마천루

Skyscraper
그 외의 용도는, 「스카이 빌딩」(동음이의)을 참조해 주세요.
고층 건물과 혼동하지 말 것.
2009년에 완공된 아랍에미리트 두바이에 있는 부르즈 칼리파는 현재 829.8미터(2,722피트)의 높이로 세계에서 가장 높은 건물입니다.다양한 높이에서의 좌절은 전형적인 초고층 빌딩의 특징이다.

초고층 빌딩은 여러 층으로 이루어진 지속적으로 거주할 수 있는 높은 건물이다.현대 소스에서는 현재 초고층 빌딩을 적어도 100m(330ft)[1] 또는 150m(490ft)[2]의 높이로 정의하지만 보편적으로 받아들여지는 정의는 없다.초고층 빌딩은 매우 높은 고층 빌딩이다.역사적으로, 이 용어는 1880년대에 [3]이러한 종류의 건물들이 지어지기 시작했을 때 10층에서 20층 사이의 건물을 처음 가리켰다.초고층 빌딩은 사무실, 호텔, 주거 공간 및 소매 공간을 수용할 수 있습니다.

초고층 빌딩의 공통적인 특징 중 하나는 커튼월을 지탱하는 철골조이다.이 커튼월들은 기존 건축물의 내하력 벽 위에 놓여있지 않고 아래 골조에 있거나 위 골조에 매달려 있다.일부 초기 초고층 빌딩은 철근 콘크리트로 만들어진 것보다 더 높은 내하력 벽을 건설할 수 있는 철골조를 가지고 있다.

현대 초고층 빌딩의 벽은 하중 지지력이 없으며, 대부분의 초고층 빌딩은 강철 프레임과 커튼월로 가능한 창문의 넓은 표면적을 특징으로 한다.그러나 고층 빌딩은 작은 창문 표면적을 가진 재래식 벽을 모방한 커튼월을 가질 수 있다.현대의 고층 빌딩은 종종 관형 구조를 가지고 있으며 바람, 지진, 그리고 다른 측면 하중을 견디기 위해 중공 실린더처럼 작동하도록 설계되었다.더 날씬하게 보이고, 바람 노출을 줄이고, 더 많은 햇빛을 지상으로 전달하기 위해, 많은 고층 빌딩은 차질이 있는 설계를 가지고 있으며, 어떤 경우에는 구조적으로도 필요하다.

2022년 2월 현재, 세계 14개 도시에는 150m(492ft) 이상의 초고층 빌딩이 100개 이상 있다.518개의 초고층 빌딩이 있는 홍콩, 343개의 초고층 빌딩이 있는 중국 선전, 300개의 초고층 빌딩이 있는 미국 뉴욕, 237개의 초고층 빌딩이 있는 아랍에미리트 두바이, 208개의 초고층 빌딩이 있는 인도 뭄바이, 180개의 초고층 빌딩이 있는 중국 상하이,165개의 고층빌딩이 있는 일본 도쿄, 152개의 고층빌딩이 있는 중국 광저우, 148개의 고층빌딩이 있는 말레이시아 쿠알라룸푸르, 135개의 고층빌딩이 있는 중국 충칭, 135개의 고층빌딩이 있는 미국 시카고, 109개의 고층빌딩이 있는 중국 우한, 108개의 고층빌딩이 있는 태국 방콕, 그리고 108개의 [4]고층빌딩이 있는 인도네시아 자카르타.

정의.

어떤 면에서 "스카이 빌딩"으로 알려지게 된 것이 1885년 세계 최초의 철골 구조인 홈 인슈어런스 빌딩이 완성되면서 시카고에 처음 등장했다.1931년에 철거되었습니다.

"스카이 빌딩"이라는 용어는 시카고, 뉴욕, 필라델피아, 디트로이트, 그리고 세인트루이스와 같은 미국의 주요 도시에서 지어지고 있는 고층 빌딩에 대한 대중의 놀라움의 결과인 19세기 말에 적어도 10층의 철골조 건축물에 처음 적용되었다. 루이스.[3][5]

최초의 철골 초고층 빌딩은 1885년 시카고에 있는 원래 42m 또는 138피트 높이의 10층짜리 홈 인슈어런스 빌딩이었다; 두 개의 층이 [6]추가되었다.어떤 사람들은 필라델피아 10층짜리 제인 빌딩(1849-50년)을 원형 스키 빌딩으로 [7]지목하거나 1870년에 지어진 뉴욕의 7층짜리 에퀴터블 라이프 빌딩으로 지목한다.철골 구조 덕분에 오늘날 전 [8]세계에 지어지고 있는 초고층 빌딩이 가능해졌다.한 구조물과 다른 구조물이 최초의 초고층 건물이 되는 것의 지정과 그 이유는 [9]어떤 요소가 스트레스를 받는지에 달려 있다.

초고층 빌딩이라는 단어의 구조적 정의는 이후 건축사학자들에 의해 개량되었는데, 이는 높은 다층 건물의 건축을 가능하게 한 1880년대의 공학적 발전에 바탕을 두고 있다.이 정의는 강철 골격을 기반으로 했습니다. 즉, 1891년 시카고의 모나드녹 빌딩과 함께 실제 한계를 넘은 내하중 석조 건축과 반대되는 것입니다.

고층 오피스 빌딩의 주요 특징은 무엇입니까?그것은 높다.키가 클 거예요.고도의 힘과 힘이 있어야 하고, 영광과 자부심이 있어야 합니다.밑에서부터 위까지 단 한 줄의 반대도 없는 단위라는 순수한 환희에 부풀어 오르는 것은 어느 모로 보나 자랑스럽고 비약적인 것이어야 한다.

- Louis Sullivan의 The Tall Office Building Artistically 고려 (1896)

일부 구조 엔지니어는 고층 건물을 지진이나 중량보다 바람이 더 중요한 하중 인자로 정의한다.이 기준은 고층뿐 아니라 타워와 같은 다른 고층 구조물에 적합하다는 점에 유의한다.

미국과 유럽의 다른 기관들은 초고층 빌딩을 높이가 150미터 이상인 [10][11][5][12]건물로 정의하고 있으며, 300미터(984피트) 이상인 건물의 경우 "초고층" 초고층 빌딩과 600미터(1,969피트)[13] 이상인 건물의 경우 "메가톨" 초고층 빌딩으로 정의하고 있다.

고대에 가장 높은 건축물은 기원전 26세기에 지어진 고대 이집트의 기자의 146m(479피트) 대 피라미드였다.중앙 첨탑이 [14]무너지기 전인 1311년에서 1549년 사이에 160미터(520피트) 링컨 대성당이 그 높이를 넘어섰습니다.후자는 1884년 555피트(169미터)의 워싱턴 기념비가 세워질 때까지 추월되지 않았다.그러나, 사람이 살지 않기 때문에, 이러한 구조물들 중 어떤 것도 실제로 초고층 빌딩의 현대적 정의에 부합하지 않는다.

고층 아파트는 고대에 번성했다.고대 로마 제국 도시들의 인술라는 10층 [15]이상에 달했다.아우구스투스(기원전 30년-14년)를 시작으로, 몇몇 황제들이 20-25m의 다층 건물 제한을 두려고 시도했지만,[16][17] 제한적인 성공만을 거두었습니다.낮은 층은 보통 상점이나 부유한 집들이 차지했고, 높은 층은 [15]하층 계급에게 임대되었다.옥시린쿠스 파피리가 살아남은 것은 서기 3세기 로마 이집트의 [18]헤르모폴리스와 같은 지방 마을에 7층 건물이 존재했음을 보여준다.

