KR0132550B1 - 고층건물의 철골구조물 상승장치 및 지상층 철골구조물의 구축공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고층건물의 철골구물을 구축함에 있어 지상층에서 최상층부의 빔을 컬럼에 용접으로 조립한 다음 최상층부의 컬럼을 지상층에서 일시에 동일한 상승력 및 상승속도로 밀어올리는 방법으로 철골구조물을 최상층부에서 부터 시작하여 하층부의 순서로 빔의 용접조립과 컬럼을 연장하면서 구축하는 고층건물의 철골구조물 상승장치 및 지상층 철곡구조물 구축공법에 관한 것으로서, 본 발명은 철골구조물의 기둥을 구성하는 컬럼에 최상층부의 빔들을 지상층에서 가장 안전한 작업분위기하에서 용접, 조립할 뿐 아니라 다음의 하층부 내지 최하층부의 빔들을 지상층에서 순차적으로 용접조립하는 작업도 지상에서 수행하여 최상층부 부터 한개층씩 층별로 상승시켜주는 구축방법으로 철골구조물을 구축토록 하므로서 구축공기를 현저하게 단축시킬 수 있는 효과와, 구축비를 현저하게 절감시킬 수 있을 뿐 아니라 안전사고의 발생을 없앨수 있는 매우 혁신적인 철골구조물의 구축장치 및 공법을 제공할 수 있다.

Description

고층건물의 철골구조물 상승장치 및 지상층 철골구조물의 구축공법

제1도는 본 발명을 설명하기 위한 지상층 철골구조물의 구축상태도.

제2도는 본 발명의 철골구조물을 상승시키는 유압상승수단의 배치상태를 예시한 평면도.

제3도는 본 발명의 유압상승수단의 설치상태를 나타낸 사시도.

제4도는 본 발명의 유압상승사단의 상부상승장치와 하부고정 장치의 작동상태 단면도.

제5도와 제6도는 본 발명을 유압상승수단의 작동상태로서,

제5도는 유압상승사단으로 철골구조물을 상승 시키기 전이며,

제6도는 유압상승사단으로 철골구조물을 상승 시키기는 상태를 나타낸 것이다.

제7도는 제1도의 A-A선 단면도로서, 본 발명의 지상층에 설치된 작업발판의 구조를 보인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 철골구조물 1A : 컬럼

1B : 빔 10 : 유압상승수단

11 : 유압실린더 12 : 피스톤

13a : 하부고정장치 13b : 상부상승장치

14a,14b : 관통공 15a,15b 및 16a,16b : 압지금구

17a,17b 및 18a,18b : 소형유압잭 19 : 경사면

본 발명은 지상에 철골구조물을 미리 다층(多層) 구축한 후 조립식 벽재등을 조립하는 방법으로 고층건물을 건축하는 것에 있어서, 그 고층건물의 주요 뼈대인 컬럼(Colum)과 빔(Beam)으로 구성되는 철골구조물을 그 상층부 부터 지상층에서 순차적으로 조립한 다음 이를 상층부 부터 1층씩 상승시켜주는 방법으로 고층건물의 철골구조물을 구축하는 철골구조물의 상승장치 및 지상층 철골구조물의 구축공법에 관한 것이다.

종래 고층건물을 건축하기 위해 선행되는 철골구조물은 주로 H형형강으로 된 켤럼과 빔으로 구축하며, 그 구축방법은 지하층을 미리 구축한 후 그 지하층에 수직방향으로 설치되어 기둥을 구성하는 컬럼을 지상으로 연장시키면서 지상층(1층)의 천정과 2층의 바닥을 구축하기 위한 빔을 먼저 조립하고, 이어서 2층, 3층 내지 최상층의 빔들을 하층에서 부터 축차적으로 조립하는 구축방법을 채택하여 왔었다.

