I. 개요
우리나라 주택산업의 급속한 발전과 주택건물 사용에 대한 요구가 높아지면서 일반 직사각형 프레임 기둥은 실내 인테리어와 가구 배치에 큰 불편을 끼칠 수 있다. 건물의 유효 면적을 어떻게 합리적으로 이용할 것인가 하는 것은 주택 구조 설계에 대한 새로운 요구를 제시했다. 이형 기둥 프레임 구조 체계는 이러한 요구 사항을 어느 정도 만족시켰다. 구조적 힘에 있어서, 그것은 프레임과 전단벽 체계의 길이를 채택하고, 평면과 입면도의 배치가 프레임 구조에 가깝고, 기둥의 단면 형태는 직사각형으로 제한되지 않으며, 단면 면적은 T 형, 십자형, L 형 등으로 확장됩니다. 더 적은 콘크리트 재질을 사용하여 강성을 높입니다. 동시에 경량 충전 벽이 사용됨에 따라 구조 무게는 일반 프레임보다 가볍습니다. 강성이 적당하고 자중이 가벼워 지진 작용을 줄이는 데 도움이 되는 경제적이고 합리적인 내진주택 구조 체계이다.
둘째, 특수 기둥의 기계적 특성
일반 프레임 구조에 비해 컨투어 기둥 구조에는 다음과 같은 힘 특성이 있습니다.
1. 건물의 필요에 따라 방 칸막이가 교차하는 곳에 컨투어 기둥을 유연하게 배치합니다. 평면 강성이 고르게 분산되고 종종 가로세로로 연결되지 않는 빔이 있어 구조를 평면 구조 계산으로 단순화하기가 어렵습니다.
2. 입면도의 강성 분포가 균일하고, 컨투어 기둥과 경량 석조 충전 벽은 탄성 단계에서 우수한 작업 성능을 제공합니다.
3. 기둥은 t 형, l 형, 십자형 등의 단면 형태를 사용하며 팔다리 종횡비는 2.5 ~ 4.5 사이입니다. 날씬한 기둥 사지, 양방향 굽힘 효과가 분명합니다.
4. 컨투어 단면에는 대칭 축이 하나뿐이거나 대칭축이 없으며 하중 방향각에 민감하고 비틀림 강성이 떨어지며 그에 따라 컨투어 기둥 구조의 하중 방향에 민감하며 약간 비대칭이나 편심성이 있어 비틀림 저항력이 크게 줄어듭니다.
5. 컨투어 단면 기둥 다리의 코너는 상당히 약합니다. 특히 빔 바닥이 기둥 팔다리와 접해 있는 기둥 구석에서는 응력 집중이 심각합니다.
6. 이형 기둥 구조의 가로세로비가 크고, 기둥다리가 좁고, 기둥이 겹치는 부분이 많아 빔 끝에 강성 영역이 형성된다. 또한 접합 영역이 크고 얇기 때문에 접합 영역 변형이 구조 변형에 미치는 영향은 탄성 플라스틱 단계에 포함되어야 합니다.
7. 컨투어 기둥 구조 노드 영역의 역학 성능은 직사각형 기둥 노드와 매우 다릅니다. 한편, 보 기둥이 얇기 때문에 시공 시 콘크리트는 진동이 쉽지 않고, 보 기둥 접합부의 응력 집중과 후기 파괴가 심하여 노드 코어 영역의 유효 부피를 줄이고 노드의 전단력을 낮춘다. 반면, 노드 영역의 손상된 부분이 빔 끝 밖으로 이동하여 노드 영역의 응력 복잡성을 완화하고 강력한 노드를 구현하는 데 도움이 됩니다.
