-제 1부분-중국 경량형 라멘식 강골조 규범

[beijing-雲兒]

-제 1부분-

1. 강골조의 특징

  강골조 구조는 보와 기둥의 부재단원의 조합체이며, 그 형식의 종류가 다양하다. 공업용단층과 일반주택의 강구조중 가장 많이 응용되는 방식은 단과(單跨), 쌍과(雙跨), 또는 다과(多跨)의 양쪽 기울기식 강골조이다.(필요에 의해 처마와 물받이를 설치한다).

통풍, 채광의 필요에 따라, 강골조 공장 건물에는 통풍구와 채광띠와 천정창 등을 설치해야 한다. 국내의 단과 강골조의 경간이 72m인 건물도 있다.

라멘식 강골조의 특징

(1)   경량형 지붕을 채용함으로써 보와 기둥단면의 치수를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 기초도 이와 상응하여 줄일 수 있다.

(2)    다과(多誇) 건축중에는 용마루가 하나인 양쪽으로 기울기가 큰 지붕을 만들 수 있고, 긴 기울기를 이용하여 배수 조건을 만들어 낼 수 있다. 중앙에 주를 설치하면 횡방향 보의 경간(span)을 줄일 수 있고, 제작 단가를 낮출 수 있다. 중앙 기둥은 강관으로 제작한 상하힌지를 이용한 주를 채용하여 공간의 차지를 줄일 수 있다.

(3)   강골조의 측방향 강도와 플랜지 지지가 확보되면, 종방향의 강성부재를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 플랜지 두께도 줄일 수 있다.

(4)   강골조은 변절면을 채용할 수있고, 절면과 모멘트는 정비례가 성립된다. 변절면일때 필요에 따라 복판의 높이와 두께 및 플랜지의 넓이의 변화가 가능하고 재료를 최대한 그대로 이용할 수 있다.

(5)    강골조의 복판은 유효넓이에 따른 설계를 한다. 즉, 복판의 일정부분의 안정성을 잃어버리는 것이 허용되며 또한 그 항복 이후의 강도를 이용한다. 그러므로, 복판의 높이와 두께의 비는 ((강구조설계규범 GBJ17-88))규정에 의하여 채택되며, 복판의 두께를 줄일 수 있다.

(6)   수직 방향의 하중은 일반적으로 설계의 조절하중이다. 그러나 그 풍하중이 비교적크거나, 건물이 비교적 높을시, 풍하중 작용을 고려해야 한다. 경량형 지붕의 라멘식 강골조에서는 지진작용은 일반적으로 컨트롤 할수 없다.

(7)   지지(받침)는 비교적 간편하게 작업할 수 있다. 직접, 혹은 수평 연결판을 이용하여 복판상에 연결하고, 원형강을 채용할 수 있다.

(8)   구조 부재를 공장에서 전부 제작할 수 있다. 각 부재는 운송 조건에 따라서 나눌수 있고, 부재와 부재는 현장에서 불트이음으로 가능하며, 시공이 간편하고 빠르며,토목, 건축 시공량이 적다.

2. 사용범위

라멘식 강골조의 경간은 일반적으로 9m~36m, 기둥간격 6m, 기둥높이 4.5m~9m이다. 기중기가 없이 기중량이 비교적 적은 단층공업주택 및 공공건축(슈퍼마켓, 오락, 체육시설, 정류장 휴게실, 부두건축) 교량식 기중기 설치시 20ton을 초과하지 않게 하고, 중급에 속하는 경량급 작업 제작 기중기를 설치한다. 매달리는  현괘식 기중기 설치시 기중량을 30ton이하로 해야한다.

3. 경량형 지붕 – 압연강판

압연강판은 최근에 도리가 있는 시스템의 경량형 지붕 중 가장 광범위하게 쓰이는 지붕재료이다. 열아연도금강판 또는 채색도금 강판은 냉압을 거쳐 각종 파형의 제품을 만들어내고, 경량, 고강도, 미관, 시공이 편리하며 지진에 강하고, 방화등의 특징이 있다.

단층판의 자중은 0.10~0.18KN/m, 보온, 단열을 요구시 복충 강판의 중간에 보온층을 만드는법을 사용한다. 지붕의 전체하중 표준값은 일반적으로 1.0KN/m를 초과하지 않는다.

4. 도리

도리는 우선 복식부재에 사용하기 알맞으며, 또는 공복식. 격식부재에도 사용된다, 도리는 일반적으로 간단하게 지지할 수 있는 부재로 설계되며, 실제 복식도리 역시 연속부재로 설계된다.

(1)  ‘C’자형형강

도리는 보통C자형강과 경량형C자형강으로 나뉜다.

보통 ‘C’자형 도리는 모형의 두께가 비교적 두껍고, 강도를 충분히 발취하지 못하며 철의 이용량이 많다.

경량형 C자형 도리는 보통C자형 도리보다 품질이 개선되긴 했지만, 아직 그 기능이 충분치 않다.

(2) 고주파 용접용 경량형 H형강 도리는 외국의 선진 생산 기술을 도입한 일종의 경량형강이다. 복판이 얇고, 휨 강도가 높고, 두 기둥에 수직방향의 관성 모멘트가 비교적 가깝다. 또한, 연결판의 수평이음이 쉽다는 장점이 있다.

(3) ‘C’자형강도리는 절면의 호환성이 좋고, 보편적으로 응용가능하며, 재료를 절약할  수 있고, 제작과 시공이 편리하다.