많은 중요한 중세 도시의 스카이라인에는 부자들에 의해 방어와 지위를 위해 지어진 고층 도시 탑들이 많이 있었다.12세기 볼로냐의 주거용 타워는 한 번에 80에서 100 사이였으며, 그 중 가장 높은 것은 97.2m의 아시넬리 타워이다.1251년의 피렌체 법은 모든 도시 건물들을 즉시 26m [19]미만으로 줄이라고 명령했다.산기미냐노의 [19]72m에서 51m 높이의 타워 등 당시의 중규모 마을에도 타워가 증식하고 있는 것으로 알려져 있다.

중세 이집트의 도시 푸스타트에는 10세기 알 무카다시가 미나렛과 비슷하다고 묘사한 고층 주거용 건물들이 많이 있었다.11세기 초 Nasir Khusraw는 그 중 일부는 14층까지 올라갔으며,[20] 꼭대기 층의 옥상 정원은 그것들을 관개하기 위해 황소가 끄는 물레방아로 완성되었다고 묘사했다.16세기 카이로에는 고층 아파트가 있었는데, 이 아파트는 저층 2개 층이 상업용과 보관용이었고, 그 위에 있는 여러 층은 [21]세입자들에게 임대되었다.고층 주택으로 이루어진 도시의 초기 예는 16세기 예멘의 시밤이다.시밤은 500여 채의 [22]타워하우스로 구성됐으며 각 층은 [23]한 가족이 사는 아파트였다.이 도시는 [22]베두인의 공격으로부터 도시를 보호하기 위해 이렇게 건설되었다.시밤은 여전히 세계에서 가장 높은 흙벽돌 건물을 가지고 있으며,[24] 그 중 많은 건물들은 높이가 30미터가 넘는다.

고층 주택의 초기 현대적 예는 17세기 스코틀랜드 에든버러에서, 방어적인 도시 성벽이 도시의 경계를 정의했다.개발 가능한 제한된 토지 면적 때문에 대신 주택들의 높이가 증가하였다.11층짜리 건물이 흔했고, 14층 높이의 건물 기록이 있다.돌로 지어진 건물들 중 많은 것들이 오늘날 에딘버러 구시가지에서 여전히 볼 수 있다.세계에서 가장 오래된 철골조 건물은 부분적으로만 철골조이지만 영국 슈루즈베리에 있는 더 플락스밀(현지에서는 "몰팅스"라고도 함)이다.1797년에 지어진 이곳은 주철 기둥과 주철 빔의 내화성이 현대 고층건물을 가능하게 한 현대 철골조로 발전했기 때문에 "마천루의 조부"로 여겨지고 있다.2013년에는 버려진 건물을 [25]사무실로 개조하기 위한 자금 지원이 확정되었다.

초기 초고층 빌딩

주요 기사 : 초기 초고층 빌딩
1864년에 지어진 리버풀의 Oriel Chambers는 세계 최초의 금속 프레임 유리 커튼 벽식 건물입니다.그 돌 멀리언들은 장식적이다.
웨인라이트 빌딩은 세인트루이스에 있는 10층짜리 붉은 벽돌 사무실 건물입니다. 1891년에 지어진 미주리 주 루이스

1857년, 엘리샤 오티스는 E.V.에 안전 엘리베이터를 도입했다. 건물 위층까지 편리하고 안전하게 이동할 수 있는 뉴욕시의 Hauhwout 빌딩.오티스는 이후 1870년에 에퀴터블 라이프 빌딩에 최초의 상업용 승객 엘리베이터를 도입했으며, 일부 건축 역사가들은 최초의 고층 빌딩으로 간주했다.또 다른 중요한 발전은 돌이나 벽돌 대신 철골조를 사용하는 것이었다. 그렇지 않으면 고층 건물의 저층 벽이 너무 두꺼워 실용적이지 못할 것이다.이 지역의 초기 발전은 영국 리버풀의 Oriel Chambers였다.그것은 겨우 [26][27]5층 높이였다.왕립예술원은 "그 당시 비평가들은 돌출된 판유리 거품의 거대한 응집체"에 대해 공포에 떨었다"고 말한다.사실, 그것은 금속 프레임 유리 커튼월을 특징으로 하는 세계 최초의 건물이며 가볍고 통풍이 잘 되는 인테리어를 만들어 내는 디자인 요소이며, 그 이후 고층 빌딩의 결정적인 특징으로 전 세계에 사용되고 있습니다."[28]

추가적인 발전은 많은 개인들과 단체들이 1884-1885년에 [29]지어진 세계 최초의 고층 건물인 시카고의 10층짜리 주택 보험 빌딩으로 간주하는 것으로 이어졌다.42.1m(138피트)의 원래 높이는 오늘날 초고층 빌딩으로 인정되지 않지만, 그것은 기록적인 기록이었다.1880년대 고층 빌딩의 건축은 이 고층 빌딩에 상업 [30]양식이라고 불리는 것을 발전시킨 시카고 학교라고 널리 불리는 최초의 건축 운동을 주었다.

건축가 William Le Baron Jenney 소령은 하중을 지탱하는 구조 골격을 만들었습니다.이 건물에서는 건물의 무게를 지탱하는 벽 대신 철골구조가 벽의 전체 중량을 지탱했다.이러한 발전은 "시카고 골격" 형태의 건축으로 이어졌다.철골 외에, 홈 인슈어런스 빌딩은 또한 오늘날 대부분의 고층 빌딩의 [31]핵심 요소인 방화, 엘리베이터, 전기 배선을 사용했다.

1889년 시카고에 있는 버넘 앤 루트의 45m(148피트) 랜드 맥널리 빌딩은 최초의 강철 프레임 고층 [32]빌딩이었고 세인트루이스에 있는 루이스 설리반의 41m(135피트) 웨인라이트 빌딩이었다.1891년 미주리주 루이스는 건물의 높이를 강조하기 위해 수직 띠가 치솟은 최초의 강철 골조 건물이었고 따라서 최초의 초기 고층 건물로 여겨진다.1889년, 이탈리아의 몰 안토넬리아나의 키는 167m였다.

대부분의 초기 초고층 빌딩은 19세기 말에 시카고와 뉴욕시의 육지로 둘러싸인 지역에서 생겨났다.1888년과 1891년 사이에 호주 멜버른의 토지 붐은 상당한 수의 초기 고층 빌딩을 만들도록 촉진시켰지만, 그것들 중 어느 것도 강철로 보강된 것이 없었고 오늘날에는 거의 남아 있지 않다.높이 제한과 화재 제한은 나중에 도입되었다.1800년대 후반, 런던 건축업자들은 기존 건물들의 문제로 인해 건물 높이가 제한된다는 것을 알게 되었다.런던의 고층 개발은 세인트 폴 대성당과 다른 역사적인 [33]건물의 보호된 전망을 방해할 경우 특정 장소에서 제한됩니다.이 정책인 '성 바오로 언덕'은 [34]1937년부터 공식적으로 시행되어 왔다.