위와같이 지상층에서 부터 축차적으로 빔을 조립하기 위해서는 구축하고자 하는 철골구조물의 중심부에 타워크레인 장치를 먼저 세워놓고 그 꼭대기에 설치되어 있는 지브크레인(jib crane)으로 빔을 들어올려주도록 한 다음 작업원운 높은 위치에서 수작업으로 빔의 양단읖 수직으로 세워진 컬럼에 보울트로서 연결, 조립하는 방법으로 철골구조물을 구축하여 왔었던 바, 이러한 구축방법은 고가의 설치비와 운전비가 소요되는 타워크레인장치를 이용하여 층별(層別) 컬럼과 빔을 구성하는 H형형강을 일일이 들어 올려주는 작업에 많은 시간이 소요되기 때문에 철골구조물의 구축공기가 매우 길어지는 결점이 있었을 뿐 아니라 지부크레인으로 들어 올려진 빔을 컬럼에 조립하는 작업은 반드시 작업원에 의한 수작업으로 이루어지기 때문에 철골구조물의 조립작업이 매우 힘들고 어려워 구축공기가 더욱 길어지게 되는 결점이 있었으며, 무엇보다 하층부에서 부터 상충부로 올라가면서 컬럼과 빔을 조립하는데 따른 작업원의 위험부담율이 커져 철골구조물의 구축공기는 더더욱 길어지는 결점이 있게 됨과 더불어서 작업원의 낙상사고가 자주 발생하기 때문에 철골구조물의 조립작업을 기피하는 사례의 발생을 배제할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 결점을 해소하고자 창출한 것으로서, 지상위로 구축되는 철골구조물의 조립작업을 지상층에서 최상층부부터 조립하여 1층높이씩 상승시켜주는 방법으로 고층건물의 철골구조물을 신속하고 안전하게 구축할 수 있도록 하는 장치와 공법으로 철골구조물로 구축되는 고층건물의 건축공기를 대폭 단축시키면서 안전사고의 유발을 최대로 줄일 수 있도록 하는데 역점을 두고 창출한 것으로, 이하 본 발명을 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 유압상승수단으로 철골구조물을 지상층에서 최상층에서 부터 층별조립하여 1층높이씩 상승시키면서 철골구조물을 고층상태로 구축하는 것을 나타낸 예시도면이며, 제2도는 철골구조물의 기등을 구성하는 H형형강으로 된 컬럼 각각에 유압상승수단의 배치구성을 예시한 평면도이다.

상기 제1,2도의 도시예와 같이 철골구조물(1)의 기둥을 구성하는 컬럼(1A) 각각에는 4개의 유압실린더(11)가 하나로 묶어진 유압상승수단(10)을 설치하는데, 유압상승수단(10) 각각은 지하층에 설치되며, 구체적으로는 지하1층(B1)의 빔(Beam) 위에 착설된다.

본 발명의 지상층 철골구조물의 구축공정은 가설빔부재로서 지하층을 먼저 구축한 상태하에서 실시하는 것이며, 이때 지하층을 구축할 때 철골구조물의 기둥이 되는 H형형강의 컬럼(1A)을 유압상승수단(10)의 하측에서 삽입할 수 있도록 지하층에 컬럼의 삽입공간(S)이 형서되게 하며, 그 삽입공간은 길이가 대략 8∼10m 정도인 H형형강으로된 컬럼을 유압상승수단(10) 밑에서 용접하여 조립할 수 있도록 하는 공간이며, 이는 컬럼을 밑에서 부터 계속적으로 연장시킬 수 있도록 하는 것으로서 삽입공간은 본 발명을 실시하는데 중요한 역활을 하는 구성부분이다.

본 발명의 유압상승수단(10)은 그를 구성하는 유압실린더(11)의 선단부(피스톤이 촐몰하는 부분)가 지상층의 기준이 되는 지상1층(F1)보다 낮게 위치하도록 하며, 그 이유는 지상1층(F1)의 바닥에서 상층부의 대들보를 구성하는 층별의 빔 각각을 컬럼에 용접할 때 그 빔들을 들어 올리지 않고도 지상에서 용이하게 용접할 수 있도록 하기 위함이다.

