벽식구조

벽식구조(壁式構造, bearing wall structure)

벽식구조(壁式構造, bearing wall structure)는 벽체만으로 건축물에서 오는 하중을 견디도록 설계하는 건축 구조를 말한다.

기둥, 들보 등 골조를 넣지 않고 벽이나 마루로 구성한 건물구조이다. 주택은 하중을 지지하는 원리에 따라서 크게 기둥-보 구조와 상자형 구조로 구분한다. 기둥-보 구조는 큰 치수의 기둥과 보로 구성되어 있으며, 이들 수평 및 수직부재들이 하중을 지지하거나 전달시키고 기둥과 보 사이의 결합부가 측방하중에 의하여 발생하는 휨 모멘트(bending moment)에 대한 저항능력을 제공한다. 상자형 구조는 벽식 구조라고도 하며 특별히 굵은 치수의 기둥이나 보가 없이 바닥, 지붕 및 벽 등의 면이 하중을 지지 또는 전달시키는 기능을 한다.

개요

대부분의 아파트는 벽식 구조로 만들어진다. 최근 초고층 주상복합 같은 다양한 주거형태가 공급되면서 구조 방식도 다양해지기는 했지만, 아직도 많은 공동주택은 벽식구조로 만들어진다.

벽식 구조는 수직부재인 벽체와 수평부재인 슬래브만으로 구성된다. 위아래 슬래브 판 2개와 벽 판 4개로 구성된 구조방식이다. 초기에 지어진 아파트 즉 1960년대와 1970년 아파트는 라멘구조를 사용했다. 그러나 기둥과 보가 많은 공간을 차지하기 때문에 아파트가 양산되기 시작한 1980년대부터 지금과 유사하게 내력벽과 슬래브로 구성되는 벽식구조가 사용되기 시작했다.

벽식 구조에서 수직하중은 슬래브에서 벽체로 전달되고, 벽체는 압축응력으로 저항하면서 수직하중을 기초로 전달한다.

수평하중은 슬래브에 의해 전단벽으로 전달되며, 수평하중이 벽체에 직각인 방향으로 가해지기 때문에 건물 전체는 기초에서 뻗어 나온 캔틸러버처럼 거동하면서 수평하중에 저항한다. 수평하중은 건물을 전도시키는 힘으로 작용하기 때문에, 이 힘에 저항하기 위해 수직부재에는 인장력이 발생하게 된다.

아파트는 벽체 위쪽에 슬래브가 바로 연결된 형식이기 때문에 층고를 줄일 수 있고 표준화된 방식으로 시공할 수 있다. 높이 1,200mm인 유로폼을 두 장 겹쳐 세우거나, 높이 2,400mm인 알루미늄폼으로 거푸집을 세우면 한 층 높이의 벽체를 쉽게 만들 수 있다.

그런데 단점도 있다. 보통 3,600~5,400mm 정도의 간격으로 벽체를 세우는데, 구조벽을 제거할 수 없기 때문에 공간의 가변성이 떨어지고, 라멘구조에 비해 벽체를 따라 소음이 더 쉽게 전달되어 차음성이 떨어진다. 그래서 공동주택 층간소음을 줄이기 위해 고시된 표준바닥구조를 보면 라멘구조 슬래브는 150mm 이상으로 만들어야 하지만, 벽식구조 슬래브는 210mm 이상으로 더 두껍게 만들어야 한다.

벽식구조로 건축물을 만들면 기둥이 벽면에서 노출되지 않기 때문에 매끈한 공간을 연출할 수 있지만 공간의 가변성이 떨어진다. 하중을 지지하는 구조벽을 제거할 수 없기 때문에 내부공간을 확장하거나 변경하기 어렵다. 건축물을 오래 사용하려면 내구공간을 쉽게 바꿀 수 있어야 한다. 현대의 생활양식은 매우 빠르게 변하기 때문에 공간을 확장하거나 변경해야 할 경우가 많다. 가전제품만 하더라도 10년 전과 비교했을 때 종류가 많아졌을 뿐 아니라 크기도 커졌다. 구조체는 수십 년을 거뜬히 버틸 수 있지만 거주자의 생활양식을 따라가지 못해 철거되는 경우도 많다. 건물을 새로 짓지 않고 내부공간을 변경하면서 계속 사용할 수 있다면 지구환경에 미치는 악영향도 줄일 수 있을 것이다.

구조적 특징

벽체가 상부 슬래브 등 건축물에서 오는 수평·수직 하중을 견디는 실질적인 기둥 역할을 하게 되며, 벽체를 통해 전달된 하중은 기초(foundation) 및 지반으로 전달된다. 이러한 역할을 하는 벽체를 내력벽(耐力壁, bearing wall)이라고 하는데, 벽식 구조에서는 이러한 내력벽이 갖는 자체적인 강성에 의해 건물의 자중(自重)과 지진·바람 등의 외력에 견딜 수 있게 벽을 배치해야 한다. 내력벽 간의 접합부는 L형·T형·ㄷ형 등 직각으로 배치하는 경우가 많은데, 이와 같은 배치는 건물 전체의 강성을 좌우하는데 매우 중요하다. 또한, 벽식 구조를 설계할 때에는 기본적으로 건물의 평면형(平面形)이 단순해야 하며, 벽체의 배치가 전체적으로 균형이 잡혀 있어야 한다. 벽식 구조의 내력벽에는 대체로 개구부(開口部)가 적은 것이 특징이다. 벽식 구조의 종류에는 벽식(壁式) 철근콘크리트 구조 ·대형프리캐스트콘크리트판 구조·보강(補强) 콘크리트블록 구조·형틀콘크리트블록 구조 등이 있다.

장점

보가 없으므로 층고를 낮출 수 있으며, 내력벽과 바닥판의 마감 공사가 단순해 경제적이고 공사기간도 짧은 편이다. 특히, 작은 방이 많이 있어야 하는 건물에서는 벽식 구조가 경제적으로 유리하며, 같은 넓이의 대지에서 더 많은 세대를 확보할 수 있다. 벽체가 고정되기 때문에, 내부 공간에 벽을 설치하기 위한 추가 비용도 들지 않는다. 이러한 경제적인 이점이 있기 때문에 아파트와 같은 공동 주택 건축에 가장 보편적으로 적용되고 있다.

단점

벽식 구조에서는 내력벽 사이의 거리가 제한되어 공각(벽 사이 공간) 확보에 한계가 있어, 사무실과 같은 넓은 공간을 필요로 하는 경우에는 불리할 수 있다. 구조 상으로 내력벽이 건축물의 실질적인 하중을 견디는 역할을 하므로, 내부 리모델링 시 벽체를 옮길 수가 없기 때문에 공간의 가변성이 낮은 편이다. 외부 벽면이 하중을 견디는 구조적인 역할을 하고 건축물 형태에 크게 영향을 주기 때문에, 건물의 디자인에 제약이 생길 수 있다. 또한, 상부 슬래브에서 발생한 소음이 내력벽을 타고 아래층으로 전달되는 정도가 큰 편으로, 차음성이 낮아 층간 소음에 취약하다. 이러한 벽식 구조의 한계로 인해 보기둥구조(라멘구조)와 무량판구조가 대안으로 대두되었다.

참고자료

• 〈벽식 구조〉, 《두산백과》
• 〈벽식구조〉, 《매일경제》
• 건축 지식 저장소, 〈벽식구조〉, 《티스토리》, 2021-01-20

같이 보기

• 라멘구조
• 무량판구조
• 슬래브
• 벽체

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