초고층 빌딩의 형태의 현재 발전 방향

초고층빌딩의 구조 시스템의 발전 방향은 효과적으로 가로하중에 대하여 횡강성이 효과적으로 증가하는 방향으로 발전되어 왔다. (우선적으로 풍하중). 이 구조의 진보와 건축학적인 미학 간의 연관성은 가치가 논의 중에 있다.

구조적 진보와 건축학적인 표현

어떤 높이의 건물을 건설하여 기존 도시의 상황 내에서 새로운 구조의 미학적 타당성 연구에 주의가 필요하다. 기존의 브래이스 구조에서, 그 브래이스 (주요 횡강성 제공)는 일반적으로, 내부 코어 내에서 제약 및 구조 성능에 대해서만 제공한다. 따라서, 이러한 미적 표현은 시카고에 있는 존 핸콕 센터와 같은 외부 브레이스 관형 구조의 출현까지 이러한 브래이싱으로부터 모색했다.

아웃리거 구조에서 가로 하중 - 저항 시스템이 건물 주변 기둥에 기존의 중심부로 연장된다. 이 기본 구성은 종종, 아웃리거 수준에서 강한 기둥/ 또는 벨트 트러스를 필요로 한다. 아웃리거 시스템의 이러한 요소는 때로는 건물의 미학과 통합됨. Super Frames (최근 다이아그리드 구조를 포함 관형 구조)는 건물의 표현에 지배 구조를 생성, 건물 외관은 건물 경계를 그들의 주요 가로 하중 - 저항 구성 요소를 찾으면, 이것은 성능에 영향을 받은 병렬 배치, 자연스러운 구조 시스템 및 faccade 시스템 사이의 디자인은 통합적으로 접근해야 한다. 따라서 구조 시스템은 기술적 구성 요소와 건물 외관의 건축 구성 요소는 이러한 유형의 고용 고층 빌딩에서, 서로를 보완하도록 해야 한다. 이러한 상황은 건축가와 엔지니어 사이에 매우 친밀한 협력을 필요로 한다. 1960년대와 1970년대 현대 건축물은, 건물 외관에 고밀도 직교 구조적인 요소와 프레임 튜브와 번들 튜브 구조, 주로 순수 수직과 수평으로 구성되었다. 반대로, 현대 도시의 맥락에서, 높이가 높은 구조물들은 주변의 높은 건물들과 구조가 크게 다르다. 반면 많은 현대의 미학적 결정은 실질적으로 주관적인 시각으로 판단되어 diagrid 구조의 사용은 기술과 구조 이익 사이의 협력을 필요하게 하여 혁신적이게 되었다. 이러한 외부 구조 미학은 Fazlur 칸과 다른 사람들에 의해서 자세히 설명 되었다. 이른바 구조적 표현의 유형을 만들 수 있는 것이다. 그러나, 구조적 표현의 개념은 지금 현재 미적 표현의 다른 형태의 출현으로 물러나고 있지만, diagrid 시스템은 예외로 남아 있다.

Regional Expression

일찍이 논의 되었듯, 가장 활발한 높이의 건물 개발의 설정은 지난 10 년간 북미에서 아시아로 이동되었다. 여러 아시아 국가에 지어진 고층 빌딩의 가장 중요한 경향은 그들이 주요 설계 동기로 자신의 지역 건축 문화의 전통을 사용하는 것이다. 이러한 경향은 쉽게 상하이의 진마오 빌딩, 쿠알라룸프르의 페트로나스 타워(그림 14), 요코하마의 랜드마크 타워, 그리고 타이 페이의 타이 페이 101 타워(그림 15)와 같은 주목할 만한 최근의 고층 빌딩에서 볼 수 있습니다. 전통적인 이미지가 랜드마크 타워 또는 코어의 경우에는 관형 구조와 같은 현대 기술의 제품은 뒤에 진 마오 빌딩과 타이 페이 101의 경우에 아웃리거 구조를 지원합니다. 이 지역의 디자인 트렌드의 다양성을 어느 정도 있다 하더라도, 이 새로운 방향은 일반적으로 컨텐츠 건축을 생산하고 있다.

그림14 - Petronas Tower                                      그림15 - Taipei 101

(Courtesy of Abbas Aminmansour)                     (courtesy of shaw Shieh, Evergreen

                                                                         Consultants Ltd.)