(4) 냉압식’Z’자형강은 ‘Z’형과 기울기가 있는 ‘Z’형으로 나뉜다. 주평면 X축의 강도가 크고, 도리 작용을 할 때는 처짐이 적고 강재를 절약할 수 있고, 제작과 시공이 편리하다. 지붕의 기울기가 비교적 적을경우, 이런 도리의 응용이 보편적이다.

5. 벽골조

벽골조는 벽보 또는 당김줄, 창호 거푸집골조, 벽골조기둥, 바람막이 트러스 골조등으로 구성된다. 벽골조는 벽체를 지지해주고, 벽체의 안정성을 보장해주고, 더 나아가 벽체가 받는 풍하중을 전체골조와 기초에 전달하는 작용을 한다.

벽 보의 경간은 일반적으로 6m를 채용한다. 공장건물 주(기둥)간거리 12m 일때, 중간벽골조 기둥에 횡 방향 보를 설치해 주는 것이 알맞다. 주간거리 12m 이상일 때 혹은 건물이 비교적 높을 때는 바람막이 트러스의  지지중앙에 벽 골조 기둥을 설치한다.

횡방향 보 사이의 거리는 벽면재료의 치수와 강도에 따라 결정한다. 횡 방향 보의 수직방향 계산거리와 안정성을 증가 시키기 위해 횡방향 보에 당김줄을 설치한다.

6. 지지(받침)

(1)         기둥 사이에는 받침의 개구를 설치하고, 동시에 지붕의 횡 방향 받침을 설치하면 기하학적 불변형 체계가 형성된다. 기둥간 지지는 건물의 중간부에 설치할 수 있으며, 일반적으로 간격 또는 산 벽 양단을 30m~40m로 하고, 60m보다 적게한다. 건물의 고도가 비교적 높을 때, 기둥간 지지는 반드시 몇개의 층으로 분할하여 설치해야 한다.

(2)         모서리의 지지는 온도구간 끝부분의 두 번째 칸에 설치해야 한다. 그때 첫 번째 칸에 상응되는 위치에는 강성부재를 설치해야 한다.

(3)         강골조 꺽임측(기둥꼭대기와 용마루)에는 강성부재를 설치해야 알맞다.

(4)         강골조 횡 방향 보의 아래쪽 끝에 압력을 받을 시, 반드시 얍력을 받는 모서리 양쪽에 횡 방향 보를 측방향에서 지지해줄 수 있는 보강대를 설치해야 하며, (隅)받침의 다른 한단은 도리나 공중 경량형 대형 지붕판의 단조 위에 설치한다.

제 2부분

중국 공정 건설 표준화 협회 표준

(中国工程建设标准化协会标准)

경량형 라멘식 강구조 기술규정

(门式钢架轻型房屋钢结构技术规程)

Technical specification for steel structure of light-weight

Buildings with gabled frames

CECS 102 : 2002

 조문설명

(条文说明)

1.   총  칙

1.0.2 다층건물의 최상층이 경량형 라멘식 강구조일때, 그 설계, 제조와 설치는 본 규정을 참조하여 실행하고, 하부구조의 구체적 상태에 근거하여, 최상층 기둥 아랫부분의 측이동(변위)에 대한 영향을 고려해야한다.

   현과식 크레인의 기중량은 통상적으로 3t을 초과하지            않으며, 특수한 안전 기술조치를 취한후에 기중량은 5t까지 가능하다. 이 구조의 부재 플랜지가 얇은점을 고려하면,        쉽게 부식되는 환경에 는 적합하지 않다.              

1.0.3 본 규정 편집시 외국의 여러 선진국들의 표준과 규정 중 경량형 건물 강구조 설계, 제조, 설치규범을 참조하였다.   주로 국외 규범은 유럽협회표준 "강구조설계규범"(Eurocode 3-ENV1993), 미국 AISC "강구조건물 하중과 저항력계수 설계 규범"1993)을 참조하였고, 국외편람은        미국 금속건물제조상협회 MBMA<<저층건물시스템편람>>등을 참조하였다.

3 기본설계규정

3.1  설계원칙

3.1.4 단층식 경랑형 라멘식 강구조는 자중이 적기 때문에 , 설계경험에 따르면 지진에 대한 지진저항강도 설계값이 7도일 때 , 일반적으로 지진저항 계산을 하지 않는다. 8도 혹은 8도 이상일 경우는 횡방향 강골조와 종방향 강골조 모두 지진저항 계산을 해야한다. 만일 1층이하인 라멘식강골조와 서로 연결된 부속건물일 때는 지진저항 계산을 해야한다. <<건축진동저항설계규범>>GB50011경량형 강구조    건물의 특성을 고려하여      9.2.1조항에서 지적한 바와같이 일반적으로 단층 창고용건물 강구조의 진동저항        규정은 단층 창고 건물의 경량형 강구조에는 적용하지 않는다. 경량형 강구조 건물의 지진작용 조합으로 조절 설계시 경량형 강구조의 특성에 근거하여 그에 대응하는 구조물에 대한 진동저항 조치가 있어야 한다. 예를 들면 부재간의 연결을 볼트연결로 최대한 사용하고, 경사보의 하플랜지과 강골조 기둥의 연결부의 지지력을 높여 주어야 한다. 이 부근의 힘을 받는 플랜지의 두께와 넓이의 비를 줄이는 것이 좋다. 기둥밑부분의 전단강도와 표면지지력을 높이고, 기둥밑부분의 바닥슬래브에 전단력을 견딜 수 있는 웨브를 설치한다. 또한 볼트가 뽑히지 않게 하기 위해 그에 상응하는 구조를 설치한다. 받침의 연결은 지지 항복지지력의 1.2배로 설계한다.

