스페이스 프레임(Space Frame) 구조, 장점, 고려사항

스페이스 프레임(Space Frame) 구조는 현대 건축 분야에서 독특한 디자인과 뛰어난 강도를 결합한 건축 기술입니다. 삼각 형태의 프레임 구조는 강한 지지력을 제공하면서도 무거운 기둥 없이도 장대한 스판을 가능하게 합니다. 이로써 새로운 디자인 옵션과 구조적 자유도가 확장되며, 다양한 건물 유형에 적용될 수 있습니다. 

 

스페이스 프레임(Space Frame) 구조

스페이스 프레임(Space Frame) 구조는 외피 연결을 위한 구조체를 제공하고, 기계설비 요소들을 위하여 공간을 위하여 제공하는 동시에, 구조 및 내부 시스템으로 기능합니다. 스페이스 프레임은 수평이나 수직 형태, 돔형태, 볼트(Vault), 계단 모양, 경사지, 탑의 형태로 나타납니다. 고강도의 압출 성형 알루미늄 파이프가 견고한 알루미늄 이음관으로 연결되며, 천창의 유리를 고정시키기 위한 철물 상세가 디자인됩니다. 

 

장점

삼각 스페이스 프레임의 구성은 가장 강하고 효율적인 구조의 하나이며, 이는 가볍고 계속 반복되는 요소들로 기둥이 없는 장스판을 가능하게 합니다. 스페이스 프레임의 가느다란 구조 요소들은 높은 투과성을 찾을 때 큰 이점을 갖습니다. 그러나 동하중의 발생을 수반하며 중대한 구조적 문제에 봉착할 수 있습니다. 입구 위 캐노피, 스포츠 경기장, 컨벤션 센터 등에 전형적으로 응용됩니다. 아트리움 지붕에 스페이스 프레임의 사용은 점점 일반화되고 있으며 이제는 건물 외벽 전체에 이용되기도 합니다. 건물 외벽에 의해 지지되는 경우, 트러스의 스판 대 높이의 비율을 30:1로 하는 것이 실용적입니다. 재료의 가벼움과 경제성 외에도 스페이스 프레임은 공장 생산에서의 품질관리 이점을 지니고 있습니다. 

 최근 프레임의 지지대와 이음관의 발전으로 스페이스 프레임은 더 튼튼하고 잘 가공될 수 있게 되었습니다. 경량 프레임의 구성 요소들은 쉽게 운송되며 현장에서 빨리 조립되고 전절한 위치로 옮겨집니다. 때때로 프레임은 전체나 일부분이 공장 생산에서의 품질관리 이점을 지니고 있습니다. 

최근 프레임의 지지대와 이음관의 발전으로 스페이스 프레임은 더 튼튼하고 잘 가공될 수 있게 되었습니다. 경량 프레임의 구성 요소들은 쉽게 운송되며 현장에서 빨리 조립되고 적절한 위치로 옮겨집니다. 때때로 프레임은 전체나 일부분이 공장에서 조립되어 현장으로 운송됩니다. 현장에서 조립되는 부품의 순서를 지키기 위해서는 조립에 대한 세심한 조정과 지시가 중요합니다. 현장 볼트 연결이 프레임 요소들을 용접하는 것보다 거의 모든 현장에서 선호됩니다. 왜냐하면 스페이스 프레임의 현장 용접은 경제적으로 비싸고 품질 관리에 문제를 야기할 수 있기 때문입니다. 

 

고려사항

스페이스 프레임은 매우 규칙적인 구조이고 거의 모든 응용에서 시각적으로 노출되기 때문에 시각적 통합을 위해서는 서비스 시스템을 프레임 패턴에 맞춰 조정하는 것이 중요합니다. 배관은 프레임 이음관에 매달려 설치될 수 있으나 프레임 패턴들과 조화를 이루어야 합니다. 설비관들은 직각체계로 배관되는 것이 일반적이나, 스프링클러 장치와 전선관들은 프레임 따라 사선으로 지나갈 수도 있습니다. 스페이스 프레임의 내화피복은 외관을 망칠 수도 있기 때문에 노출된 프레임이 바닥에서 6m 넘지 않는 부분에 대해서는 일반적으로 스프링클러가 고려됩니다. 

기둥 배열은 매우 유동적이며, 스페이스 프레임을 구성하는 모듈의 단면은 클래딩 시스템의 연결과 지붕 데크의 스판 거리, 그리고 유리창 수직재의 간격 등에 의해 결정됩니다. 스페이스 프레임은 메탈데크, 유리, 아크릴, 방수도막, 단열 패널 등으로 에워싸일 것입니다. 비록 지지 파이프의 단면이나 이음관에 일반적인 방법을 사용해 특별한 디자인이 필요 없더라고, 스페이스 프레임은 반드시 전문 엔지니어나 제작자에 의해 가공되고 조립되어야 합니다. 스페이스 프레임 모듈은 전형적으로 1.8m에서 4.5m 정도이며 스판 거리는 약 30m를 초과합니다. 제작자들은 프레임 구성 요소들에 다양한 생상이나 도장 또는 양극산화(Anodize) 마감을 제공할 수 있습니다. 

스페이스 프레임이 연속된 테두리의 외벽에 의해 지지되지 못할 경우 지지점의 디자인이 매우 중요합니다. 스판 거리와 견고함이 주는 특정한 이점은 주 트러스 면 상하로 스페이스 프레임의 패턴을 연상시키는 지지 방법에 의해 얻을 수 있습니다.  

 

마무리

스페이스 프레임 구조는 뛰어난 강도와 시각적 효과를 결합하여 대형 건물의 아틀리에에서 자주 사용됩니다. 경제적이면서도 효율적인 건설 방법으로 주목받으며, 지속적인 기술 발전으로 더 튼튼하고 다양한 응용이 가능한 형태로 진화하고 있습니다. 건축가와 엔지니어들은 스페이스 프레임을 적극적으로 활용하여 창의적이고 혁신적인 건축물을 구현할 수 있을 것으로 기대됩니다.