셋째, 특수 기둥 프레임 구조 설계 관련 문제
1. 구조 레이아웃
컨투어 기둥 프레임 구조의 평면 배치는 일반 프레임 구조의 구성 조치, 관련 규정 및 설계 요구 사항을 충족해야 하며, 자체 특성을 고려해야 하며, (1) 평면 배치는 가능한 대칭이어야 하며, 두 주 축 방향은 조정되어야 합니다. 결과 중심이 강성 중심과 최대한 일치하고, 편심을 줄이고, 비틀림의 악영향을 최소화해야 합니다. (2) 양방향 하중 시스템, 수직 및 수평 연결을 고려해야합니다. (3) 각 기둥 팔다리는 가능한 한 정렬하여 기둥 팔다리와 보가 함께 규칙적인 다중 스팬 측면 힘 체계를 형성하도록 해야 한다. 필자는 이형기둥 설계의 목적은 주로 소면적 주택의 사용 문제를 합리적으로 해결하는 것으로 보고, 주로 방 사용에 영향을 미치는 주택 구석에 배치해야 한다고 생각한다. 다른 부위는 힘이 합리적이고 시공이 편리하다는 점에서 직사각형 단면 기둥을 채택해야 한다. 이렇게 사용과 경제를 겸비하고 이형 기둥의 사용과 힘의 특징을 충분히 발휘하여 평방미터당 건축면적당 강철량이 낮은 좋은 지표를 만들었다.
2. 설계법
컨투어 기둥과 직사각형 기둥의 단면 형태 차이가 크므로 직사각형 기둥의 계산 방법은 컨투어 기둥에 간단히 적용할 수 없습니다. 현재 국내에서 이형기둥 내력 계산과 단면 설계를 직접 할 수 있는 소프트웨어는 건축학원의 TAT 와 SATWE 프로그램, 광동성 건축학원의 ss 와 SSW 프로그램, 천진대학의 철근 콘크리트 이형기둥 보강 계산 CRSC 프로그램이다. 이러한 프로그램은 모두 수치 적분법을 사용하여 양수 단면 리브 설계를 수행하며, 대량의 엔지니어링 계산을 거쳐 정확도가 높고 구조 안전 요구 사항을 효과적으로 충족시킬 수 있습니다. 위의 두 가지 규범을 지방기준의 한계로 감안하여 설계 시 다음과 같은 문제도 주의해야 한다.
(1) 팔다리 장다리 폭 비율에 따라 이형 기둥이나 짧은 다리 벽을 정의하는 것은 대부분 학술적 편의를 위한 것이다. 그러나 TAT 프로그램을 사용하여 전체 구조를 계산할 때 컨투어 기둥 모드로 인해 구조 강성이 떨어질 수 있으므로 내진 성능을 적절하게 높여야 합니다. 짧은 다리 전단벽 모델이 보 리브를 시간적으로 만들 수 있는 경우 리브를 적절히 조정해야 합니다.
(2) 일반적인 직사각형 기둥 다중 레이어 프레임 구조에서는 측면 변위가 제어되지 않지만, 컨투어 기둥 프레임 구조의 경우 측면 강성이 작기 때문에 측면 변위가 사양에 허용된 값을 초과하는 경우가 있습니다.
(3) 기둥 순 높이 대 기둥 단면 길이 비율이 4 미만인 컨투어 기둥의 경우, 기둥 전체 높이를 따라 등자를 조밀하게 배치하여 지진 시 전단 취성 손상의 위험을 줄이고 기둥의 변형 성능을 개선해야 합니다.
(4) 하중 방향각의 임의성으로 인해 컨투어 기둥의 내부 구석에도 같은 지름의 힘 철근이 설정되어야 합니다.
(5)L 형 기둥 코너에서 종 방향 철근의 양방향 사용;
(6) 안전을 위해 지진 3 급 이상의 구조에 대해서는 노드 계산을 수행하여 노드 영역의 신뢰성을 보장해야 합니다.
(7) 시공 과정에서 이형 기둥과 그 연결부위에 주의를 기울여야 하며, 공사 품질을 보장하기 위해 작은 골재 지름의 콘크리트를 사용해야 한다.