미학과 화재 안전에 대한 우려도 마찬가지로 20세기 전반 유럽 대륙의 고층 건물 개발을 방해했다.몇몇 눈에 띄는 예외는 43m(141ft)로테르담에서 1898년 비테 Huis(백악관), 바르샤바, 왕립 간 건물에서는 리버풀의 51.5m(169ft)키가 크과거 건축물(1906-1908)1911년과 90m(300피트) 높은 곳에서 완성되고,[35]은 57m(187ft)키가 1924년 마르크스 생가 뒤셀도르프, 독일에 있으며, 61m(200피트)Kungstornen(밥 킹씨 부부 타워).에서1924-25년에 [36]지어진 스웨덴 스톡홀름, 1929년에 지어진 스페인 마드리드의 89m(292ft) 에디피시오 텔레포니카, 1932년에 지어진 벨기에 안트베르펜의 87.5m(287ft) 보렌토렌, 1934년에 지어진 폴란드 바르샤바의 66m(217ft) 푸르덴셜 빌딩, 108m(354ft)

시카고와 뉴욕시의 세계 최고층 빌딩 경쟁 이후, 뉴욕은 1895년까지 103미터(338피트) 높이의 아메리칸 수레어티 빌딩의 완공으로 선두를 달렸고, 뉴욕은 수년 동안 세계에서 가장 높은 빌딩이라는 타이틀을 갖게 되었다.

현대식 초고층 빌딩

현대의 고층 빌딩은 철골 또는 철근 콘크리트 골조와 유리 또는 광택이 나는 돌로 커튼월로 지어졌다.그들은 양수기와 엘리베이터와 같은 기계 장비를 사용한다.CTBUH에 따르면 1960년대 이후 이 고층 빌딩은 북미 기업의 힘을 상징하는 것에서 벗어나 세계 [37]속의 도시나 국가의 위치를 대신 전달해 왔다.

인터워 마천루
뉴욕 엠파이어 스테이트 빌딩(1931년)
앤트워프의 보렌토렌(1932년)
부에노스아이레스 에디피오 카바나(1934년)

초고층 빌딩 건설은 1930년 대공황과 제2차 세계대전으로 인해 10년 동안 침체된 시대로 접어들었다.전쟁이 끝난 직후, 소련은 모스크바에 있는 일련의 고층 건물들을 짓기 시작했다."세븐 시스터즈"라고 불리는 7개의 건물은 1947년에서 1953년 사이에 지어졌고, 모스크바 주립 대학의 본관 중 하나는 거의 40년 동안 유럽에서 가장 높은 건물이었다.사회주의 고전주의 양식의 다른 고층 건물들은 동독, 폴란드, 우크라이나, 라트비아, 그리고 다른 동유럽 국가들에 세워졌다.서유럽 국가들 또한 제2차 세계대전 직후부터 몇 년 동안 높은 고층 빌딩을 허용하기 시작했다.초기 예로는 에디피오 에스파냐(스페인)와 토레 브레다(이탈리아)가 있다.

1930년대 이후, 고층 빌딩은 라틴 아메리카뿐만 아니라 동아시아와 동남아시아의 다양한 도시에 나타나기 시작했다.마침내, 그것들은 또한 1950년대 후반부터 아프리카, 중동, 남아시아, 오세아니아의 도시들에 건설되기 시작했다.

제2차 세계 대전 이후의 초고층 빌딩 프로젝트는 전형적으로 초기 초고층 빌딩의 고전적인 디자인을 거부하고 획일적인 국제 스타일을 수용했다. 많은 오래된 초고층 빌딩들은 현대적 취향에 맞게 재설계되거나 심지어 철거되기도 했다. 예를 들어, 한때 세계에서 가장 높은 초고층 빌딩이었던 뉴욕의 싱어 빌딩과 같이.

독일 건축가 루드비히 미에스 반 데르 로에가 20세기 후반에 세계에서 가장 유명한 건축가 중 한 명이 되었다.그는 유리 파사드 마천루를[38] 구상했고 노르웨이인 프레드 세버드와 [39]함께 1958년 현대주의 고층 건축의 [40]정점으로 여겨지는 시그램 빌딩을 설계했다.

전후 모더니즘 고층 건물
뉴욕의 유엔 사무국 건물(1952년)
뉴욕 시 시그램 빌딩(1958년)
바르샤바 샤우비슈키에고 8 (1978)

초고층 빌딩 건설은 1960년대 내내 급증했다.상승의 원동력은 사람들이 "하늘의 도시"[42]에서 살고 일할 수 있게 만든 일련의 혁신적인[41] 혁신이었습니다.

Fazlur Rahman Khan은 초고층 빌딩 [43]공학에서 매우 중요한 발전을 이룬 것으로 알려져 있다.윌리스 타워에 있는 칸을 기리는 조각상.

1960년대 초 방글라데시계 미국인 구조 엔지니어 파즐루르 라만 칸은 고층 [44]빌딩의 "관형 설계의 아버지"로 불리며 지배적인 강체 철골 구조만이 고층 빌딩에 적합한 시스템이 아니라는 것을 알게 되었고, 이는 다중 구조 [45]시스템 측면에서 초고층 빌딩 건설의 새로운 시대를 열었다.초고층 빌딩 설계와 건설에서 그의 중심 혁신은 "프레임 튜브", "트러지 튜브", "다발 튜브"[46]를 포함한 "튜브" 구조 시스템의 개념이었다.건물의 모든 외벽 둘레 구조를 사용하여 얇은 관을 시뮬레이션한 그의 "튜브 컨셉"은 높은 건물 [47]설계에 혁명을 일으켰다.이러한 시스템은 더 큰 경제 [48]효율을 가능하게 하며, 또한 고층 빌딩이 더 이상 직사각형이나 상자 [49]모양일 필요 없이 다양한 형태를 취할 수 있게 한다.튜브 구조를 최초로 도입한 건물은 현대 [41]건축의 주요한 발전으로 여겨지는 체스트넛 드윗 아파트 [41]건물이었다.이러한 새로운 디자인은 계약자, 엔지니어, 건축가, 그리고 투자자들에게 경제적인 문을 열어주었고, 최소한의 [42]토지에 방대한 부동산 공간을 제공했습니다.이후 15년 동안, 파즐루르 라만 칸과 "제2의 시카고 학교"[50]에 의해 100층 높이의 존 핸콕 센터와 442m의 거대한 윌리스 [51]타워를 포함한 많은 타워가 세워졌다.이 분야의 다른 선구자들로는 할리옌가, 윌리엄 르메수리에, 세계무역센터 건축가인 미노루 야마사키 등이 있다.

70년대에 디자인된 많은 건물들은 특정한 스타일이 부족했고 50년대 이전에 디자인된 이전 건물들의 장식을 떠올렸다.이러한 설계도는 환경을 무시하고 장식적인 요소와 화려한 [52]마감으로 구조물을 적재했습니다.디자인에 대한 이러한 접근은 Fazlur Khan에 의해 반대되었고 그는 디자인이 합리적이라기 보다는 기발하다고 생각했다.게다가 그는 그 일을 귀중한 천연자원의 [53]낭비라고 여겼다.Khan의 작업은 건축과 통합된 구조와 최소한의 재료 사용을 촉진하여 [54]환경에 미치는 영향을 최소화했습니다.초고층 빌딩의 다음 시대는 구조물의 성능, 재료 유형, 건설 관행, 재료/천연 자원의 절대적 최소 사용, 구조물 내의 내장 에너지, 그리고 보다 중요한 것은 전체적으로 통합된 빌딩 시스템 [52]접근 방식을 포함한 환경에 초점을 맞출 것이다.

