구조 솔루션 결정은 주로 수직 하중에 의해 제어됩니다. 그러나 고층 건물 구조에서는 수평 하중이 구조에 더 큰 영향을 미치므로 측면 변위는 구조 설계의 주요 제어 대상 중 하나가 되었습니다. 건물 높이에 따라 수평 및 수직 하중이 동시에 작용하여 완전히 다른 응력 조건이 발생하므로 설계 시 두 가지 모두를 고려해야 합니다. 고층 건물 구성 요소도 다양한 변형의 영향을 받습니다. 일반적인 상황에서는 일반적으로 부품의 굽힘 변형의 영향만 고려됩니다. 부품의 축 변형 및 전단 변형의 영향은 상대적으로 작기 때문에 무시할 수 있습니다.

고층 건물의 경우 변형의 원인은 기초의 불균일한 침하로 주로 벽의 균열로 나타납니다. 구조적 특성의 한계로 인해 횡방향 저항 시스템의 선택 및 구성은 초고층 건물의 구조 설계에 있어 주요 고려사항이자 의사결정의 초점이 됩니다. 고층 건물의 선택은 구조적 내진 설계에 있어 매우 중요한 역할을 합니다. 구조 선택에는 주로 적절한 기초와 수직 및 수평 하중 지지 구조가 포함됩니다. 초고층 건축물의 선정에 영향을 미치는 주요 요인은 환경, 기능적 요구사항, 구조재료, 시공수준, 구조설계이론의 발전 등이다.

건물 위치의 환경 조건은 기본 구조, 수직 및 수평 하중 지지 구조를 선택하는 기본 기준입니다. 지진 보강 강도의 요새화 기준을 결정하기 어려운 이유는 지질 조건의 복잡성, 지진 운동의 무작위성 및 구조적 손상 패턴의 불확실성으로 인해 구조 선택이 쉽지 않기 때문입니다. 위의 문제를 해결하기 위해 건물의 중요성을 고려하여 3단계의 요새화 수준과 2단계 설계를 제안했습니다.

2 우리나라 초고층 건물의 출현과 발전 과정

고대부터 인간은 점점 더 높은 열망과 욕구를 가지고 있었습니다. 심리적 욕구의 관점에서 볼 때 인공창조는 숭배의식을 표현할 수 있는데, 인간은 신이나 강력한 통치자에 대한 존경심과 같이 인간에 대한 존경심을 표현하기 위해 인공적으로 창조된 사물이 필요하다. 높은 인위적 창조물은 권력을 상징할 수 있으며, 돈, 권력, 지위의 형태로 표현된다. 물질적 필요의 관점에서 보면 높이는 곧 높이입니다. 높은 곳에서 보면 시야가 매우 넓고 멀리 있어 상쾌함을 느낄 수 있습니다. 중국은 동한부터 청나라 말기까지 수만 개의 목조 건축물, 석조 건축물, 석조 건축물, 목석 혼합 건축물을 건설했으며 약 25,000개의 탑이 존재합니다. 중화민족은 오랫동안 고층 건물을 건설한 역사를 갖고 있다고 해도 과언이 아니다. 신중국 건국 이후 우리나라의 고층빌딩 발전은 크게 3단계로 나누어진다. 첫 번째 단계: 신중국 건국부터 1960년대 후반까지 이 단계의 건물은 주로 20층 이하였으며 건물 구조는 주로 골조 형태였습니다. 두 번째 단계: 1970년대와 1980년대 베이징 호텔은 1974년 베이징에 지어졌으며 20층, 874m2 규모입니다. 1976년에는 광저우에 33층짜리 바이윤 호텔이 지어졌습니다. 1980년대 중국의 고층빌딩이 활발하게 발전하기 시작했다. 1980년부터 1983년까지 3년 동안 1949년 이후 모든 고층건물이 완공되었다. 세 번째 단계: 1990년대 초부터 중국의 고층 빌딩은 발전의 도약 단계에 들어섰습니다.

3 우리 나라 초고층 건축물 발전의 특징

우리나라 초고층 건축물 발전은 다음과 같이 요약할 수 있다. 더 복잡해지고, 바닥 높이가 점점 더 높아지고, 하이브리드 구조가 주류가 되면서 일부 새로운 구조 시스템이 등장했습니다. 국가 경제의 발전에 따라 고층 건물은 건물의 기능적 요구 사항을 충족해야 할 뿐만 아니라 건물의 개인화에 점점 더 많은 관심을 기울여야 하며, 이로 인해 고층 건물의 평면과 입면이 특별해집니다. 형질. 특히 최근에는 다양하고 새로운 복잡한 형태와 복잡한 구조 시스템이 등장했습니다. 많은 복잡한 형태의 고층 건물은 현재의 설계 규정 요구 사항을 초과합니다. 과거 엔지니어링 경험과 지진 피해 데이터를 기반으로 한 추가 연구가 필요합니다. 특히, 해외 디자이너의 작품을 활용하는 프로젝트가 많지만, 비내진 지역 출신의 해외 건축가 중 일부는 내진 설계 경험이 부족하고, 특히 일부 건축 계획이 불규칙적이다. 불완전한 통계에 따르면 2008년 말 기준으로 우리나라에는 150미터 이상의 고층건물이 200개 이상 있는데, 그 중 300미터 이상이 주로 남동부 해안지역에 분포되어 있다. 북쪽에 건설되었거나 설계 중입니다.