3.1.6 경량형 라멘식 강구조의 적합한 높이는 40M을 초과하지 않고, 전단변형이 기둥이나 단순지점 구조와           유사한 조건일때, "건축물 지진저항 설계규범" 제 5.1.2조에 근거하여 바닥부 전단력법으로 계산할 수         있다.   경량형 라멘식 강구조 기술  규정 제 8.2.2 조에 근거하여 단층강구조건물의 저항비는 0.05를 취한다.

3.1.8 여러가지 단면에 대한 정의는 냉연압축형강구조 설계규범을 참조한다.

3.2작용

3.2.1 현과하중은 건축의 급수, 난방, 전기, 통풍,           에어컨등의 설비시스템이 지붕구조 아래의 관로에 걸려있는 하중과 설비하중을          포함한다. 중국의 현행 하중 규범에 의하면 시공이나 감리의 각각 다른 상황하에 경간중의 집중하중은 0.8KN 혹은 1.0KN이다. 경량형건물 지붕의 자중이 아주 적기 때문에, 시공 혹은 검수하중 1.0KN이다. 시공과 검수하중은 강골조 부재 설계시는 고려하지 않는다.

3.2.2 경량형            라멘식 강골조의 지붕재료는 일반적으로 압형 강판을 채용한다. 자중이 가벼우므로 활하중 표준값이 상대적으로 커져서 구조물의 안정성을 보장한다. 하중을 받는 수평투영 면적이 큰 강골조 부재는 그 활하중 표준값이 상대적으로 낮아진다. 일반적으로 지붕구조 계산시 취한 활하중값이 강골조의 부재 계산시의 취한 하중의 값보다 크면 합리적이다.

3.3재료

3.3.1 강재의 선택

    2  Q235 A급 강재의 탄소함량이 용접에 부적합하기           때문에 용접구조를 채용하지않고, 비용접 구조를 채용한다. 지붕구조에 사용하는 강재는        판의 형태에 따라 선택사용하므로, 그 강재의 재품번호를 구체적으로 규정하지 않는다.

3.3.2 본 규정에 채용된 강재 강도설계값과 용접강도설계값 및 3.3.2-2와 표 3.3.2-3의 도표는 현행국가표준 "강구조설계규범"GB50017와 냉연 압축형 강구조 기술규범    "GB50018의 규정과 일치하다.

   제6조항의 두께가 4mm보다 작은 강재 혹은 냉연 압축형 강구조의 강도설계값을 낮추는 규정과 냉연효응의 규정을 고려한 냉연압연형강의 강도설계값과 현행국가 표준<<냉연압연형강구조기술규정>>GB50018의 규정과 일치한다.

3.4 변형규정

3.4.2 경량형 라멘식 강구조의 사용경험에 의하면  원규정에서 기둥 윗부분의 변위에 대한 한계와, 교량식 크레인이 없는 건물의 변위값이 과도하게 크거나, 크레인을 설치하지 않은 건물도 일정한 조절을 해야 한다.

원 규정중 수직방향 처짐 한계값이 부족하여 현과식 크레인의 규정, 또한 실제 공사중에 천정 덴조와 미장등의 상황에 부딪히게 된다. 그러므로 그에 상응하는 보수와 보충을 해주어야 한다. 경간이 30m 이상의 기울기가 있는 보는 아치모양이 적당하다.                 

  연구에 따르면 평판기둥의 아랫부분의 고정성과, 몽피작용 또는 구조의 공간작용등의 요소에 따른 영향에 따라서 라멘식 강구조 기둥의 윗부분의 실제 변위는 일반적으로 그 설계값보다 작다.  힌지기둥의 아랫부분 강골조에 대해 변위값 조절 설계를 실시하면 강골조 기둥의 윗부분의 실제 변위는 규정값의 절반 정도 된다.

3.5구조 요구

3.5.1 현재 중국의 재료 공급 상황에 근거하여 도리 부재의 두께는 1.5mm     보다 작으면    안된다 . 중국의 현재 제작와 설치의 기술능력을 고려하여 강골조 부재의 복판의 두께는 1.4mm         보다            커야한다. 만약 기술조건이 아주 양호한 기업이 제조하고 품질이 보증 된다면 3mm까지 허용된다.

3.5.2 경량형 강구조물의 힘을 받는 부재의 길이와 두께의 비는 보통강구조의 규정에 비교하여 알맞게 조절할 수 있다. 표 3.5.2-1에 나타나있는 규정값은 국외의 관련규   정을    참조하여 GB50017-2002에 대한 규정값를 수정하였다.

4 구조의 형식과 배치

4.1 구조형식

4.1.2시공실시 결과 다경간 강골조의 지붕은 양면 또는 단면 경사를 가진 지붕을 선택하는 것이 지붕의 배수에 유리하고, 강수량이 많은 지역에도 적합하다.

4.1.5 지붕면의 기울기가 1/20보다 작게 했을경우, 구조가 변형한다음 순조로운 빗물 배수를 위한 교정을 해주어야 한다. 교정시 시공오차, 지점의 침강, 부재의 처짐, 측방향이동(측변위)과 아치의 영향을 고려해야 한다.

4.2 건축물의 치수

4.2.1 연구에 따르면 본 항의 규정에 따라 강골조 부재의 축선과, 부재의 실제 중심선의 계산결과를 비교해볼 때 전자의 것이 더 안전하다.