상기의 유압상승수단(10)은 제3도의 도시예와 같이 유압실린더(11) 상부에 정착되는 하부고정장치(13a)와 피스톤(12) 상단에 정착되는 상부상승강장치(13b)로 구성되며, 또한 하부고정장치와 상부상승장치 각각은 컬럼(1A)이 삽입되는 관통공(14a),(14b)이 중심부에 마련되어 있으며, 각각의 관통공 양측에는 컬럼의 중간부를 물어주는 한쌍의 압지금구(15a)(15b),(16a)(16b)가 정착되어 있다.

상기한 한쌍의 압지금구(15a)(15b),(16a)(16b)에는 컬럼의 중간부를 양측에서 압압하였을시 미끄럼현상이 나타나지 않도록 다수의 거치상돌기가 돌설되어 있으며, 소형유압잭(17a)(17b),(18a)(18b)의 승강작동시 압지금구가 하부고정장치 및 상부상승장치의 각 내면에 형성된 경사면(19)을 타고 상,하로 슬라이딩되면서 물림작동(혐악작동)과 풀림작동(해제작동)을 수행하는데, 하부고정장치의 압지금구와 상부상승장치의 압지금구는 서로 반대적인 작동을 하도록 구성되어 있다. 즉, 상부상승장치(13b)의 압지금구(16a)(16b)가 해제작동하였을 때에는 하부고정장치(13a)의 압지금구(15a)(15b)는 협압작동을 하고 있는 상태이며, 이와같은 협압 및 해제작동을 서로 교대로 수행하도록 구성되어 진다.

상기와 같은 장치를 이용하여 고층건물의 철골구조물을 지상에서 조립, 용접하여 최상층부 부터 1층씩 층별상승시키는 구축공법을 설명하기로 한다.

다층상의 자하층을 구축한 다음, 지하 1층(B1)에서 부터 지상을 향해 수직으로 연장되는 컬럼(1A) 각각에 유압상승수단(10)을 설치하는데, 각 유압상승수단의 관통공(14a),(14b)으로는 컬럼(1A)들이 관통되어 지상으로 연장되어 있다.

지하1층(B1)에 설치된 각 유압상승수단(10)들은 그를 구성하는 유압실린더(11)의 피스톤(12)이 완전히 몰입작동한 상태에서는 그 선단에 정착된 상부상승장치(13b)가 지상1층(F1)보다 조금 낮은 위치에 머물러 있도록 하므로서 지상1층(F1)에서 컬럼에 빔의 용접조립작업을 편리하게 수행할 수 있게 되는 것이며, 또한 지상1층에서의 용접작업에 간편성을 추구하기 위해 지상1층을 구성하는 빔 위에는 철판등으로 되 작업발판(30)을 착설하여 보행이 자유롭도록 합과 동시 지상으로 연장되는 컬럼(1A)의 사방으로 용접되는 빔(1B)을 고여주는 삽입공간(31)을 마련하여 준다.

상기에서 설명한 바와같이 피스톤(12)의 몰입작동으로 상부상승장치(13b)가 지상1층(F1)에 형성된 삽입공간(31) 하측으로 하강시킨 상태에서 그 삽입공간(31)으로 H형형강으로 된 빔(1B)을 사방으로 삽입시켜 고정시킨 상태로 하여 그 양단을 컬럼(1A)의 전후좌우측에 용접하여주며, 이와같이 용접되는 빔(1B)은 철골구조물을 구성하는 각 컬럼 전체에 수평상태로 용접되는 것이다.

상기에서 수평상태로 용접되는 각각의 빔(1B)들은 그 양단에 수평측정게이지 등을 장치하여 지상1층(F1)에서 용접되는 다수의 빔 전체가 동일한 수평면을 유지할 수 있도록 한다.

