구조계획 (출처 : 철골구조 / 예문사)

구조계획 (출처 : 철골구조 / 예문사)

 

1. 구조계획


구조계획이란? 건축가에 의해 기본적인 평면과 단면이 결정되면 건물의 골격이 되는 구조체(기둥, 벽체, 보, 슬래브)를 적절히 배치하여 하중과 외력이 무리없이 지반에 전달될 수 있도록 계획하는 것이다.

이러한 구조계획에서 가장 중요한 단계는 기둥과 벽체, 그리고 브레이스 등을 계획하는 것이며, 전체 구조물의 안정성 및 경제성에 큰 영향을 주는 인자이다.

구조계획에서 중요한 인자의 배치가 결정되면, 기둥 및 보의 단면을 가정하고 구조계산을 수행하게 된다.


2. 예제

1) 아래와 같이 24mx42m 규모의 단층 철골조 공장을 설계하려 할 때 아래 순서대로 서술

(1) 철골조 공장을 구조계획하고, 지붕구조 평면도와 X방향과 Y방향 골조입면도를 도시할 것 (단, 24m 스팬은 단일형강으로 계획. 건물의 장방향은 기둥의 간격 6m로 한다. 지붕과 벽체는 경량판넬이며 퍼린과 거스는 경형 C-형강으로 함

(2) 풍하중에 의한 횡력저항시스템을 X방향과 Y방향으로 나누어 설명하고 풍하중에 의한 힘의 흐름을 설명

(3) 퍼린과 큰 보의 접합부, 큰 보와 기둥 접합부, 기둥과 베이스 플레이트와 페데스탈 접합부 디테일 도시



2) 철골구조 구조계획

(1) 지붕층 구조계획

(2) X방향 골조 입면도

(3) Y방향 골조 입면도

3) 횡력저항 시스템  및 풍하중에 의한 힘의 흐름

(1) 기본적으로 철골조 공장의 경우, 모멘트저항골조로 설계되는 것이 일반적이다.

그러나, 특성상 내부에 기둥이 배치되지 않기 때문에 바람에 의한 골조의 변위가 과도하게 발생된다. 이를 제어하기 위해 상기 도면에서와 같이  벽 가새를 각 방향을 계획하는 것이 일반적임.

(2) 일반적인 강구조 골조의 경우, 바닥판은 콘크리트 슬래브를 적용하여 이러한 경우 바닥 다이어프램 효과를 기대할 수 있다. 

 

그러나, 상기 구조물의 경우 경량 샌드위치 판넬로 마감하기 때문에 지붕골조의 다이아프램 거동을 확보할 수 없다. 따라서 지붕 가새를 설치해야 함

(3) 풍하중은 제일 먼저 샌드위치 판넬이 받게 되고 이를 거스 또는 중도리로 전달하게 된다. 거스 및 중도리는 기둥 또는 보에 의해 지지되며, 이러한 힘은 거동 또는 기둥으로 전달되게 됨



4) 접합부 상세