4.2.2 라멘식 강골조의 주변 기둥의 너비가 다른 것을 흔히 볼 수 있다. 예를 들면 산벽의 벽골조를 이용하거나, 혹은 쌍과구조중의 부분강골조의 중간기둥이 뽑혔을 때이다.

4.5 지지의 배치

4.5.2 구조기둥의 네트워크 배치는 사용조건을 만족하고 발전 가능성을 고려하여야 한다. 만약 건물의 증축을 고려시에는 증축부분은 라멘식 강골조를 설치하는 것이 적합하다.

1. 끝부분은 받침를 설치할 수 있는 공간을 두지 않고, 축방향 압축력에 따라 도리 대신 강성봉을 사용할 수 있는지 판단한다. 강성봉의 길이와 두께의 비는 압축력을 받는 부재의 규정에 부합되어야 한다.

2. 기둥사이의 받침 설치시 온도응력은 고려하지 않는다. 크레인을 설치하지 않았을 때, 기둥사이의 받침 간격은 국외규정과 국내의 실제 상황을 조합하여 채용한 것이다. 크레인이 있을 때, 형강지지의 배치는 이미 온도응력의 감소를 고려하였다. 또한 부재 사이의 연결은 볼트연결이고, 온도변형은 볼트 연결간극과 부재의 변형으로 흡수할 수 있다.

5. 강성봉은 압축력을 받고 수평력을 전달하는 외에 시공과정에서 강골조의 측방향 강도를 높여 안정성을 보장해준다. 강골조의 측방향 강도가 약할때 측방향 지지를 설치해주면 시공에 유리하며, 측방향 지지물의 치수는 λ =<180으로 설치한다.

5 작용효과계산

5.1 변단면 강골조의 내력계산

5.1.1 변단면 구조의           부재는 여러 개의 단면이 있을 수 있음과 동시에 소성절점으로 나타날 수 있다. 그러므로 소성절점 발생이후의 응력중분포를 이용하지 않는다. 동시에, 변단면 라멘식 강골조에 사용되는 부재의 복판은 매우 얇아서 절면이 소성으로 발전될 가능성이 크지 않기        때문에 내력계산은 탄성분석법을 이용 하기로 규정하였다.

5.1.2 지붕판의 전단강도와 판과 부재의 볼트연결 성능에 관한 자료가 불충분하기 때문에 현재 설계중에는 몽피작용을 고려하지 않는다. 그러나 몽피작용을 이용하는 것을 제지하지는 않는다.(몽피작용과 효응은 벽판이나 지붕판이 구조물을 둘러싸고 있을때 구조물에 안정성이 더해지는 작용과 효응을 말한다.)

    응력몽피작용은 강판이 면판으로 사용되는 상황하에만 적합하며, 이때 지붕면 압형강판을 응력몽피작용을 일으키는 가로막이판으로 간주한다. 가로막이 판의 작용은 그 강도와 전단강도 지지력을 통하여 강골조 구조의 전체 강도와 지지력을 제고시킬 수 있다. 지붕판은 건축물의 전체길이의 처짐에 따른 보 처리와 평면내의 하중을 받아 모서리 부분의 산벽이나 중간 강골조에 전달한다. 면판은 평면내의 횡방향 전단력의 힘을 받는 부재의 단면으로 볼 수 있고, 그 둘레의 부재는 모서리로 간주할 수 있고, 축방향 인장력과 압축력을 받는다.

    이와 비슷하게, 외형이 직사각형인 벽판도 평면내의 전단력을 받는 지지계통의 처리로 볼 수 있다

    아래 조건에 부합되면 면판은 구조의 일부분을 응력몽피설계를 진행한 것으로 볼 수 있다.

* 면판은 주요 기능을 부담하는 이외 전단강도가 가로막이 판으로 작용되어 그 평면내의 이동(변위)을 견딜 수 있다.

* 이런 가로막이 판은 반드시 종방향의 부재단면을 가진다. 가로막이판 작용에 의한 단면력을 받는다.

* 지붕판의 평면내의 힘은 지지시스템, 기타 몽피가로막이판과 측방향이동(변위)를 막는 방법을 통하여 기초에 전달된다.

* 적합한 연결방법을 선택하여 가로막이 판에 받는 힘을           주 강골조에 전달하고,         가로막이판은 플랜지작용을 하는 모서리 부재와 서로 연결해야 한다.

*면판을 힘을 받는 부재로 처리할 때 마음대로 없애서는 안된다.

*건물의 각 분야 기술조건에 대하여, 건축물의 응력몽피작용을 이용하여 설계 한 것을 고려하여야 한다.

   응력몽피가로막이 판은 주로 풍하중, 눈 하중과 기타 면판을 통하여 전달되는 하중을 받는데 사용되며,  또한 저항력이 적은 순간하중을 견뎌낼 수 있다. 하지만 영구성 외부하중에는 사용할 수 없다.

압형강판의 설계는 응력몽피작용을 고려해야하며, 아래 요구사항에 부합되여야 한다.

*압형강판의 모서리부분은 나사못, 용접, 볼트 혹은 기타 면판을 뚫어 직접 받침 부재상에 부착시켜야한다. 예를들어 압형강판의 바닥 고정을 통하여 설계중 가정된 힘 전달 경로의 유효성을 확보한다.

* 마주보는 면판 사이의 연결틈은 리벳, 나사못, 용접 또는 기타 팽팽하게 고정이 가능한 고정 방법을 채용하고, 고정부속 사이 간격은 500mm가      넘지 않게한다.                    