상기와 같이 자상1층(F1)에서 수평상태로 최초 용접된 빔(1B)들은 철골구조물(1)의 최상층부(Fn)를 구성하는 것이며, 이를 상승시키는 방법에 설명하면, 제5도 및 제7도의 도시예와 같이 지상1층(F1)에 형성된 삽입공간(31)으로 빔(1B)의 양단을 컬럼 사방에 밀착시켜 용접하게 되면 종래 컬럼에 빔을 보올트조립 하는 것보다 결속력을 높일 수 있으며, 빔의 용접, 조립작업에 완료된 시점에서는 유압상승수단(10)의 피스톤(12)선단에 정착시킨 상부상승장치(13b)의 소형유압잭(18a)(18b)을 작동시켜 압지금구(16a)(16b)가 컬럼의 중간부를 양측에서 협압하도록 한 다음 (제4도의 가상선부분 참조) 유압실린더(11)몸체에 정착시킨 하부 고정장치(13a)의 소형유압잭(17a)(17b)의 피스톤을 몰입작동(도면상 상승작동 : 제4도의 가상선부분 참조)시켜 그의 압지금구(15a)(15b)가 경사면(19)을 타고 상측으로 이동하면서 협압력을 해제하도록 한 후, 유압실린더(11)의 피스톤(12)을 상승작동시키기 시작하게 되면 컬럼(1A)이 상승하게 됨과 동시 그의 상방에 용접된 빔(1B)도 함께 상승하게 되며, 이와같은 상승작용은 지상1층(F1)에 배치되어 있는 모든 컬럼에 용접조립된 다수의 빔들 모두가 동시에 동일한 상승속도로 상승하게 되므로서 철골구조물의 한개층이 일시에 상승하게 되는 것이다.

상기의 상승작동에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면, H형형강으로 된 컬럼 각각에 배치되어 있는 유압상승수단(10) 모두에는 레벨센서가 부착되어 있으며, 이들 레벨센서는 피스톤에 의한 컬럼 및 빔의 상승작동시 그 상승속도 즉, 상승위치의 변화가 동일한지를 감지하여 유압상승수단 각각에 유압공급 및 차단을 자동으로 콘트롤할 수 있도록 하므로서 컬럼과 그에 용접된 빔들이 휨현상없이 동일한 수평상태를 유지하면 상승하게 되며, 이러한 상승작용은 용접상태를 그대로 보지할 수 있게 하므로서 철골구조물은 그에 요구되는 강도를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 철골구조물의 조립작업은 주간에 수행하는 것이 안전사고를 예방할 수 있으며, 상승작업은 주로 야간에 진행하는 것이 공기를 단축시키는데 매우 바람직한 방법이며, 철골구조물의 한개층 높이인 약 4m 높이를 상승시키는데 대략 10∼12시간 정도로 상승속도를 설정하므로서 철골구조물의 상승작업에 정확성 및 안전성을 유지할 수 있도록 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 지상1층에서 컬럼에 용접조립된 빔을 한층높이로 상승시킨 다음에는 유압상승수단의 유압실린더(11)몸체에 정착시킨 하부고정장치(13a)의 소형유압잭(17a)(17b)의 피스톤을 출현 작동(하강작동)시켜 압지금구(15a)(15b)가 경사면(19)을 타고 내려와 그 선단에 형성된 거치상돌기들이 컬럼(1A)의 중간부를 양측에서 함께 협압하여 컬럼이 미끄러지는 작용(하강작용)을 저지하도록 한 다음, 이어서 피스톤(12)선단에 정착된 상부상승장치(13b)의 소형유압잭(18a)(18b)을 몰입작동(상승작동)시키면 압지금구(16a)(16b)는 경사면(19)를 타고 상승하면서 컬럼의 협압작용을 해제하게 되며, 이때 피스톤(12)을 하강작동시켜 상부상승장치(13b)가 지상1층(F) 밑에 위치하게 하므로서 다음층의 철골대들보를 구성하게 되는 빔(1B)을 지상1층(F1)에서 용접조립할 수 있도록 하는 것이며, 이후 그 다음층의 빔의 용접조립이 완료된 후에는 다시 유압상승수단(10)을 상승작동시키는 작동의 되풀이로 다음층(Fn-1)은 물론 그 다음층(Fn-2)에서 부터 지상2층(F2)까지 철골구조물을 층별높이씩 축차적으로 상승시키는 것이다.