포스트모던 마천루
피츠버그의 One PPG Place(1984년)
Messeturm(1991년), 프랑크푸르트
페트로나스 타워(1998), 쿠알라룸푸르

초고층 구조물에 관한 현대 건축 관행은 "자상 높이"[55][56]의 연구로 이어졌다.CTBUH에 따르면, 배니티 높이는 가장 높은 층과 건축 꼭대기 사이의 거리입니다(안테나 깃대 또는 기타 기능 확장 제외).허영심 높이는 1920년대와 1930년대에 뉴욕시의 고층 빌딩에 처음 등장했지만, 초고층 빌딩은 그들 높이의 평균 30%를 살 수 없는 확장에 의존하여 잠재적인 정의 및 지속 가능성 [57][58][59]문제를 제기해 왔다.현재 초고층 빌딩의 시대는 지속가능성, 구조물의 종류, 건축 관행, 재료와 천연 자원의 절대적 최소 사용, 구조물 내 에너지, 그리고 전체적으로 통합된 빌딩 시스템 접근 방식을 포함한 건축 및 자연 환경에 초점을 맞추고 있다.LEED는 현재의 친환경 건축 [60]표준입니다.

건축학적으로 포스트모더니즘, 뉴어반주의, 뉴클래식 건축이 1980년대 이후 정착하면서 오늘날까지 [61]인기를 끌고 있는 글로벌 초고층 빌딩 설계에 보다 고전적인 접근이 돌아왔다.웰스 파고 센터, NBC 타워, 파크뷰 광장, 30 파크 플레이스, 메시텀, 상징적인 페트로나스 타워, 진마오 타워 등이 대표적이다.

초고층 빌딩 디자인의 다른 현대적 스타일과 움직임에는 유기적, 지속 가능한, 네오 퓨처리스트, 구조주의자, 하이테크, 탈구축주의자, 블롭, 디지털, 유선형, 참신성, 비판적 지역주의자, 지역주의, 네오아트 데코, 네오히스터리스트 등이 있으며, 부활주의자로도 알려져 있다.

9월 3일은 "스카이 빌딩의 날"[62]이라고 불리는 초고층 빌딩의 세계적인 기념일이다.

뉴욕시 개발업자들은 서로 경쟁했는데, 1920년대와 1930년대 초에 연이어 "세계에서 가장 높은" 건물이라는 타이틀을 얻었으며, 1930년에 318.9m(1,046ft) 크라이슬러 빌딩이 완공되었고, 1931년에 443.2m(1,454ft) 엠파이어 스테이트 빌딩이 40년 동안 세계에서 가장 높은 빌딩으로 정점을 이뤘다.최초로 완공된 417m(1,368피트) 높이의 세계무역센터 타워는 1972년에 세계에서 가장 높은 빌딩이 되었다.하지만 2년 만에 시카고의 시어스 타워(현 윌리스 타워)에 추월당했다.높이 442m의 시어스 타워는 1974년부터 1998년까지 24년 동안 세계에서 가장 높은 빌딩으로 서 있다가 6년 동안 타이틀을 유지한 쿠알라룸푸르에 있는 452m의 페트로나스 트윈 타워에 밀려났다.

설계 및 시공

주요 기사:초고층 빌딩 설계 및 시공
상하이의 현대식 초고층 빌딩

초고층 빌딩의 설계와 건설은 매우 높은 빌딩에 안전하고 거주할 수 있는 공간을 만드는 것을 포함한다.건물은 무게를 지탱하고, 바람과 지진에 강하고, 화재로부터 거주자를 보호해야 합니다.그러나 위층에서도 편리하게 접근할 수 있어야 하며, 공공 시설과 쾌적한 환경을 거주자에게 제공해야 합니다.초고층 빌딩 설계에서 제기되는 문제들은 경제, 엔지니어링 및 건설 관리 사이에 요구되는 균형을 고려할 때 가장 복잡한 문제들 중 하나로 간주된다.

초고층 빌딩의 한 가지 공통적인 특징은 기존 건축의 내하력 벽이 아닌 커튼월을 매달아 놓은 철골조이다.대부분의 고층빌딩은 철근콘크리트의 일반적인 내하력 벽보다 높게 건설할 수 있는 철골조이다.초고층 빌딩은 일반적으로 벽이라고 생각되는 것의 표면적이 특히 작다.벽이 하중을 견디지 못하기 때문에 대부분의 고층 빌딩은 철골과 커튼월이라는 개념으로 가능한 창문의 표면적을 특징으로 한다.하지만, 고층 빌딩은 또한 전통적인 벽을 모방한 커튼월을 가질 수 있고 창문의 작은 표면적을 가질 수 있다.

초고층 빌딩의 개념은 값싼 화석연료를 이용한 에너지와 철강과 콘크리트와 같은 산업적으로 정제된 원재료에 의해 만들어진 산업화 시대의 산물이다.초고층 빌딩 건설은 19세기 말부터 벽돌과 모르타르를 뛰어넘는 철골 건설이 시작돼 20세기 들어 철근 콘크리트 건설과 함께 철골 건설이 가능해졌다.

철골은 초고층 건물에 대해 비효율적이고 비경제적으로 변하는데, 이는 점진적으로 더 큰 지지 [63]기둥에 대해 사용 가능한 바닥 공간이 줄어들기 때문이다.1960년경부터 관형 디자인이 고층 빌딩에 사용되었습니다.이렇게 하면 재료 사용이 줄어들지만(경제적인 측면에서 윌리스 타워는 엠파이어 스테이트 빌딩보다 강철이 1/3 적게 사용됨) 높이를 높일 수 있습니다.내부 기둥 수를 줄이고 사용 가능한 바닥 공간을 더 많이 만듭니다.그것은 또한 건물이 다양한 형태를 띠게 한다.

엘리베이터는 고층 빌딩의 특징이다.1852년 엘리샤 오티스는 안전 엘리베이터를 도입하여 승객들이 위층으로 편리하고 안전하게 이동할 수 있게 하였다.또 다른 중요한 발전은 돌이나 벽돌 대신 철골조를 사용하는 것이었다. 그렇지 않으면 고층 건물의 저층 벽이 너무 두꺼워 실용적이지 못할 것이다.오늘날 엘리베이터의 주요 제조사는 오티스, 티센크룹, 쉰들러, 코네 등이다.

건축 기술의 발달로 고층 빌딩의 폭은 좁아지고 높이는 높아지게 되었다.이러한 새로운 기술에는 진동과 흔들림을 줄이는 매스 댐퍼와 공기가 통과할 수 있도록 하는 틈새, 윈드 시어를 [64]줄이는 것이 포함됩니다.