* 고정부재에서 면판 모서리와 끝부분의 거리는 현행 국가표준 <<냉연압연형강구조기술규범>>           GB 50018의 규정에 부합되어야 한다.

* 면판 면적의 3% 이하의 구멍을 낼때는 전문적인 계산은 하지 않아도 된다. 면적이 15% 이하의 구멍일 경우 전문적인 계산을 해야하며, 구멍 면적이 더 큰 경우는 작게 바꾸어주어 면판이 가로막이 판 기능을 할수 있도록 해준다.

* 응력몽피가로막이판을 겸하는 면판은 우선 주요기능에 근거하여  모멘트강도 설계를 진행하여야 한다. 몽피성능을 확보하기 위하여 면판은 몽피계산시의 전단응력을 0.25f보다 크게 하면 안된다.

* 응력몽피가로막이판의 전단강도는 면판 연결틈의 고정부재, 면판과 평행을 이룬 홈이있는 부재간의 고정부재 또는 면판과 끝부분 부재간의 고정부재(면판과 종방향판 모서리 부재 연결시)의 찢어지거나 벌어지는 힘에 저항하는 최소강도에 근거한다. 전단력과 풍흡인력이 동시에 작용할 때 연결되는 전단강도 지지력은 실제 최소균열강도 지지력의 1.4배보다 작아야 한다. 기타 효응을 잃어버린 상황하에는 위에 상술한 최소값의 1.25배 보다 커야한다.

5.2 변절면 강골조의 측방향이동(측변위) 계산

5.2.1~5.2.3           공식 (5.2.1-1)와    (5.2.1-2)는 변절면 강골조 기둥의 윗부분 측방향 이동과 비슷한 계산공식이다. 계산으로 미루어보아 기둥을  쐐기형 부재로 할때, 기둥의 평균관성거리를 대입하여 계산한 u값이 약간 크지만 서로 비슷하다. 수평바람하중과  크레인수평하중을 기둥의 윗부분에 환산할 때, 곱하는 모든 계수는 각기 다른 상황에 각기 다른 근사치를 취한다.

     예를들어 기둥의 윗부분 측방향이동(변위) u를 하중효응분석시  계산했다면, 이와 비슷한 공식인 (5.2.1-1)와 (5.2.1-2)을 사용할 필요가 없다.

5.2.4 위,아래 끝단 부분이 모두 힌지인 기둥은 측방향 강도를 제공하지 못한다. 그러나 가로방향 보가 지지점 작용을 한다.

5.2.5 다과(多跨)식 강골조의 중간기둥과 경사보를 강접합할 때, 그 측방향강도는 몇 개의 단과(單跨)식 강골조의 강도의 합으로 볼 수 있다. 중간기둥을 나누어 각각 한쪽씩 단과강골조에 속하고, 기둥 두개의 관성모멘트가 다른 단과강골조는 본 조항의 공식화에 따라 관성거리를 같게 한다.

6 구조설계

6.1변절면 강골조의 부재계산

6.1.1 부재의 최대넓이와 두께의 비 및 항복 후 강도의 이용

    1. I자형 단면의 상하플랜지는 항복 후의 강도를 사용하지 않는다. 그러므로 밖으로 내민 넓이와 두께의 비는 15 를 넘어서는 안된다.  I 형강 단면의 복판은 항복       후의    강도를 사용하며, 복판의 넓이와 두께의비 한계값은 현행국가표준         <<냉연압축형강구조기술규범>> GB50018의 250 이다. 상세 설계 중 제작공장의 기술조건에 따라서 적당한 넓이와 두께의 비를 채용한다.

    2. I자형 단면은 항복 후 강도를 고려하여 전단강도 지지력을 계산하는 방법이 많이 쓰인다. 본 조항에서 채용한 것은 간단화한 방법이다. 계산이 간편하고, 계산결과가 하한값에 속한다. 계산공식은 유럽규범 Eurocode3-ENV1993을 참조하였고, 일부는 수정하였다. 복판의 높이 변화가 60mm/m를 초과했을 때, 본 조항은 적합하지 않으며, 그때는 항복 후의 전단강도 지지력을 사용하면 안된다.

    3,4.  I자형 절면은 항복 후 강도의 휨강도, 압축휨강도 지지력을 고려하여, 유효넓이법에 의해 계산한다. 매개변수 의 계산공식(6.1        1-3)은 =   으로부터 온 것이며, 높이와 두께를 환산하는 성질을 가진다.  의 계산공식은 유럽규범의 규정을 참고하였다. 그러나 라멘식 강구조 부재가 주로 휨모멘트를 받고, 압축력은 상대적으로 작은 점을 고려하였다. 그러므로 복판의 유효범위에 알맞게 넓이를 더 넓혔다.

    7. 매개변수 의 계산공식(6.1 1-10)은 = 로부터 얻어진 값이며, 높이와 두께를 환산하는 성질을 가진다. 는 전단력 항복강도, 즉 은 탄성한계 전단응력. 이 매개변수를 이용하여 의 계산공식은 각기 다른 강재의 제품번호와 각기 다른 치수의 판폭에 통용된다. 본 규정의 공식(6.1 1-10)으로 계산된 값과 GB50017의 식(4.3 3-3d,e)으로 계산된 값은 다르다. 두 값의 분모중의 계수 37과 41이 다르다. 이것은 라멘식 강구조의 횡방향보 단부의 최대전단력이 작용하는 곳에 최대 모멘트가 나타나기 때문이다. 그러므로 플랜지가 복판에 제공하는 반력은 고려하지 않는다. GB 50017의 해당되는 단순보, 보 양단의 모멘트가 아주 작은 최대 전단력 지점으로, 플랜지는 복판으로 반력작용을 한다. 반력계수는 1.23을 취한다. 그러므로 37 =41 이다.

