구조 방식의 종류

건축에서는 통상 건축물을 전체적으로 지지하는 부분을 구조 또는 구조체라고 부르고 있다. 여기서 구조방식이라고 하는 것은 이 구조체가 건축물에 작용하는 여러 종류의 하중과 외력을 받아서 전달하여 건축물의 안전성을 확보하는 방식을 말하며 구조체를 구성하는 주요 부재의 재료나 형상, 각 부재의 접합법, 구조체 전체의 형상 등에 의하여 분류할 수 있다. 구조체 구법의 분류법으로 가장 많이 이용하는 것은 재료에 의한 분류이다. 철근콘크리트조, 철골조, 철골철근콘크리트조, 벽돌조 목구조가 주요한 예이다. 이외에 특수한 것으로 프리스트레스트 콘크리트조, 케이블이나 막을 이용한 방식 등이 있다. 주 구조체에 사용되는 재료는 구조체의 구성요소로서 각각 적절한 형상, 치수, 접합법을 갖고 그 결과 구조체 전체로서 각 재료의 특성이 반영될 수 있는 것으로 한다. 재료 자체만을 볼 때는 선형인가, 면형인가와 구조체 전체를 볼 때에는 수평면과 연직면에 의한  구성인가, 입체적 구서인가라는 기본적 특성으로 시작하여 상세한 형상이나 접합법에 이르기까지 재료의 특징이 구조방식의 기본개념에 미치는 영향은 지대하다. 라멘구조는 평면상의 구조체로서 주위가 선상 부재인 보나 기둥으로 둘러싸인 골조를 말하며, 라멘은 독일식 용어이고, 프레임은 영국식 용어인데 국내에서는 골조로 통용된다. 이러한 선상 골조는 부재 자체가 강하더라도 접합부가 약하면 쉽게 변형될 수 있다. 변형 방지를 위해서는 접합부를 강하게 하는 방법과 가새 부재나 강한 면상 부재를 배치시켜 면전체로 저항하게 하는 방법의 두 가지가 있다. 라멘은 연직 및 수평의 선상 부재가 강하게 접합되어 전체를 구성하므로 각 부재 및 접합부의 강성이 필요하고 공간 이용상 자유도가 큰 반면 선상 부재의 자재량이 많이 드는 단점이 있다. 내진벽식 구조는 내진 요소를 적절히 도입하면 라멘의 자재량을 경감 가능하므로 채용되는데 내진 벽에는 가새를 이용하는 방법과 강한 면상 부재를 이용하는 방법이 있다. 면전체로서 강하게 하는 방법은 간이법으로서, 건축 공간의 이용에 방해되는 경우도 있으므로 적절히 조정하여야 한다. 내진벽의 배치 방법에는 연층배치와 분산배치가 있다. 주 구조체의 일부로서 연직 또는 수평방향의 힘을 저항하는 벽체를 내력벽이라 한다. 내력벽은 기둥, 보, 벽이 혼합되어 일체로 저항하는 것으로 볼 수 있으며, 이런 벽체와 보, 바닥이 일체가 되어 상판을 구성하는 구조방식을 벽식 구조라 한다. 기둥이나 보와 같은 선상 부재로 구성되는 골조 방식과는 대비되는 면상 구조방식으로서 현장타설 콘크리트처럼 전체가 일체인 일체식과 패널이나 블록 구조 등으로 조립되는 조립식이 있다. 아치는 통상의 보가 휨에 저항하며 하중을 처리하는데 반하여 축방향의 압축력으로 처리하도록 유도한 곡선형의 가구 형식을 아치라 한다. 조적식 구조물에서 개구부를 형성하는 경우 많이 채용된다. 통상 수평면은 바닥을 지지하는 보와 바닥으로 구성된다. 구배를 가지는 지붕도 넓은 의미로는 포함되며, 수평면을 구성하는 바닥의 중간 매개채가 된다. 모든 수평면은 상부의 공간 용도에 대응하여 각양각색의 하중이 가해지며 이러한 하중을 기둥이나 벽체에 전달하는 역할을 하게 된다. 수평면의 경우도 연직면과 마찬가지로 수평력에 대응하여 평면형을 유지하기 위한 대책이 필요하므로 철골조에서는 수평가새를 설치하고, 콘크리트조에서는 바닥을 강한 면상 부재로 처리하는 방법을 주로 사용한다. 바닥구조 방식에는 작은 보와 바닥판을 매개로 하는 것과 벽식구조에서의 바닥판이나 보이드 슬래브 등이 있다. 절판 구조는 평판을 접어서 휜 형상의 절판으로 만든 형식으로 외력을 면내 응력으로 처리할 수 있도록 역학적 성능을 개선시켜 대공간 구성 등에 적용 가능한 구조형식이다. 쉘 구조는 조개껍질이라는 단어에서 유래된 구조형식으로 얇은 단면으로 구성되었지만 강성이 있는 곡면판의 구조이다. 절판과 같은 이유로 큰 스팬의 지붕에 많이 사용된다. 형태의 기하학적 특징에 따라 여러 명칭의 쉘이 만들어지고 있으며, 콘크리트에 의한 일체식의 것이 대부분이다. 입체 트러스 구조는 거의 동일한 소단위 부재를 조립하여 구성함으로써 대 스팬이 가능한 골조로써 부재를 3차원에 구성하는 트러스이다. 스케일이 큰 입체 트러스에는 스페이스 프레임을 사용한다. 달구조는 강봉이나 케이블 등을 사용하여 지지점에서 주요한 구조부재를 매달아 지지하는 구조방식이다. 다른 구조부재를 매달아 내리는 달바닥 방식과 케이블 네트 등에 의해 곡면을 구성하는 달지붕 방식이 있다. 텐트 구조는 캔버스나 막 형태의 부재로 공간을 덮는 구조방식이다. 얇은 피막만으로 구성하는 방식과 케이블 네트 간의 피막을 긴장시키는 방식이 있으며, 후자는 달구조 지붕 방식과 명확하게 구분되지는 않는다. 공기막 구조는 기압차를 이용한 막 형태 부재로 공간을 덮는 구조방식이다. 단막을 사용하여 내부 공간의 기압을 높게 하는 방식과 중층막이나 판형태의 막의 내부 기압을 조정하여 막에 생기는 인장력으로 형태를 유지시키는 방식이 있다. 목조나 철골조 등에는 통상 기둥과 보라는 비교적 큰 스케일의 부재로 주요 구조체를 조립하면서 구축하게 되는데 이처럼 조립하는 순서에 따라 구축되는 구조방식을 가구식이라 하고, 블록조나 벽돌조처럼 조립되는 부품의 크기가 비교적 작은 것을 조적식이라 칭한다. 이에 대해 콘크리트조처럼 현장에서 콘크리트를 타설 하여 전체를 일체화하는 방식을 일체식이라 한다. 한 개의 건축물에서 구조방식을 보면 여러 가지의 방식이 혼재하는 경우가 많다. 예로서 공동주택 등에서 정면에서 볼 때는 라멘구조이고, 측면에서 볼 때는 벽식구조로 하는 예가 많다. 또, 초고층 건축에서 고층부는 철골조, 저층부는 철골철근콘크리트조, 지하부는 철근콘크리트조로 하는 경우가 많다.