기본 설계 고려 사항

좋은 구조 설계는 대부분의 건물 설계에서 중요하지만, 특히 고층 건물의 경우, 높은 가격을 고려할 때 치명적인 실패의 작은 가능성조차 받아들일 수 없기 때문이다.이것은 토목 엔지니어들에게 모순을 제시합니다.실패의 결여를 보증하는 유일한 방법은 실험실과 실제 세계에서 모든 실패 모드를 테스트하는 것입니다.그러나 모든 장애 모드를 알 수 있는 유일한 방법은 이전의 장애로부터 배우는 것입니다.따라서 어떤 엔지니어도 주어진 구조물이 고장을 일으킬 수 있는 모든 하중에 저항할 것이라고 확신할 수는 없지만 고장이 허용될 가능성이 거의 없을 정도로 충분히 큰 안전 여유만을 가질 수 있습니다.건물이 붕괴되면 엔지니어들은 고장이 선견지명이 결여된 것인지 알 수 없는 요인 때문인지 의문을 제기합니다.

부하 및 진동

초고층 빌딩이 경험하는 하중은 주로 건축 재료 자체의 힘에서 비롯된다.대부분의 건물 설계에서 구조물의 중량은 자체 중량을 넘어 지지할 재료의 중량보다 훨씬 큽니다.기술적인 용어로 말하면, 구조물의 하중인 데드하중은 구조물 내 물체(사람, 가구, 차량 등)의 중량인 활하중보다 크다.따라서 초고층 빌딩의 낮은 층에서 요구되는 구조 재료의 양은 높은 층에서 요구되는 재료보다 훨씬 클 것이다.이것은 항상 시각적으로 명백한 것은 아니다.엠파이어 스테이트 빌딩의 실패는 사실 당시 건축 법규(1916년 구역제 결의)의 결과이며 구조적으로 필요하지 않았습니다.한편, John Hancock Center의 모양은 하중을 지탱하는 독특한 결과입니다.수직 지지대는 여러 가지 유형이 있으며, 그 중 초고층 건물의 가장 일반적인 유형은 강철 프레임, 콘크리트 코어, 튜브 설계 내 튜브 및 전단 벽으로 분류할 수 있다.

고층 건물에 대한 바람의 부하도 상당하다.실제로 초고층 구조물에 가해지는 횡풍 하중은 일반적으로 구조 설계의 지배 요인이다.풍압은 높이에 따라 증가하기 때문에 매우 높은 건물의 경우 바람과 관련된 하중이 사망 또는 활하중보다 커집니다.

다른 수직 및 수평 하중 인자는 지진과 같은 다양하고 예측할 수 없는 발생원에서 발생한다.

철골

1895년까지 강철은 주철을 대체하여 초고층 빌딩의 구조 재료가 되었다.가단성 덕분에 다양한 모양으로 형성할 수 있었고 리벳으로 고정할 수 있어 강력한 [65]연결성을 보장했습니다.철골 프레임의 단순성은 수평 지지와 수직 지지 모두를 전체적으로 허용함으로써 전단벽, 중앙부 및 통합 지지 부재의 비효율적인 부분을 훨씬 더 강하게 제거하였다.강철의 단점 중 하나는 높이가 증가함에 따라 더 많은 재료를 지지해야 하므로 지지 부재 간의 거리가 줄어들어야 하고, 이는 지지해야 할 재료의 양을 증가시킨다는 것입니다.40층 이상의 건물에서는 기둥을 지탱할 수 있는 사용 가능한 바닥 공간이 줄어들고 [63]강철이 더 많이 사용됨에 따라 비효율적이고 경제적입니다.

튜브 구조 시스템

다음 항목도 참조하십시오.튜브(구조)
번들 튜브 프레임 디자인의 시카고 윌리스 타워

1963년 Fazlur Rahman Khan에 의해 프레임 튜브의 새로운 구조 시스템이 개발되었습니다.프레임 튜브 구조는 "기초에서 캔틸레버링으로 모든 방향의 횡력에 저항할 수 있는 수직 튜브와 같은 구조 시스템을 형성하기 위해 가장자리 또는 그 근처에서 결합된 3, 4개 또는 그 이상의 프레임, 브레이스 프레임 또는 전단 벽으로 구성된 3차원 공간 구조"로 정의된다.[66][67]밀접하게 상호 연결된 외부 기둥들이 튜브를 형성합니다.수평 하중(주로 바람)은 전체적으로 구조물에 의해 지지된다.프레임 튜브는 내부 기둥 수를 줄여 사용 가능한 바닥 공간을 늘리고 외부 표면의 절반 가량을 창문에 사용할 수 있습니다.차고 문과 같은 더 큰 개구부가 필요한 경우 튜브 프레임을 차단하고 구조 무결성을 유지하기 위해 트랜스퍼 거더를 사용해야 합니다.튜브 구조물은 비용을 절감하는 동시에 건물을 더 높은 높이로 만들 수 있습니다.콘크리트 튜브 프레임은[46] 1963년 [68]시카고에서 완공된 드윗-체스트넛 아파트에서 처음 사용되었고, 곧이어 존 핸콕 센터와 세계 무역 센터에서 사용되었습니다.

관형 시스템은 고층 건물 설계의 기본입니다.1960년대 이후 지어진 40층 이상의 건물들은 현재 칸의 구조 공학 [63][69]원리에서 파생된 튜브 디자인을 사용하고 있는데, 여기에는 세계무역센터, 아온센터, 페트로나스 타워, 진마오 빌딩, 그리고 [46]1960년대 이후 대부분의 초고층 빌딩들이 포함된다.튜브 구조 디자인의 강한 영향은 현재 가장 높은 고층 빌딩인 부르즈 칼리파의 [49]건설에서도 뚜렷하게 나타난다.

트러스 튜브 및 X-브레이싱:

높이에 따른 구조 변화: 관형 시스템은 초고층 빌딩의 기본입니다.

Khan은 튜브 구조 디자인의 다른 여러 변형을 개척했습니다.그 중 하나는 X-브레이싱, 즉 트러스 튜브의 개념으로, 존 핸콕 센터에 처음 채용되었습니다.이 개념은 하중을 외부 기둥에 전달함으로써 건물의 횡하중을 감소시켰다.이렇게 하면 내부 기둥의 필요성이 줄어들어 더 많은 바닥 공간을 만들 수 있습니다.이 개념은 1965년에 설계되어 1969년에 완공된 John Hancock Center에서 볼 수 있다.구조 표현주의 양식의 가장 유명한 건물 중 하나인 이 고층 빌딩의 독특한 X-브레이싱 외관은 실제로 이 건물의 외피가 '관 시스템'의 일부라는 것을 암시한다.이 아이디어는 건물이 기록적인 높이로 오르기 위해 사용한 건축 기술 중 하나입니다(관형 시스템은 본질적으로 건물이 바람과 지진 부하 동안 똑바로 서도록 돕는 척추입니다).이 X-브레이싱을 사용하면 높은 구조물에서 높은 성능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 건축가가 원할 경우 내부 평면(및 사용 가능한 바닥 공간)을 열 수 있습니다.

존 핸콕 센터는 이전의 철골 구조물보다 훨씬 더 효율적이었다.엠파이어 스테이트 빌딩(1931년)은 평방미터당 약 206킬로그램의 강철을 필요로 했고 리버티 스트리트(28년)는 275킬로그램이 필요했지만 존 핸콕 센터는 [48]145킬로그램만 필요로 했다.트러스 튜브 개념은 Onterie Center, 씨티그룹 Center, Bank of China [70]Tower를 포함한 이후 많은 고층 빌딩에 적용되었다.

홍콩의 중국은행 타워는 트러스 튜브 디자인을 사용한다.