3. 구조 설계
(1) 기둥 벽 두께 및 콘크리트 등급 선택
규범과 실무 경험에 따르면 기둥 다리의 최소 두께는 160mm 이상이며 일반적으로 200mm 을 사용하는 것이 합리적입니다. 8 층 이상의 프레임의 경우 다음 두 층의 빔-컬럼 노드에 있는 철근이 비교적 밀집되어 있어 두께를 낮춰서는 안 됩니다. 빔이 더 넓을 때, 기둥은 종종 단면이 부족하고, 축압비가 너무 크고, 철근이 너무 촘촘하다. 따라서 벽 두께를 늘리지 않도록 1, 2 층 기둥의 콘크리트 등급을 C30 정도로 높이는 것이 좋다.
(2) 종 방향 철근 및 등자
세로 보강 철근을 선택할 때 수량은 적어야 하고 지름은 커야 합니다. 일반적으로 ф25 보다 크지 않은 한, 지름이 큰 것을 선택하여 보강 철근의 수를 줄여야 하며, 각 면의 보강 철근 수는 2 개, 많은 것은 두 줄로 늘어야 합니다. 하단 바닥의 각 측면에 있는 보강 철근의 수도 3 개일 수 있지만, 바닥을 통과하는 기둥 각 측면에 있는 단일 행 보강 철근은 2 개를 넘지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 접합 시공이 어려워집니다.
기둥 다리 폭이 크면 세로 보강 철근 간격이 350 mm 를 초과하지 않도록 세로 구조 보강 철근을 설정해야 합니다. 컨투어 기둥의 세로 구조 철근이 많기 때문에 지름의 선택도 경제기술 지표에 영향을 미치는 요인이다. 우리나라 철근 콘크리트 설계 규범, 외국 관련 자료 및 전단벽 관련 구조 규정에 따르면 필자는 대합12 와 대합14 를 선택하는 것이 합리적이며 굵은 철근을 선택할 필요가 없다고 생각한다.
등자의 설정은 내진방비에 큰 영향을 미친다. 우리나라 내진 설계 규범의 관련 규정에 따라 국내외 관련 자료를 참고하여 등자 최소 직경은 ф6, 암호화 영역 간격은 100mm, 비암호화 영역 간격은 200 mm 로 권장됩니다.
(3) 축 방향 압축비 한계
단조로운 하중의 경우, 특히 저주기 반복 하중의 경우 컨투어 기둥의 결합 파괴가 직사각형 기둥보다 심각하고 연성이 일반 직사각형 기둥보다 떨어집니다. 따라서 컨투어 기둥의 축 압력비 한계는 직사각형 기둥보다 훨씬 엄격합니다. 천진 사양은 단면 유형, 리브 간격 및 세로 리브 지름 비율 s/d, 리브 지름 dv, 내진 등급에 따라 0.3-0.7 사이에서 변동하며 직사각형 기둥 구조의 기둥 축 압력비 제한보다 훨씬 낮습니다. 따라서 프로그램 시산후, 상기 조건에 따라 각 기둥의 축압비의 구체적인 한계를 초보적으로 결정하고, 배력도도에서 각 기둥의 계산된 축압비가 초과되었는지 자세히 점검해야 한다. 이 시점에서 컨투어 기둥의 실제 세로 막대와 등자는 아직 알 수 없으므로 PKPM 프로그램은 각 기둥의 축 압력비의 특정 한계를 판단할 수 없습니다. 프로그램은 축 압력비가 직사각형 기둥 구조의 축 압력비 한계를 초과하는 경우에만 축 압력비 초과를 보고합니다. 따라서 컨투어 기둥 축 압력비가 초과되었으므로 하나씩 수동으로 계산해야 합니다.
넷. 끝말
컨투어 기둥 프레임 구조의 배치는 일반 직사각형 기둥 프레임보다 더 유연하며 건물 기능의 요구 사항을 더 잘 충족하고 발전 전망이 좋습니다. 구조 설계자는 이형 기둥의 힘 특성을 충분히 이해하고, 설계 요점을 정확히 파악하며, 엔지니어링 구조의 안전, 신뢰성, 경제성 및 합리성을 확보해야 합니다.
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