초고층의 구조방식[건축]
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1. 하이브리드(Hybrid) 구조
1. 머리말
최근 들어, 설계단계에서부터, 구조부재의 특성을 보다 효과적으로 사용하고, 시공성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 그 중에서 하이브리드 구조는 구조방식에 대한 연구로서, 구조해석기술˙공법˙실험기술의 발달 등을 바탕으로 현대사회의 산업˙경제적 발전에 따른 대공간화, 초고층화, 장스팬화 등의 건축적 요구의 다양화에 따라 최근에 국제적인 관심이 집중되고 있다. 하이브리드 구조는 여러 종류의 부재와 구조시스템을 조합하여 만든 것으로서 구조의 안정성, 시공성, 경제성, 건축공간 형태의 자유도 등을 향상시킬 수 있는 효율적인 구조시스템이라 할 수 있다. 건축구조물의 하이브리드화의 배경에는 재료면에서 고강도˙고성능 구조재료의 개발, 구조면에서 경량화, 장스팬화, 고층화, 강성의 제어, 붕괴형식의 제어, 생산˙시공면에서 건설수요의 증가와 건설기능자의 감소에 따라서 인력절감, 노동생산성 향상을 목표로 한 구조요소의 프리패브화, 공기단축, 건설비의 저감 등 다양한 요소들이 관련되어 있다.
본고에서는 하이브리드, 즉, 복합구조에 관하여 구조시스템별 분류 및 특징에 대한 소개와 현재 선진각국에서 진행되고 있는 연구동향 특히, 미국과 일본을 중심으로 한 연구활동에 대한 소개를 통해서 하이브리드 구조의 현황과 동향을 파악하고 향후 추진해야할 기술적인 목표와 방향을 설정하는데 도움이 되고자 한다.
2.하이브리드의 의미
하이브리드(Hybrid)는 생물학적으로 「잡종」을 의미하는 용어로, 구조에서는 단일 재료나 부재˙구조시스템에서는 실현되지 않는 복합˙상승효과를 발휘할 수 있도록 여러 가지 방법으로 조합한 구조를 말한다. 일본에서는 철골철근콘크리트(SRC:Steel and Reinforced Concrete)부재, 합성보, 충전강관콘크리트기둥(CFC:Concrete Filled Steel Tube Column), 합성벽, 합성슬래브, 합성트러스, 합성말뚝 등은 합성(Composite)부재라 한다. 그리고 외주부를 튜브구조로 내부코어를 전단벽구조로 하는 경우와 같이 서로 다른 시스템을 조합하여 건물을 구성하는 것을 혼합시스템이라고 한다.
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