번들 튜브:튜브 프레임의 중요한 변형은 여러 개의 상호 연결된 튜브 프레임을 사용하는 번들 튜브입니다.시카고에 있는 윌리스 타워는 이 디자인을 사용했고, 뚜렷한 외관을 얻기 위해 높이가 다른 9개의 튜브를 사용했습니다.다발 튜브 구조는 "건물들이 더 이상 상자처럼 보일 필요가 없다: 그들은 조각이 될 [49]수 있다"는 것을 의미했다.

튜브 삽입:튜브 인 튜브 시스템은 외부 튜브와 더불어 코어 전단벽 튜브를 활용합니다.내측 튜브와 외측 튜브는 함께 작동하여 중력 하중과 횡방향 부하에 저항하고 상부에서의 현저한 변형을 방지하기 위해 구조에 추가적인 강성을 제공합니다.이 디자인은 One Shell [71]Plaza에서 처음 사용되었습니다.이 구조 시스템을 사용하기 위한 이후의 건물에는 페트로나스 [72]타워가 있다.

아웃리거 및 벨트 트러스:아웃리거 및 벨트 트러스 시스템은 튜브 구조가 1개 이상의 [73]레벨에서 매우 단단한 아웃리거 및 벨트 트러스로 중앙 코어 벽에 연결되는 횡방향 내하중 시스템입니다.BHP 하우스는 밀워키에 있는 U.S. 뱅크 센터로 개명된 이후 이 구조 시스템을 사용한 최초의 건물이었고, 퍼스트 위스콘신 센터가 그 뒤를 이었다.중앙은 601피트 높이에 있으며, 건물 바닥, 중앙 및 꼭대기에 3개의 벨트 트러스가 있습니다.노출된 벨트 트러스는 미적, 구조적 [74]목적으로 사용됩니다.이후 이를 사용하기 위한 건물로는 상하이 월드 파이낸셜 [73]센터가 있다.

콘크리트 튜브 구조:칸이 설계한 마지막 주요 건물은 시카고의 One Magnificent Mile과 Onterie Center로, 각각 그의 번들 튜브와 트러스 튜브 시스템 설계를 채택했습니다.주로 철골이었던 그의 초기 건물과는 대조적으로, 그의 마지막 두 건물은 콘크리트로 되어 있었다.1963년 시카고에 지어진 그의 초기 드윗-체스트넛 아파트 건물도 튜브 [46]구조의 콘크리트 건물이었다.뉴욕의 트럼프타워도 이 [75]제도를 도입한 사례다.

전단 벽 프레임 상호 작용 시스템:Khan은 중층 빌딩을 위한 전단벽 프레임 상호작용 시스템을 개발했습니다.이 구조 시스템은 횡력에 [76]저항하도록 설계된 전단 벽과 프레임의 조합을 사용합니다.이 구조 시스템을 사용한 최초의 건물은 35층짜리 브런즈윅 [74]빌딩이었다.브런즈윅 빌딩은 1965년에 완공되어 당시 가장 높은 철근 콘크리트 구조물이 되었다.Brunswick Building의 구조 시스템은 기둥과 [77]스판드렐의 외부 콘크리트 프레임으로 둘러싸인 콘크리트 전단벽 코어로 구성됩니다.70층 높이의 아파트들이 이 [78]개념을 성공적으로 사용해 왔다.

엘리베이터의 난제

엘리베이터의 발명은 대부분의 사람들이 한 번에 몇 개의 계단 이상을 오르지 못할 것이라는 점을 고려할 때 초고층 빌딩 발명의 전제 조건이었다.초고층 빌딩의 엘리베이터는 단순히 수돗물이나 전기처럼 필요한 유틸리티가 아니라 실제로 전체 구조물의 설계와 밀접하게 관련되어 있다. 즉, 고층 빌딩은 추가 층에 서비스를 제공하기 위해 더 많은 엘리베이터를 필요로 하지만 엘리베이터 축은 귀중한 바닥 공간을 소비한다.엘리베이터 축을 포함하는 서비스 코어가 너무 커지면 건물의 수익성을 떨어뜨릴 수 있습니다.따라서 설계자는 높이를 더함으로써 얻을 수 있는 가치와 확장 중인 서비스 [79]코어에 손실되는 가치를 균형 있게 조정해야 합니다.

많은 고층 건물들은 설치 공간을 줄이기 위해 비표준 구성의 엘리베이터를 사용합니다.구 세계 무역 센터 타워와 시카고의 존 핸콕 센터와 같은 건물들은 스카이 로비를 이용하는데, 이 로비는 급행 엘리베이터가 승객들을 지역 엘리베이터의 기초가 되는 위층으로 데려다 준다.이를 통해 설계자와 엔지니어가 엘리베이터 샤프트를 서로 겹쳐 배치하여 공간을 절약할 수 있습니다.그러나 스카이 로비와 급행 엘리베이터는 상당한 공간을 차지하고 층간 통근 시간을 더한다.

페트로나스 타워와 같은 다른 건물들은 2층 엘리베이터를 이용하는데, 이것은 한 대의 엘리베이터에 더 많은 사람들이 탈 수 있게 하며, 모든 정류장에서 두 층에 이른다.엘리베이터에서는 단 한 번도 이용하지 않았지만 2층 이상을 이용할 수 있다.이층 엘리베이터의 가장 큰 문제는 한 층에 있는 사람만 내리면 될 때 엘리베이터에 있는 모든 사람이 멈추는 것이다.

런던 펜처치 거리 20번지 스카이 가든

스카이 로비가 있는 건물로는 세계무역센터, 페트로나스 트윈타워, 윌리스 타워, 타이베이 101 등이 있다.존 핸콕 센터의 44층 하늘 로비에는 미국에서 [80]가장 높은 최초의 고층 실내 수영장도 있었다.

경제적 근거

홍콩의 높은 땅값과 지리적 제약은 초고층[81] 빌딩 건설을 정당화한다

초고층 빌딩은 보통 땅값이 비싼 도심에 위치해 있다.초고층 빌딩 건설은 토지의 가격이 너무 높아 건물의 총 바닥 면적당 토지의 비용을 최소화하기 위해 위로 짓는 것이 경제적으로 타당하다면 정당화된다.따라서 초고층 빌딩의 건설은 경제성에 의해 결정되며, 건축 법규가 건물의 높이를 제한하지 않는 한 대도시의 특정 부분에 초고층 빌딩이 생기게 된다.

초고층 빌딩은 작은 도시에서는 거의 볼 수 없고, 초고층 빌딩의 건설에 있어서 높은 땅값의 중요성 때문에 대도시의 특징이다.보통 사무실, 상업 및 호텔 사용자만 도심에서 임대료를 지불할 수 있으며, 따라서 고층 빌딩의 대부분의 세입자는 이러한 등급이다.

오늘날 초고층 빌딩은 대도시의 중심에서처럼 땅값이 비싼 곳에서 점점 더 흔한 광경이 되고 있다. 왜냐하면 초고층 빌딩은 토지의 단위 면적당 임대 가능한 용적률을 매우 높이기 때문이다.

초고층 빌딩의 한 가지 문제는 주차이다.가장 큰 도시에서는 대부분의 사람들이 대중교통을 통해 통근하지만, 작은 도시에서는 많은 주차 공간이 필요하다.여러 층으로 된 주차장은 매우 높게 짓기에는 비현실적이기 때문에 넓은 면적이 필요합니다.