공기역학 양식

바람에 대한 측면 강성을 증가와 함께, 높이 건물 디자인의 최근의 경향은 높은 건물에 운반 바람의 영향을 줄이기 위해 고층 빌딩의 공기 역학적 특성을 개선하는 것입니다. 이것은 건물의 질량과 형태의 다양한 트리트먼트로 구현할 수 있습니다. 공기 역학적 형태의 초기 예제에서는 공력 방어막이 바람의 힘 (Abalos & Herreros, 2003)의 영향을 최소화하는 바람의 방향에 따라 축에 대한 회전 Buckminster 풀러의 Dymaxion 프로젝트에서 찾을 수 있습니다. 현대적인 고층 빌딩에 채용된 예는 chamfered거나 건물을 통해 모서리, 간소화된 양식, 테이퍼 형태의 구멍을 둥근, 그리고 노치. 상하이 세계금융센터와 리야드의 왕국 센터 테이퍼 형태와 결합된 상단에 있는 것을 통해 큰 개통을 사용합니다. 제안된 광주 주강 삼각주의 타워의 깔때기 형태의 외관은 아니라 건물의 움직임을 줄이기 위한 것뿐만 아니라 바람을 사용하여 에너지를 생산할 수 있다.

일반적으로 공기 역학적 형태의 소용돌이는 불규칙한 형태의 구조적인 프레임 워크를 개발하기 위한 구조 엔지니어에게 도전을 제기했다. 그들은 바람의 하중 효과와 건물 응답 감소에 유리하도록 건설할 수 있다. 다양성을 홍보하는 오늘날의 다원 건축 양식뿐만 아니라, 합리적인 공기 역학의 논리 또는, 도시의 스카이라인을 위해 불연속 및 다중 평면 외관과 다른 건축 양식, 끝이 가늘어진 형이 있다.

Twisted 형태의 출현

현대 높이 건물 설계 분야에서 흥미로운 접근법은 꼬인 모양이다. 사실 이 현대 건축 현상이 건축의 새로운 것이 아니며, 그것은 르네상스 건축의 끝에 Mannerism 건축의 꼬인 형태의 비교이다.

일반적으로 꼬인 형태의 소용돌이는 높은 건물의 동적 응답 유도 감소에 효과적이다. 정적 응답의 관점에서, 꼬인 형태가 도움이 되지 않는다. 고체 부분을 고려하는 경우, 광장 계획의 관성의 순간 상관없이 꼬인 각도(그림 16)와 동일하다. 따라서 변위는 굽힘에 의한 것뿐만 아니라 건물 유형 프레임을 고려할 경우, 꼬인 형태의 측면 강성은 곧바로 그전의 형태의 것과 크게 차이 나지 않는다.

자유 형태

자유 형식의 높이 건물 프로젝트의 숫자는 급속히 요즘 증가되었습니다. 과거에는 단지 몇 자유 양식 높이 건물 프로젝트지만, 피터 Eisenman과 프랭크 Gehry 같은 건축가에 의해 제안 되었습니다. 그들은 이러한 건축물을 만든 적이 있었다. 오늘날 많은 자유 형식의 고층 빌딩이 설계 되었고 실제로 건설되기도 하였다.

이것은 구조 설계 및 과거의 불규칙적인 자유 형식의 고층 빌딩의 분석을 수행하는 어려운 작업을 했다. 이제는 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 복잡한 구조 설계 및 분석의 발달과 함께 비교적 쉽게 수행할 수 있다. 현대 구조 엔지니어의 강력한 지원 의지, 몇몇 건축가는 무료 형태로 그들의 디자인 솔루션의 가능성을 찾을 수 있습니다. 이들 건축가에는 다니엘 Libeskind, Zaha Hadid과 Morphosis의 Thom Mayne가 포함되어 있다. 자유 양식의 배후 지원 구조 시스템은 프로젝트의 특정 상황에 따라 달라질 수 있지만, diagrids은 종종 자유 양식에 대한 기본 구조 높은 건물로와 다니엘 Libeskind의 피에라 밀라노 타워에서 관찰 될 수 있는 고용 라 데팡스 Morphosis 'Phare 타워 (그림 17). 기타 현대 자유 형식 고층 빌딩 두바이의 석유 회사 본부를 (그림 18)를 포함하고 싱가포르의 The Sail @ Marina Bay (그림 19)가 있다.