6.1.2 강골조부재의 강도계산

    1.2 그중 I자형 단면이 M,V을 동시에 지지하고, 또한 M,N,V를 동시에 지지할 때 항복후의            강도를 고려한 상관공식으로 나타내었다. 공식을 만드는 원칙은 : 전단력         V가 0.5Vd보다 클때, 복판이 지지하는 모멘트는 감소계수        [1-(V/0.5Vd-1) 를 곱해준다.

6.1.3 변절면 기둥의 강골조 평면내의 안정성계산

   1. 미국 표준 AISC<<강구조건물하중과저항력계수설계규범>>(1993)의 규정을 참조하여, 쐐기형기둥의 안정성계산은 여전히 등단면압연부재의 상관공식을 채용하고있다. 하지만 약간의 변동을 주었다. 미국 표준 중에 모멘트 작용을 아직 나누지 않은 평면내와 평면외의 안정성은  직접 응용할 수 없다. 중국의 모든 연구와 미국 AISC 1993과 1999규정에 근거하여, 본규정 CECS 102 :98의 규정을 쐐기형기둥은 수직력항(식중 제1항)을 작은단면을 기준으로 하고, 모멘트항(식중 제 2항)은 큰 단면을            기준으로하며, 수직중심압력안정계수 와 등효모멘트계수 도 마찬가지로 각각의 특징을 가지고 있다.

2. 본조항에 나열된 방법중, 그 첫번째 방법은 직접 손으로 계산 하기에 알맞다. 표 6.1.3열의 계수 은 현행국가표준<<냉압연형강구조기술규범>>GB 50018-2002 부록표 A.1.1의 계수 를 환산해서 얻은값이다. 즉, 그표의 값에 를 곱한 값이다. 0.85는 그림 7.2. 17a,b에 나타난 기둥 아랫부분의 실제상 전동반력이있는 것을 고려한 것이다. 은 즉, 값이 단면이 작은 부분을 기준(즉 공식 6.1. 3-1 중 ( )를 사용한 값으로 전환된다.  그러나 표에서 값을 찾을 때 계산 은 여전히 단면이 큰 기둥부분의 관성거리 을 채용한다. 계산시에는 환산길이계수 가     들어가므로 경사보 절면의 변화를 고려해준다. 곡선은 G.C.lee(이조치)등의 사람에 의해 사용되어졌다. 중간기둥이 위아래모두 힌지인 기둥의 다과식강골조에서의 중간기둥(摇摆柱)은 어떠한 측방향 강도도 제공하지 않는다. 다만 이런 기둥의 축방향력은 강골조의 안정성에 작용을 한다.        그리하여 주변기둥의 은 증대계수 을 곱해줘야한다.

제 2종과 제 3종 방법은 모두 컴퓨터를 이용하여 계산하기에 적합하다. 전자는 1단계 계산 프로그램과 합해지며, 기둥의 힌지 접합계수 (공식 6.1.3-7a)은 이미 계수 0.85를 곱한값이며, 제 1종 방법과 같다 : 기둥의 강접계수 (공식 6.1.3-7b)은 0.85대신 1.20을 사용하였기 때문에 그림 7.2.17c가 나타내는 기둥의 아랫부분이 완전히 고정되지 않음을 고려해야 한다. 이 두 가지 계산공식은 횡방향보를 수평부재의 강골조로 이끌어냈기 때문에 지붕판 경사가 1 :5보다 큰 강골조 기둥에 사용하는 것은 알맞지 않다. 제 2종 방법의 증대계수 은 제 1종방법과 같지 않다.그 원인은 공식(6.1. 3-7)을 풀어보면 하중-처짐 효응의 계수 1.2가 내재되어 있을뿐 아니라 위아래가 힌지인 기둥은 하중-처임 효응이 없다.

위아래가 힌지인 기둥은 그 양단에 연결된 구조의 실제상황에 근거하여 합리적인 설계를 해야한다. 내민골조나 내민보를  지지하는 벽골조 기둥은 위아래가 힌지인 기둥을 사용하지 않는다.

 3. 측변위(측방향이동)가 있는 강골조는 측변위 모멘트 작용하의 쐐기형기둥의 상황보다 등절면기둥이 더 불리하므로 는 1.0         보다 커야한다.         그러나, 기둥의 모멘트는 실제상 측변위 모멘트와           무측변위모멘트가 포함되어있다. ((강골조를 무측변위(측방향이동이 없는)로 가정시. 횡방향보하중이 일으킨 모멘트에 의해)) 또한 뒤 일부분의 는 1.0보다 작아야한다. 그러므로 본항의 규정 는 여전히 1.0을 채용한다.

6.1.4 변절면 기둥의 강골조 평면외의 안정성계산

    1 변절면 기둥의 평면외의 안정 상관공식 (6.1. 4-1) 은 GB50018 규범의 유효단면특성을 기준으로 한다. 그러나 모멘트항의 등효모멘트계수 가 증가하였다. 의 값은 AISC(1993)규범을 참조하였고, 약간의 변화를 주었다.

    2 모멘트항의 전체안정계수 은  쐐기율과 관련한 계산길이 계수 와  이 포함되었고, x축과 y축의 항복 곡선으로 분별된다. 이 두개 계수의 계산공식은 미국 AISC(1993)규범을 채용하였다.