그리고, 유압상승수단(10)으로서 지상1층(F1)에서 용접조립된 철골구조물을 층별높이로서 단계적으로 상승시킴에 있어 컬럼(1A)의 수직조립작업은 지하층에 형성시킨 삽입공간(S : 제6도의 가상선부분 참조)으로 새로운 컬럼 즉, H형형강을 투입하여 지상으로 상승되고 있는 컬럼 하단부에 맞대어 용접하여 주면 철골구조물의 높이에 맞추어 컬럼을 지하층에서 계속적으로 연장시킬 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명은 고층건물의 철골구조물을 구축함에 있어 지하층을 구축한 후에 시행하되, 지하1층에 설치되는 유압상승수단의 밑으로 8∼10m 정도의 HH형형강을 삽입시킬 수 있는 삽입공간을 마련하고, 또 지상1층에도 사방 일정거리로 배치되는 H형형강으로 된 컬럼들을 잇는 각각의 빔조립용 삽입공간을 수평상태로 배설한 다음, 유압상승수단의 상부상승장치를 지상1층의 철골빔 밑에 위치시킨 상태에서 지상으로 수직연장된 컬럼의 사방에 빔을 용접조립한 후 유안상승수단으로 컬럼을 서서히 상승시키는 방법으로 기 용접된 빔을 일층높이로 상승시킨다음에는 컬럼이 하강되지 않도록 꼭 붙잡아 준 상태하에서 유압상승수단의 상부상승장치를 지상1층쪽으로 하강시키고, 이후 상부상승장치 상방에서 빔을 전술한 바와같이 용접조립한후 다시상승시키는 방법을 되풀이 하는 수단으로 철골구조물을 최상부에서 최하층부에 이르기 까지 용접조립과 상승시키는 작동을 축차적으로 반복 되풀이 하는 방법으로 철골구조물을 구축할 수 있는 것이며, 한편, 본 발명에서의 유압상승수단은 그 피스톤의 1회 출몰작동거리를 철골구조물의 일층높이에 한정하지 않고 2,3회로 하여도 본 발명의 추구하고자 하는 목적을 달성할 수 있는 것이다.

그리고 상기와 같은 본 발명을 실시함에 있어 먼저 구축되는 다층상의 지하층의 철골구조물의 구축방법도 맨밑의 지하층에 본 발명과 같은 유압상승수단을 설치하여 상승시키는 구축공법을 적용하면 지하층 철골구조물의 구축공기를 단축시킬 수 있는 것이며, 지하층 철골구조물의 구축 후에는 지상층의 철골구조물을 구축할 수 있는 기초를 형성하는데, 이 경우 전술에서 언급한 바 있듯이 지하1층에는 유압상승수단을 안치시킬 수 있는 가설빔부재를 설치함과 동시 유압상승수단의 밑으로 컬럼을 수직으로 삽입시킬수 있는 삽입공간을 마련해 주어야 하며, 이후 지상층의 철골구조물의 구축완료시에는 지하1층에 설치된 유압상승수단 및 그 가설빔부재를 철거함과 아울러 컬럼의 삽입공간은 지하층의 구조에 맞추어 컬럼을 구축하는 등의 수단으로 메워주면 된다.

