구조형식 분류

핵심 정리

건축물의 구조형식은 주 구조재의 종류, 부재를 잇는 방식, 하중이 전달되는 경로에 따라 나뉜다. 같은 건물이라도 어떤 부재가 힘을 받고 어떤 방식으로 힘을 옮기는지에 따라 설계 방법과 적합한 용도가 달라지므로 구조형식은 기준별로 구분해 두어야 한다.

주 구조재를 기준으로 보면 케이블을 쓰는 현수구조가 있다. 현수구조는 케이블을 주 구조재로 사용하고 구조물의 주요 부분을 지점이나 기둥에 매다는 구조다. 넓은 공간을 판이나 입체 골조로 덮는 구조로는 쉘 구조와 스페이스 프레임이 있다. 쉘 구조는 임의의 곡률을 가진 얇은 판이 면내력으로 하중에 저항하는 구조다. 스페이스 프레임은 선형 부재의 트러스를 입체적으로 배치해 평면 또는 곡면의 넓은 판을 만드는 구조다.

부재를 잇는 방식으로 보면 강절점으로 이어진 라멘 구조가 기본이 된다. 라멘 구조는 여러 직선 부재를 강절로 연결한 뼈대 구조이며 기둥과 보가 강절점으로 연결되어 하중에 저항한다. 보, 기둥, 바닥 슬래브를 강접합하여 하중에 일체로 저항하게 하면 라멘 구조가 된다. 반대로 트러스 구조는 축방향력만 받는 직선 부재를 삼각형 형태로 배열하고 힌지로 연결한 구조다.

슬래브를 무엇이 지지하는지로 보면 벽식과 무량판이 대비된다. 벽식 구조는 슬래브와 벽체가 수평·수직하중에 저항하는 구조이며 주로 아파트에 적용한다. 무량판 구조는 보 없이 기둥과 슬래브로 구성되며 플랫 슬래브가 이에 해당한다. 이 구조는 보를 설치하지 않고 기둥이 직접 슬래브를 지지하여 층고를 낮춘다.

시공 방식과 재료 결합으로 보면 일체식, 조립식, 복합구조가 나뉜다. 일체식 구조는 기둥, 보, 바닥 등 구조체 전체를 하나의 틀로 만들어 건축물을 완성하며, 철근콘크리트 구조와 철골철근콘크리트 구조 등이 있다. 복합구조는 기둥과 보 등 부재별로 콘크리트와 철골 등 서로 다른 재료를 결합한 구조다. 재료를 부재별로 나눠 결합하는 것이 핵심이라 일체식과는 기준이 다르다. 구조형식은 재료, 규모, 용도에 따라 선택이 달라지므로 한 가지 기준만으로 모든 건축물을 설명할 수는 없다.

자세히

힘을 받는 주 부재에 따른 구조

현수구조와 트러스 구조는 모두 선형 부재가 힘을 받는다는 점에서 비슷해 보이지만 받는 힘의 종류가 다르다. 현수구조의 케이블은 구조물을 지점이나 기둥에 매다는 데 쓰이므로 당겨지는 방향으로 하중을 지지한다. 트러스 구조의 직선 부재는 축방향력만 받는 부재로 설계되며, 삼각형으로 배열해 형태가 쉽게 변하지 않도록 한다. 따라서 두 구조를 구분할 때는 케이블이 당겨지는지, 직선 부재가 축방향으로만 힘을 받는지를 기준으로 삼으면 된다.