6.1.6 경사보와 지지(받침)의 설계

    1. 지붕면의 경사가 비교적 클 때, 수직력의 안정성에 대한 영항은 강골조의 평면내외 모두 영향을 준다. 지붕면의 경사가 작을 때, GB50018의 규정에 의해 강골조의 평면내에 있을 때  압연부재계산에 따라 강도를 결정한다.

    2. 경사보의 수직력은 일반적으로 작다. 강골조 평면내의 계산길이는 수직방향 지지점간의 거리와 비슷하다.

    5. 본 항의 공식은 집중하중하의 복판의 휨정도를 검산한 것으로, 유럽의 규범 Eurocode3-ENV1993의 규정을 참조하고, 단순화하고 변화시킨 후 확정된 것이다.

6.3 도리 설계

6.3.5 Z형 도리 주축의 경사각에 접해있거나 지붕면 경사보다 클경우, 도리는 지붕 꼭대기 방향으로 비스듬하게 넘어질 수 있다, 그때 물 받침 부분에 당김줄을 설치 하거나, 지붕꼭대기부분에 받침간을 설치할 수 있다. 만약 구조 설비시 도리가 넘어지지 않는 것이 확실시되면 당김줄을 설치하지 않아도 된다.

6.3.6 지붕판과 도리의 연결은 매 사이에 1개의 리벳으로 연결한다.

리벳간격은 300mm보다 크지않게 하며, 또한 두개 사이의 넓이보다 크지않게 한다.(최소 매 사이에 리벳 한 개 설치). 구합식(채움식)지붕판의 경우, 지붕판이 도리의 측방향지지가 될 수 없다. 그러므로, 도리의 안정설계에 따라서 당김줄을 설치할것인지를 확정한다.

6.4 벽골조부재의 설계

6.4.4 벽보의 계산

    1 벽판자중이 적어도 한부분은 직접 기초에 전달되므로, 그 벽보의 편심작용은 무시해도 된다.

6.5 지지부재의 설계

6.5.2 조건이 있을 때, 지붕덮개의 수평 지지계통의 전체분석을 통해서 지지의 내력을 확정할 수 있다.

7 연결과 절점의 설계

7.1  용 접

7.1.1 맞대기이음과 모서리이음

  동제대학의 실험연구에 따르면 T형단면용접연결은 이미 상해시 "경량형강구조제작과 설치검산규정"에 포함되었고 벌써 국내의 일부 강구조 제조 공장에서 채용하였다.본 조항에서 특히 설비와 기타 기술조건이 완비된 전제하에 채용 할 것을 강조하였다. 또한 본 조항의 관련규정과 부록 F의 조건에 부합되어야 하며 용접과 공사 수준을 확보해야한다.

7.1.2 나팔형 용접의 계산은 미국 AISI규범을 참고하여 확정한 것이다. 실험을 통해서 알수 있듯이 만약 판의 두께         t<=4mm일때, 파괴는 강판에서 나타나고 용접부에서는 나타나지 않는다.            그러므로 계산공식의 우측은 강판의 강도설계값을 채용하였다.  

7.2 절점설계

7.2.1 연결판을 기울어 설치하면 내민길이가 길어져서 볼트 배치에 유리하다. 연결판을 수직방향으로 세워 놓은것은 극부등단면기둥에 적합하다.

7.2.3 미끄럼저항계수 0.3은 부식방지를 위한 페인트 작업을 한것과 하지않은 깨끗한 표면을 모두 고려한것이다. 연결판의 두께는 연결판 항복선의 견인력에 근거하여 확정된 것이다. 규범에 따라 고강도 볼트를 이용하여 예상인장응력을 가하여야만 위에 기술한 항복선이 나타날수 있다. 그러므로, 연결판의 연결 작업에서 보통볼트로 고강도볼트를 대체할수 없다.

7.2.7 경사보의 연결판 연결부의 볼트는 주로 인장력을 받고 전단력을 받지 않는다.그         작용방향은 연결판과 수직이다. 미국 금속건축 제조상협회(MBMA)규정에서 볼트의 간격은 600mm보다 크지 않게 해야한다. 이 조항은 중국의 상황에 맞추어 적당하게 줄일수 있다.

7.2.9 연결판의 두께를 결정할때, 지지조건에 근거하여 연결판의 구분을 신축판구역, 조각끼우기 이음이 없는 구역, 서로 맞닿은 부분을 지지하는 구역과 세 변이 지지판 역활을 하는구역, 그리고 특정한 모형하에서 볼트의 극한 인장장도와 판 부분의 재료가 전면 항복시의 판두께를 각          판의 구역별로 계산한다. 이 기초위에 소성한계와 안전성 확보를 고려하여, 볼트의 극한인장력을 저항인장설계값으로 대체하고, 판 재료의 항복강도를 강도설계값으로 대체하고, 뿐만아니라, 각 연결판의 최대두께를 모든 연결판의 두께로 계산한다. 이러한 연결판두께 계산방법은 대체적으로 소성분석과 탄성설계시의 계산한 두께와 비슷하며, 연결판의 내민부분이 소성일때, 모든 연결판의 두께에 0.9를 곱할 수 있다.

7.2.10 고강도규정과  단층건축의 특징을 고려하여 규범98페이지의 전달식중의 1.2를 1.0으로 수정한다.

