철골(Steel frame)은 건축 자재의 하나이다. 말 그대로 '철로 만든 뼈대'이다. 철근 콘크리트와 더불어 건축계에서 상당히 인기를 모으고 있는 대표적인 공법이다.
개요
철골은 철골 구조물이나 철골철근콘크리트 구조물의 주요 구조를 구성하는 형강, 강판, 강관 등 강재 부재를 말한다.
특징
철골구조는 철근 콘크리트 건물과는 달리 건축시 콘크리트를 굳힐 필요가 없고 철골과 철골을 연결하기만 하면 되기 때문에 계절의 영향을 받지 않고 공사 기간이 철근 콘크리트 건물에 비해 상당히 절약된다. 또한 철근 콘크리트 건물에 비해 하중이 작기 때문에 기둥이 많이 필요하지 않다. 이러한 이유로 철골 구조는 주로 공간이 많이 필요한 고층 오피스 빌딩에 많이 쓰인다.
300m 이상의 마천루는 거의 예외없이 철골구조이다. 철골 구조가 아닌 일반 아파트나 저층 건물에 많이 사용되는 철근 콘크리트 공법을 사용하면 가용 면적이 상당히 줄어들기 때문에 분양가 등에 영향을 미치어 건물 활용을 제대로 못한다. 시틱 플라자나 류경호텔 같이 300m 이상 마천루에 철근 콘크리트 구조를 쓰는 것은 바보짓이다. 그래서 300m 이상 마천루는 철골구조를 쓴 뒤 유리로 외벽을 마감하는 커튼월 구조를 사용한다.
지진에 강해서 일본에서 고층건물에 쓰이는 경우가 많다.
철골구조
철골구조란 형강, 강관, 강판 등을 가공 결합하여 기둥, 보 등의 부재를 접합의 방법으로 구조체를 형성하는 구조이며, 철골구조는 콘크리트의 구조물이나 조적 구조물처럼 현장에서 모든 공정이 이루어지지 않는데, 기둥과 보는 공정에서 주로 용접의 방법으로 제작하고, 나머지 공정은 현장에서 시공하여 구축하는 구조로서 공사기간이 짧은 공사방법이다.
장점
- 강재는 단위중량에 비해 고강도이므로 구조체의 경량화에 의해 고층구조 및 장스팬 구조에 적합하다.
- 강재는 인성이 커서 변형에 유리하고, 소성변형능력이 우수하다.
- 강재는 공장 생산되어 재료의 균질성이 매우 좋으므로 정도 높은 해석이 가능하여 설계의 신뢰성이 높고, 공사시 품질의 신뢰성이 높다.
- 인장응력과 압축응력이 거의 같아서 세장한 구조부재가 가눙하며, 압축강도가 콘크리트의 약 10~20배로 커서 단면의 크기가 상대적으로 작아도 된다.
- 공장 제작작업과 현장 조립작업으로 공사의 표준화를 도모할 수 있어 시공효율이 매우 높으며, 건식공법이므로 RC구조부분과 분리작업이 가능하여 공기를 단축시킨다.
- 기존 건축물의 증축, 보수가 용이하다.
- 강재는 건축자재로서 우수한 기능과 훌륭한 조형미를 제공할 뿐만 아니라 강구조물의 해체 후에는 재활용도가 매우 높아 환경친화적인 재료로 각광을 받고 있다.
단점
- 강재의 내력은 고온에 대하여 취역성을 갖고 있오 500~600℃에서의 상온강도의 약 1/2, 800℃에서는 거의 0이되기 때문에 내화설계에 의한 내화피복이 필요하다.
- 강재는 단면에 비해 부재가 세장하여 변형이나 좌굴을 일으키기가 쉽다.
- 접합부의 신중한 설계와 용접부의 검사가 필요하다.
- 처짐이나 진동에 대한 고려를 충분히 하지 않으면 거주자가 불안감을 느낄 수 있으므로, 강도뿐만 아니라 사용성을 고려한 설계를 하여야 한다.
- 유지관리가 필요하다.
- 응력반복에 따른 피로에 의해 강도저하가 심하다.
철골구조물
철골 구조물은 부하 및 지지력을 위해 서로 연결된 철골 구성 요소로 형성된 금속 구조이다. 강철의 고강도 덕분에 이 구조는 매우 강하고 콘크리트 또는 목재 구조 등 같은 다른 유형의 구조보다 적은 재료를 필요로 한다.
현대 건축에는 철골 구조물은 중공업 건물, 다층 건물, 장치 지원 시스템, 인프라, 교량, 타워, 공항 등등 건물 구조 유형에 거의 사용된다.
철골 구조물은 각 제안의 기술적 요구 사항에 따라 적합하고 형상 및 특정 화학 성분으로 만들어진 강철 건축 자재이다. 각 제안에 적용할 수있는 기술적 세부 사항에 따라, 철골 구조물은 다양한 모양과 크기가 있고 제조법도 다르다 (열간 압연, 강판 용접 또는 강판 벤딩). 일반적인 모양은I-beam, HSS, C 형 강, 앵글 강판 및 플레이 강판 등이 포함된다.
주요 유형
- 프레임 구조 : 보 및 기둥
- 그리드 구조 : 그리드 형 또는 돔 형 등 구조
- 프리스트 레스트 구조
- 트러스 구조 : 바 또는 트러스
- 아치 건축
- 아치 브릿지
- 빔 브릿지
- 케이블 머물 다리
- 케이블 머물 다리
- 트러스 다리: 트러스 구조
철골 구조물을 선택해야 하는 다섯 가지 이유
- 비용 절감 : 철골 구조물은 설계 및 재료의 비용을 가장 절약하는 방법으로 간주된다. 이러한 구조물 유형은 전통적인 방법에 비해 제조, 설치 및 보증면에서 비용이 거의 들지 않는다.
- 창의력 : 철강은 대부분의 건축가가 좋아하는 자연미를 가지고 있다. 철골 구조물은 대형 스팬이 있고 자연광이 많고 건축 심미적인 트러스 시스템을 창출할 수 있다.
- 제어 및 관리 : 철골 구조물은 공장에서 제조되며 숙련된 직원이 현장에서 신속하게 건립한다. 이것은 건설 공정을 절대적으로 안전하게 합니다. 산업 연구에 따르면 철골 구조물이 건물 관리에서 가장 좋은 솔루션이라고 지속적으로 입증해 왔다.
- 유연성 : 철골 구조물은 신응용, 하중 조건, 수직 확장, 다른 프레임 시스템이 할 수없는 투자자의 요구에 따른 변경 등 미래에 바꿀 수 있다.
- 지속 가능성 : 철골 구조물은 강풍, 지진, 허리케인 및 눈 등 같이 극한의 기상 조건 또는 극한 인력을 견딜 수 있다. 이 구조물은 쉽게 녹슬지 않으며 목재와 달리 흰개미, 벌레 및 곰팡이에 의해 영향을 받지 않는다.
철골을 사용한 대표적인 건축물
동영상
참고자료
같이 보기
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