이상과 같은 본 발명의 장점을 열거하면, 첫째 ; 자상1층에서 H형형강으로 된 빔을 용접하므로서 빔의 조립작업시간을 단축시킬 수 있으며, 둘째 ; 작업원이 지상에서모든 작업을 수행하므로서 낙상사고 등이 전혀 없는 매우 안전한 작업여건 등을 조성해 주며, 셋째 ; 컬럼과 빔의 용접조립작업은 주간에 수행하고, 조립된 철골구조물의 상승작업은 야간에 진행할 수 있으며, 이와같은 모든 조건은 지상층 철골구조물의 구축공기를 현저하게 단축시킬 수 있게 하는 특징을 나타내어 철골구조물의 구축비의 현저한 경감은 물론 고층 건물의 건설비를 상당히 감축시키게 하는데 기여할 수 있는 혁신적인 건축공법인 것이다.

Claims (3)

1. 고층건물의 철골구조물중 최상층부를 지상1층에서 용접조립한 후 유압기구를 이용하여 상층시킨다음 상기 지상1층과 최상층부 사이에서 지상2층을 구축하고, 이어서 지상2층에서 최상층부를 다시 상승시킨 후 지상2층과 최상층 사이에서 지상3층을 구축하는 구성으로 최상층부만을 지상1층에서 부터 최상층까지 상승시키면서 철골구조물을 구축하는 상승장치에 있어서, 상기 상승장치의 주체가 되는 유압상승수단을 지하1층을 구성하고 있는 각각의 컬럼을 에워싸도록 설치하되, 상기 유압상승수단의 유압실린더 몸체에 정착된 하부고정장치 내부에 한쌍의 소형유압잭에 의하여 컬럼을 압지 및 해제하는 한쌍의 압지금구와; 상기 유압상승수단의 피스톤선단에 정착시킨 상부 상승장치의 내부에 한쌍의 소형유압잭에 의해 컬럼을 압지 및 해제하는 한쌍의 압지금구를 구비하여 상기 유압실린더측 소형유압잭과 상기 피스톤선단측 소형유압잭이 서로 컬럼을 압지 및 해제하는 작동을 교대로 하면서 지상1층에서 최상층부 부터 최하층부(지상2층에 해당)에 이르기까지 역순으로 철골구조물 구축한 다음 상기 지상1층에서 구축되는 층별 철골구조물 전체를 지상2층 높이까지 상승시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 고층건물의 지상층 철골구조물 상승장치.
2. 고층건물의 철골구조물 중 최상층부를 지상1층에서 용접조립한 후 유압기구를 이용하여 상층시킨 다음 상기 지상1층과 최상층부 사이에서 지상2층을 구축하고, 이어서 지상2층에서 최상층부를 다시 상승시킨후 지상2층과 최상층 사이에서 지상3층을 구축하는 방법으로 최상층부만을 1층에서 부터 최상층까지 상승시키면서 철골구조물을 구축하는 공법에 있어서, 상기 철골구조물의 지하층 구축 후 지하1층에 유압상승수단을 정착시킨 다음 지상1층에서 최상층부를 용접조립한 후 유압상승수단으로 최상층부를 지상2층 높이로 상승시키고, 이어서 지상1층에서 최상층부의 사이에 해당하는 다음층을 구축하고, 다시 상기 최상층과 그밑의 다음층을 함께 상승시키는 방법으로 지상1층에서 최상층부 부터 최하층부(지상2층에 해당)를 순차적으로 용접조립하는 방법과; 상기 지상1층에서 최상층부 부터 상기 최하층부에 이르기까지 층별순으로 구축되는 철골구조물 전체를 유압상승수단으로 이용하여 지상1층에서 상승시키는 방법으로 고층건물의 철골구조물을 구축하는 것을 특징으로 하는 고층건물의 지상층 철골구조물의 구조공법.
3. 제2항에 있어서, 상기 철골구조물의 컬럼은 지하1층에 정착된 유압상승수단이 지상1층에서 최상층부 부터 순차적으로 용접조립되는 다층의 철골구조물을 상승시킨 상태에서 지상1층과 지하층에 형성된 삽입공간으로 빔과 칼럼을 삽입하여 용접, 연결하는 방법으로 고층건물의 철골구조물을 구축하는 것을 특징으로 하는 고층건물의 지상층 철골구조물의 구축공법.