7.2.13 도리를 겹치게 되면 경간의 모멘트를 감소할수 있다. 지점의 단면은 겹칩이나 보강을 하였기 때문에, 비교적 큰 모멘트를 견뎌야 하는 조건을 만족할수 있다. 그러므로, 도리의 겹침은 부재의 재료 사용량을 감소할수 있다. 겹침길이와 볼트직경은 도리가 필요로하는 모멘트에 저항할 수 있는 지지력을 가져야한다.

7.2.14 연구발표에 의하면, 라멘식 강골조의 파괴는 우선 압축력이 최대인 플랜지의 항복으로부터 일어나며, 경사보의 하플랜지와 강골조기둥내의 플랜지 연결부는 항복의 관건부위이며, 이 부근에 보의 좌굴을 방지하기 위한 보강재를 반드시 설치 해야한다. 다른 원인으로 인하여 설치할 수 없을때는 부재의 단면적을 크게 하거나 강성지지간을 설치하는 등 유효한 기술조치가 필요하다.

7.2.16 지붕판과 벽판을 굴곡이 큰 판을 사용시, 벽판은 나온부분이 안쪽으로 오게하여 외관에 주의하고, 지붕판은 바깥쪽으로 나오게 하여 배수에 용이하게 한다.

7.2.18 볼트의 직경이 비교적 클때 끝 부분에 와셔를 설치한다.

7.2.19 비교적 큰 바람하중 작용하에 기둥아랫부분의 볼트가 뽑혀서 건축물이 붕괴하는 사고가 때때로 발생한다. 그 원인은 볼트의 뽑힘에 저항하는 응력 계산과 설계의 소홀로 인한것이다. 이문제에 관하여 전문규정으로 수정 하였다. 볼트의 뽑힘에 저항하는 응력계산과 설계를 할때 기둥간의 받침과 서로 연결되어 있는 기둥은 받침의 수직분력의 영향을 고려해야 한다.

7.2.20 강골조 평면방향의 단면강도가 비교적 큰 I자형강이나 기둥바닥판의 바닥면에 수직으로 용접되었을때 전단력을 받는 부재를 움직이지 않게 부재 바닥에 조각을 붙여서 콘크리트에 삽입하여 측방향이동을 방지하는 설치를 해주어야한다. 그 절면과 용접으로 연결된 전단저항력을 계산하여야한다. 만약 전단력에 저항하는 조각 설치가 비교적 클 경우 편리하게 설치하기 위하여 기초표면을 깍아내서 집어 넣는다. 그 다음 콘크리트를 다시 부어 넣는다.  전단저항설치와 기초 표면에 강판이 접촉하지 않아야한다.

8 제작와 설치

8.1제작

8.1.1건축공업상품관련표준 <<경량형라멘식강구조>>JG144-2002에 강구조물의 제작에 관해 구체적으로 규정 하였다. 그러므로 본 규정에서는 원규정          CES102:98에서 강구조물 제작에 관한 전문규정을 생략하였고, 다만 일부 일반규정을 남겼다.

8.2설치

8.2.5

    9. 강구조물은 시공시 제 때에 지지물을 설치하고, 필요할땐 밧줄로 고정하여야 한다. 공사 기간에 이점을 소홀히 하여 사고가 발생하여 큰 손실을 볼수 있기 때문에 강조 되어야할 필요가 있다.

    10. 경험에 의하면, 기둥아랫부분 밑판에 대하여 그림과 같이 볼트를 조절하고 수평을 조절한 다음 2차 콘크리트 부어넣기를 해야한다. 이는 공사의 질을 높이는데 중요하므로 실제공사에서 성실히 실행하여야 한다. 철판을 이용하여 수평을 잡는것은 수평을 보장할 수 없으므로 사용하지 않는것이 좋다.

8.2.6

    4. 본 규정이외 MBMA회원기업에서는 건축물 윗부분의 지붕판끝부분의 겹치기 최대볼트 간격은 150mm, 지붕판 측변의 겹치기 이음 부분의 최대볼트 간격은 1000mm를 사용하기도 한다.이런 방법은 공통 참고할 필요가 있다.

    6. 물받침, 모서리부분, 구멍부위등의 부위에는 성능이 좋은 침수판과 둘레를 쌀수있는 판이, 건물의 방수와 외관, 사용년도에 많은 영향을 준다. 이전에 많은 기업에서는 이점을 중시하지 않았고 전문적규정이 없었는데, 본 규정에서 보충 하였다.

8.2.7~8.2.9,8.2.11 원 규정과 비교하여 받침면과 바닥볼트, 강골조기둥, 강골조 경사보, 압연강판 설치허용 편차의 규정을 보충하였다. 이는 주요 "강구조공사시공질량검사규범"GB50205-2002규정에 근거한것이다.

8.2.10 크레인보 설치의 허용편차는 MBMA의 규정을 참조한다. 다만 어떤 지표는 중국의 현행규범보다 크다. 만약 크레인 궤도의 직선 허용편차MBMA의 규정은 10mm이지만 중국 "강구조공사시공질량검사규범"GB50205-2002규정은3mm이다; 크레인궤도와 마주한 보의 높이차는 MBMA의 규정은 3mm이지만, 중국의 규정은 1mm이다;  상승식크레인의 꼭대기면 높이차는 MBMA에서 규정한 값은10mm이지만 중국규정은  10mm(지점부분)와 5mm(기타부분)이고, l/1500보다 크지 않다; 그 외의 규정은 중국의 규정과 기본적으로 같다. 중국이 경량형 강구조에 대한 설비 경험이 부족한  점을  고려하여 일반적으로 현재 실행하는 국가표준  "강구조공사시공질량검사규범" GB50205의 규정을 채용한다.