그림 17 - Phare Tower (Courtesy of Unibail-Morphosis)

그림 18 - Oil Company Headquarters, unbilt                        그림 19 - The Sail @ Marina

(Courtesy of Peter Pran/Ellerbe Becket)                                (courtesy of PeterPran, NBBJ

                                                                                            and Publicis Singapore)

앞으로의 전망

새로운 기술의 개발은 필요성과 효율 향상을 위한 기술 혁명을 위해서 발생한다. 여유공간의 생산을 위한 브레이스 프레임 구조의 개발은 밀집안 토시 공간에서 토지이용을 극대화 하도록 고층 빌딩의 효과적인 구조로 발전되고 있다. 현재까지 과거의 고층 빌딩과 그 진화의 경로를 구성하여 밀집한 도시의 토지에서 더 많은 수익성이 많은 공간을 만들어 더 경제적으로 사용한다. 19 세기 후반 10층짜리 오피스 타워에서 시작하여, 고층의 건물로의 진화(150 층 이상) 하였다.

전 세계 인구는 빠르게 성장하고 농촌에서 도시로 인구의 유입은 더 큰 도시가 형성되게 하였습니다.

거대한 구조는 높은 인구밀도의 도시에서 에너지 소비와 토지 이용 측면에서 효율적이다. 도시가 작고 밀집함으로써, 전력망이 효율적으로 만들어지고, 작아진다. 자동차 운송에 대한 필요가 줄어들어 효율적인 에너지 소비와 오염 문제에 큰 기여를 하게 되고, 개인적인 교통의 필요성이 하락한다. 고층 빌딩과 밀도 도시를 만들면, 더 자연적인 녹지부분은 전 세계적으로 보존할 수 있다.

미래가 거대도시에서 거대구조물로 바뀌면, 그것은 건물 높이가 지속적으로 구조 시스템, 자재, 엘리베이터, 화재 방지, 에너지 효율성 및 감쇠 시스템의 기술의 향상과 함께 증가 될 것으로 기대된다. “더 낳은 통합적인 미래 전략”(알리 & 암스트롱, 2007)에서는 고성능 고층 빌딩을 달성해야 한다고 했다.

대량 유형 감쇠 장치의 설계에 관해서는 특히 다른 기대 방향은, 댐퍼 질량 및 기타 기존의 건물 시스템 간의 시스템 통합을 통해 공간 절약형 전략을 개발하고 있다. 최상의 성능을 위해서는, 대량 입력 댐퍼, 점유, 어떤 의미에서 가장 가치 있는 가까운 건물 공간이 건물의 상단 가까이에 설치된다. 시스템 통합함으로써, 이 공간은 다른 기능을 위해 저장할 수 있습니다. 도시의 스카이라인을 변경하는 더 높은 건물은 이 개념이 변경되어야 합니다. 오히려 필요한 경우, 감쇠 시스템은 고층 빌딩의 구조 설계의 기본적인 재료로 생각해야 하고, 그들은 작은 공간을 점유하고 더 효과적인 혁신적인 방법으로 구현해야 한다.

마지막으로, 그것은 건축가와 엔지니어는 기본 구조 시스템뿐만 아니라 미학의 가능성을 탐험 될 뿐만 아니라, 보조 감쇠 시스템의 전망이다.

결론

본 논문은 고층 빌딩에 대한 구조적 시스템의 일반적인 검토를 발표했다. 과거에 높이 기반의 분류와는 달리, 시스템 기반의 광범위한 분류가 (즉, 외부 대 내부 구조) 제안되었다. 새 분류의 각 카테고리의 다양한 구조 시스템 혁신에 중점을 두고 설명하고 있다. 구조적 관점에서 고층 빌딩의 미래 가능성에 대한 결론이 되었다. 이것은 건물의 초고층화 현상이 앞으로 대도시에 인구 증가의 필요를 충족시키기 위해 계속된다고 결론 내릴 수 있다.

전 세계에 걸쳐 높은 건물에 대한 구조 시스템의 포괄적인 데이터베이스를 만들 필요가 있다. 혁신적이고 신흥의 시스템은 이 논문에서 제시한 분류 체계 내에 배치할 수 지속적으로 전문가와 연구자의 이익을 위해 업데이트 해야 한다.

본 논문에서 언급한 댐핑 시스템은 이 점에서 매우 도움이 될 수 있다. 수동 및 능동 댐핑 시스템과 관련된 기술은 효율적인 비용 면에서 미래에 매우 바람직하다.

그림 20 - Sky City 1000                                       그림 21 - Millennium Tower