주로 철근-콘크리트 하이브리드 구조입니다. 중국에서는 철골과 콘크리트의 하이브리드 구조가 가장 일반적으로 사용됩니다. 불완전한 통계에 따르면 우리나라의 150개가 넘는 고층 건물 중 하이브리드 구조와 복합 구조가 약 1/5을 차지한다고 합니다. 하이브리드 구조는 200m 이상 초고층 건물의 약 2/5, 300m 이상 초고층 건물의 약 3/5를 차지합니다. 예를 들어, 상하이 세계 금융 센터와 진 마오 타워는 모두 철근 콘크리트 기둥과 강철 기둥을 외부 프레임으로 사용하는 철근 콘크리트 코어 튜브입니다. 또 다른 예는 외부 및 중간 튜브 구조를 갖는 베이징 국제 무역 센터 3단계 프로젝트입니다. 철근 콘크리트 거대 기둥과 대각선으로 보강된 강철 빔으로 구성된 330m 높이의 철근 콘크리트 프레임 튜브는 중국의 고층 건물 중 가장 높은 층입니다. 철근-콘크리트 복합구조는 철골과 콘크리트 복합재료를 효과적으로 결합할 수 있고, 철골구조의 기술적 장점과 상대적으로 저렴한 콘크리트 비용을 가지고 있기 때문에 크게 발전해 왔다.

반면, 우리나라의 현장 시공 인건비는 해외보다 저렴하고, 하이브리드 구조를 활용하는 것이 순수 철골 구조보다 경제적 이점이 더 크다. 따라서 철근 콘크리트 구조는 중국의 국가 실정에 부합하는 초고층 건축 시스템이다. 초고층 빌딩이 개발되면서 최근에는 새로운 건물도 등장하고 있다.

높이 330m의 베이징 국제 무역 3단계 본관은 철근 콘크리트 프레임-코어 튜브 구조를 채택하고 내부층은 철판 콘크리트 거대 합성 기둥과 철근 콘크리트 지지 구조 시스템을 사용합니다. 건설 중인 337m 높이의 Tianjin Golden Tower는 주로 콘크리트로 채워진 강철 튜브 기둥 프레임, 코어 강철판 전단벽 시스템 및 캔틸레버 고정 암 측면 저항 시스템으로 구성됩니다. 높은 측면 강성과 연성을 가지며 세계에서 가장 높은 강판 전단벽 고층 건물입니다. 광저우 웨스트 타워는 강력한 측면 강성과 비틀림 강성을 갖고 풍하중과 지진에 견딜 수 있는 외부 스팬 그리드 구조 시스템을 채택했습니다. 메가스트럭처는 초고층 구조물에 널리 사용됩니다. 그들은 필요한 외부 정면과 대각선으로 지지되고 트러스와 메가 기둥의 외부 프레임으로 형성됩니다.

우리나라 초고층 건물에 대한 4가지 전망

4.1 충격 저감 및 격리 기술

구조적 에너지 소산 및 지진 저감 기술은 다음과 같은 목표를 달성하기 위한 중요한 수단입니다. 지진저감제어의 목적. 이는 지난 2년 동안 중국의 새로운 건설 프로젝트에 사용되었습니다. 그러나 우리나라의 연구 성과와 세계의 선진 수준 사이에는 여전히 큰 격차가 있습니다. 지진격리 기술은 초고층 건물에 적용되었으나, 여전히 격리 베어링 장력 등 기술적인 문제가 있어 추가적인 연구가 필요하다. 주요 연구 내용에는 격리 설계 적용 범위 조정, 고무 격리 패드 이외의 슬라이딩 병진 회전 베어링의 응용 설계 방법 및 측정, 에너지 소산 및 진동 감소 개선 및 개선이 포함됩니다. 설계 방법, 다양한 속도 및 변위 댐퍼의 적용 범위, 기본 설계 원리 및 제어 지표. 구조적 제어 측면에서는 필요한 이론적 연구와 더불어 제품 연구개발도 강화하여 제품의 성능과 품질을 향상시켜야 합니다. 우리나라에는 고성능, 고품질의 새로운 유형의 구조적 진동 제어 장치가 시급히 필요합니다.

4.2 내풍 저항 기술 연구

고층 건물의 높이가 높아질수록 구조물은 풍하중에 더욱 민감해집니다. 많은 분야에서 내풍성 연구 및 설계는 구조적 안전성과 성능을 제어하는 ​​데 중요한 요소가 되었습니다. 수평풍응답, 등가정적풍하중, 간섭효과, 보행풍환경, 고층건물의 주거편의성에 대한 연구는 더욱 강화되어야 한다.

4.3 녹색 건물

우리 나라의 녹색 건물 범위에는 에너지 절약형 건물, 친환경 건물, 생태학적 건물이 포함되어야 합니다. 에너지 절약형 건축물은 건물 외피의 단열 성능을 향상시키고 자연 에너지를 활용하여 건물 에너지 소비를 특정 수준으로 줄입니다. 친환경 건축물은 우선 자연 채광 벽과 단열 기능을 갖추어야 하며, 친환경 자재와 친환경 코팅을 사용해야 합니다. 생태건축물은 환경을 최대한 활용해야 한다. 그 특성과 이에 관련된 자연적 요인(예: 햇빛, 공기, 물 등)은 인간이 거주하기에 적합하고, 다양한 악영향을 줄이며, 지역 생태계의 건강한 운영을 보장합니다.

5 결론

현대사회에서 초고층 건축물의 발전은 전문가들의 주목을 받고 있으며 기획, 설계, 건축에 큰 시사점을 주고 있다. 그리고 영향력. 미래건설은 초고층 건축물의 격리 및 진동 제어 기술 강화, 내풍 기술 강화, 친환경 건축물 개발 등을 추진할 예정이다.

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