초고층 빌딩의 또 다른 단점은 사용 가능한 바닥 공간의 손실이다. 이는 성능적인 수직 이동을 가능하게 하기 위해 많은 엘리베이터 축이 필요하기 때문이다.이로 인해 급행 승강기와 저속 배전 승강기로의 이동이 가능한 스카이 로비가 도입되었다.

환경에 미치는 영향

상세정보 : 버드스카이빌딩 충돌
런던의 30 St Mary Axes는 현대 환경 친화적인 고층 빌딩의 한 예이다.

하나의 고층 빌딩을 짓기 위해서는 강철, 콘크리트, 유리와 같은 많은 양의 재료가 필요하며, 이러한 재료들은 상당한 내장 에너지를 나타냅니다.따라서 초고층 빌딩은 재료와 에너지 집약적인 건물이지만, 초고층 빌딩은 수명이 길 수 있습니다. 예를 들어, 미국 뉴욕의 엠파이어 스테이트 빌딩은 1931년에 완공되어 현재 사용되고 있습니다.

초고층 빌딩은 상당한 질량을 가지고 있어 짧고 가벼운 빌딩보다 더 튼튼한 기초가 필요하다.건축에서 건축 자재는 건축 중에 고층 빌딩의 꼭대기까지 들어올려져야 하며, 낮은 높이에서 필요한 것보다 더 많은 에너지를 필요로 한다.게다가, 초고층 빌딩은 음용수와 비음용수를 가장 높은 층에 퍼올려야 하기 때문에 전기를 많이 소비한다. 초고층 빌딩은 보통 기계 환기를 하도록 설계되고, 엘리베이터는 일반적으로 계단 대신 사용되며, 창문에서 멀리 떨어진 방과 창문 없는 공간에는 전등이 필요하다.오솔길, 화장실, 계단통.

초고층 빌딩은 인공적으로 조명될 수 있고 에너지 요구 사항은 재생 에너지 또는 온실 가스 배출량이 적은 다른 전기 발전으로 충당할 수 있다.고층 건물의 난방과 냉방은 중앙 집중식 HVAC 시스템, 방열 차단 창문 및 건물의 작은 표면적 때문에 효율적일 수 있다.초고층 빌딩에 대한 에너지 및 환경 설계(LEED) 인증이 있습니다.예를 들어, 엠파이어 스테이트 빌딩은 2011년 9월에 에너지 및 환경 디자인 부문에서 골드 리더십을 받았으며 엠파이어 스테이트 빌딩은 미국에서 [82]가장 높은 LEED 인증 건물로, 초고층 빌딩이 친환경적일 수 있음을 증명했습니다.영국 런던에 있는 30 세인트 메리 액스는 환경 친화적인 고층 빌딩의 또 다른 예이다.

초고층 빌딩의 낮은 층에서는 건물 바닥 면적의 더 많은 부분을 건물 구조와 서비스에 할애해야 합니다.

  • 보다 높은 구조 – 보다 높은 층을 지지하려면 더 견고해야 하기 때문에
  • 엘리베이터의 난제로 인해 리프트 샤프트가 더 필요하게 됩니다.모든 사람이 맨 아래에 있고 모두 건물 하부를 통과하여 위층으로 올라가야 합니다.
  • 빌딩 서비스 – 전원과 물은 건물 아래쪽으로부터 진입하여 위층으로 올라가기 위해 낮은 층을 통과해야 합니다.

저층 구조에서 지원실(냉장고, 변압기, 보일러, 펌프 및 공기 조절 장치)은 임대 가치가 낮은 지하실이나 지붕 공간에 설치할 수 있습니다.그러나 이 발전소가 서비스하는 지역에서 얼마나 멀리 위치할 수 있는지에 대한 제한이 있습니다.멀리 떨어져 있을수록 이 공장의 덕트 및 파이프용 라이저는 더 커지고, 이 라이저는 더 많은 플로어 면적을 차지합니다.실제로 이는 고층 건물에서 이 발전소가 건물 위쪽으로 간격을 두고 '발전소 수준'에 위치한다는 것을 의미한다.

운용 에너지

건물 부문은 온실 가스 배출의 약 50%를 차지하며, 운영 에너지는 건물 관련 에너지 [83]사용의 80-90%를 차지한다.운용 에너지 사용은 내부와 외부 사이의 전도 크기, 침투 공기로부터의 대류 및 유리를 통한 방사선의 영향을 받는다.이러한 요인이 운용 에너지에 영향을 미치는 정도는 초고층 건물의 높이가 증가할수록 풍속이 증가하고 고도가 [83]증가할수록 건구 온도가 감소하는 초고층 건물의 미세 기후에 따라 달라진다.예를 들어 1.5m에서 284m로 이동할 때 건구 온도가 1.85Co 낮아진 반면 풍속은 초속 2.46m에서 초속 7.75m로 높아져 뉴욕의 프리덤타워에 비해 여름철 냉방량이 2.4% 감소했다.그러나, 같은 건물의 경우 높은 고도에서 음영이 부족하여 연간 에너지 사용 강도가 9.26% 더 높았고, 이는 나머지 기간 동안 냉각 부하를 증가시켰으며, 온도, 바람, 음영 및 반사 효과의 조합으로 인해 연간 에너지 사용이 총 13.13% 증가하였다.의 [84]경향2013년 Leung과 Ray가 수행한 연구에서 0~9층 구조물의 평균 에너지 사용 강도는 약 80kBtu/ft/yr인 반면 50층 이상 구조물의 에너지 사용 강도는 약 117kBtu/ft/yr인 것으로 나타났다.중간 높이가 에너지 사용 강도에 미치는 영향을 보려면 그림 1을 참조하십시오.30-39층에 걸쳐 에너지 사용 강도가 약간 감소하는 것은 난방, 냉각 및 물 분배 시스템 내 압력이 40-49층 사이에서 수평이 되고 더 높은 층의 미세 기후로 인한 에너지 절약을 [85]확인할 수 있기 때문이다.데이터에는 차이가 있어 동일한 정보를 조사하지만 더 높은 빌딩에 대한 다른 연구가 필요하다.

엘리베이터

고층 건물의 운영 에너지 증가의 일부는 엘리베이터의 사용과 관련이 있습니다. 왜냐하면 건물의 높이가 증가함에 따라 이동 거리 및 이동 속도가 증가하기 때문입니다.고층 건물에서 소비되는 총 에너지의 5~25%가 엘리베이터 사용에서 발생한다.건물의 높이가 높아질수록 드래그 [86]및 마찰 손실이 커지기 때문에 효율이 떨어집니다.

내장 에너지

초고층 빌딩의 건설과 관련된 내장 에너지는 사용된 재료에 따라 달라진다.내장 에너지는 물질의 단위당 정량화됩니다.초고층 빌딩은 저층 빌딩보다 본질적으로 더 많은 층이 지어질수록 사용되는 재료가 증가하기 때문에 내장에너지가 더 높다.그림 2와 그림 3은 20~70층 건물의 층 유형별 단위 내장 에너지와 층 유형별 단위 내장 에너지를 비교한 것입니다.철골 콘크리트 바닥을 제외한 모든 층의 경우 60층 이후 단위 에너지가 감소하였으나 전 층을 고려할 때 높이에 대한 이중 의존으로 인해 기하급수적으로 증가하였다.첫 번째는 높이 상승이 재료 사용량의 증가로 이어지는 것과 두 번째는 건물의 구조적 용량을 증가시키기 위한 요소의 크기 증가로 이어지는 것 사이의 관계이다.건축 자재를 신중하게 선택하면 제시된 [87]범위 내에서 건설되는 층 수를 줄이지 않고 내장 에너지를 줄일 수 있습니다.

