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층 빌딩의 비밀: 왜 '튜브 구조'가 현대 고층 빌딩의 핵심인가?
초고층 빌딩 설계에서 "관형 구조"는 의심할 여지 없이 가장 혁신적인 개념 중 하나입니다. 이 구조 시스템은 측면 하중(바람, 지진 등)을 견디는 데 뛰어나며, 이를 통해 고층 빌딩이 자연의 도전에 맞설 수 있습니다. 이 글에서는 이 구조의 기원, 작동 방식, 그리고 이것이 현대 건축에서 중요한 역할을 하는 이유를 살펴봅니다.
관형 구조의 개념
관형 구조에 대한 아이디어는 건물을 지면과 수직인 돌출형 중공 원통형으로 설계하는 것이었습니다. 이 설계는 건물이 모든 방향에서 오는 측면 하중을 효과적으로 견딜 수 있게 해줍니다. 이 시스템에서 건물의 경계는 깊은 보로 연결된 빽빽하게 배치된 기둥으로 이루어져 있어 튼튼하고 단단한 프레임을 형성합니다.
이러한 결합된 효과로 인해 주변 프레임이 모든 측면 하중을 견딜 수 있으며, 내부 구조는 중력 하중만 저항하는 하중 지지 시스템으로 축소됩니다.
또한 관형 구조의 내부 기둥 수는 비교적 적으며 일반적으로 건물의 핵심에 위치합니다. 이를 통해 주변 관형 구조의 효율성을 극대화할 뿐만 아니라, 측면 하중으로 인해 발생하는 전복을 저항하는 능력도 향상됩니다.
관형 구조의 역사
관형 구조의 개념은 방글라데시의 구조 엔지니어인 파즐라 라만 한이 처음 제안했으며, 1960년대 시카고의 스키드모어, 오윙스 & 메릴(SOM)에서 처음 개발되었습니다. 구현되었습니다. 한은 자신의 고향 주변 환경을 건축물의 영감으로 삼았습니다.그의 고향인 다카에는 3층보다 높은 건물이 없었고, 그가 처음으로 고층 빌딩을 본 것은 21살이 되어서였다.
1966년, 튜브형 구조를 사용한 최초의 건물인 DeWitt-Chestnut 아파트 빌딩이 시카고에서 완공되어 John Hancock Center와 Sears Tower를 포함한 많은 후속 고층 빌딩의 길을 열었습니다. Sta et al.
관형 구조의 변형
관형 구조의 개념이 형성되면서, 설계자들은 다양한 구조적 요구 사항에 맞게 이를 변경하여 다양한 변형을 형성하기 시작했습니다.
프레임형 관형구조
이것은 관형 구조의 가장 기본적인 형태로, 정사각형, 직사각형, 원형 등 다양한 평면 모양을 취할 수 있습니다. 드윗-체스트넛 아파트 건물은 이 디자인을 처음으로 적용한 건물입니다.
지지 또는 트러스 관형 구조
이러한 유형의 구조는 바깥쪽 기둥 외에도 강철이나 콘크리트 전단벽으로 지지되어 바깥쪽 기둥을 줄이는 동시에 구조물의 안정성을 유지합니다. 존 핸콕 센터가 대표적인 예이다.
핵심 및 주변 구조
일부 건물에는 일반적으로 엘리베이터와 다른 시설을 운반하는 코어 덕트가 내부에 있고, 외부 구조는 주로 중력과 측면 하중을 지지합니다.
묶음형 관형 구조
이 구조 유형은 측면 하중을 저항하는 여러 개의 튜브로 구성되며 다양하고 유연한 건축적 외관을 만들 수 있습니다. 윌리스 타워, 뉴포트 타워 등의 건물이 이 디자인을 사용합니다.
결론
관형 구조의 혁신적인 사고는 강력한 구조적 지지를 제공할 뿐만 아니라, 경제적 이익과 공간 활용 측면에서도 우수성을 보여줍니다. 고층 빌딩 디자인이 계속 발전함에 따라, 우리는 다음과 같은 질문을 하지 않을 수 없습니다. 미래의 고층 빌딩은 어떻게 기존 디자인을 돌파하여 도시의 스카이라인을 더 창의적이고 역동적으로 만들까요?