내장 탄소

내장 에너지와 유사하게, 건물의 내장 탄소는 건축을 위해 선택된 재료에 의존합니다.그림 4와 그림[where?] 5는 층수 증가에 따른 구조 유형별 총 내장 탄소 및 층수 증가에 따른 동일한 구조 유형에 대한 총 바닥 면적 평방미터당 내장 탄소이다.두 방법 모두 높이가 증가함에 따라 다시 증가하기 전에 가장 낮은 탄소가 존재하는 점을 보여줍니다.총 내장 탄소의 경우 구조 유형에 따라 다르지만, 약 40층 또는 약 60층입니다.총 바닥 면적의 평방미터에서 가장 낮은 내장 탄소는 40층,[88] 즉 약 70층에서 발견되었습니다.

대기 오염

도시 지역에서는 건물의 구성이 바람 패턴을 악화시키고 오염 물질의 불균일한 분산을 초래할 수 있다.대기 오염원을 둘러싼 건물의 높이가 높아지면 오염물질이 거의 없는 지역에서는 데드존과 핫스팟의 규모와 발생이 각각 증가했다.그림 6은 사례 1의 0.0315 단위에서 사례 2의 0.2 단위, 사례 3의 0.6 단위로 증가하는 건물 F의 높이를 나타낸다.이 과정은 빌딩 F의 높이가 높아질수록 오염물질의 분산은 감소하지만 빌딩 클러스터 내의 농도는 증가하는 것을 보여준다.속도장의 변동은 그림에서 [89]보듯이 높이 증가뿐만 아니라 새로운 건물의 건설에도 영향을 받을 수 있다.도시 중심부가 위쪽으로 계속 확장되면서 현재의 속도장은 도시 내의 높은 빌딩 근처에 오염된 공기를 계속 가둘 것입니다.특히, 주요 도시 내에서는, 공기 오염의 대부분이 자동차, 기차, 비행기, 보트 등 교통수단에서 비롯된다.도시의 무질서한 확산과 오염물질의 배출이 계속됨에 따라 대기 오염물질은 계속해서 도시 [90]중심지에 갇히게 될 것이다.다른 오염물질들은 다른 방식으로 인간의 건강에 해로울 수 있다.예를 들어, 자동차 배기가스와 발전으로 인한 미립자 물질은 천식, 기관지염, 암을 일으킬 수 있고, 자동차 엔진 연소 과정에서 발생하는 이산화질소는 신경학적 기능 장애와 [91]질식을 일으킬 수 있습니다.

LEED/녹색 건물 평가

2011년 이후 세계에서 가장 높고 큰 LEED Platinum 인증 건물인 Taipei 101.

다른 모든 건물과 마찬가지로 설계 프로세스 초기에 지속 가능한 설계 방법을 도입하기 위한 특별 조치를 취하면 에너지 및 환경 설계 리더십(LEED) 인증과 같은 녹색 건물 등급을 획득할 수 있습니다.통합 설계 접근법은 건물 전체에 긍정적인 영향을 미치는 설계 결정이 프로세스 시작 단계에서 이루어지도록 하는 데 매우 중요합니다.초고층 빌딩의 거대한 규모 때문에, 설계팀의 결정은 건물이 주변 지역사회에 미치는 영향, 공기와 물이 이동하는 방향에 미치는 영향, 그리고 건설 과정의 영향을 모두 고려해야 한다.빌딩의 [92]높이를 활용하는 초고층 빌딩의 건설에 사용할 수 있는 몇 가지 설계 방법이 있다.건물의 높이가 높아짐에 따라 존재하는 미세기후는 자연환기를 증가시키고 냉각부하를 감소시키며 채광을 증가시키기 위해 이용할 수 있다.따뜻한 공기가 위로 이동해 건물 내 공기의 이동을 증가시키는 스택 효과를 활용하면 자연환기를 높일 수 있다.스택 효과를 활용하는 경우, 스택 효과는 [93]화재의 심각성을 악화시킬 수 있기 때문에 건물은 화재 분리 기법을 설계하는 데 각별한 주의를 기울여야 한다.초고층 빌딩은 그 규모와 냉각 부하가 높은 일종의 사무실 건물로 사용되고 있다는 사실 때문에 내부적으로 지배적인 건물로 간주된다.풍속이 증가하고 건구 온도가 낮아지면서 상층에 발생하는 미세기후로 인해 열 엔벨로프를 통한 침투로 인해 냉각 부하가 자연히 감소합니다.높은 고도에서 자연적으로 차가운 온도를 이용함으로써 고층 빌딩은 수동적으로 냉각 부하를 줄일 수 있습니다.이 주장의 다른 측면은 다른 건물에 의한 높은 고도에서 음영이 부족하기 때문에 태양열 발생은 건물의 낮은 끝의 층보다 높은 층에서 더 클 것이다.냉각 부하를 [85]증가시키지 않고 온열 쾌적함을 보장하기 위해 과열 기간 동안 상부 바닥의 햇빛을 차단하기 위해 특별한 조치를 취해야 합니다.

초고층 빌딩의 역사

주요 기사:세계에서 가장 높은 빌딩의 역사, 가장 높은 빌딩의 목록, 그리고 가장 높은 빌딩과 구조물 목록

20세기 초 뉴욕은 보아츠 건축 운동의 중심지였고, 스탠포드 화이트, 카레, 헤이스팅스 같은 위대한 건축가들의 재능을 끌어모았습니다.세기가 지나면서 더 나은 건축과 공학 기술을 이용할 수 있게 되면서, 뉴욕시와 시카고는 세계에서 가장 높은 빌딩 경쟁의 중심지가 되었다.각 도시의 놀라운 스카이라인은 20세기 건축의 상징인 수많은 다양한 고층 건물들로 구성되어 있습니다.

  • 1857년 [94]3월 23일, 맨하탄의 E. V. Hauhwout 빌딩은 승객용 엘리베이터를 성공적으로 설치한 최초의 건물이었다.
  • 맨하탄의 에퀴터블 라이프 빌딩은 승객용 [95][96]엘리베이터를 갖춘 최초의 사무실 건물이었다.
  • 1884년에 지어진 시카고의 Home Insurance Building은 강철 [97]골격을 가진 최초의 고층 건물이었다.
  • 뉴욕시 Lower Manhattan에 있는 기존 건물을 확장한 싱어 빌딩은 1908년에 완공되었을 때 세계에서 가장 높은 건물이었다.Ernest Flagg에 [98]의해 디자인된,[99] 그것은 612피트 (187미터) 높이였다.
  • 매디슨 스퀘어 파크 건너편에 있는 메트로폴리탄 생명 보험 회사 타워는 1909년에 완공되었을 때 세계에서 가장 높은 건물이었습니다.그것은 나폴레옹 르브룬 & 송의 건축 회사에 의해 설계되었으며 높이가 [100]210m였다.
  • 뉴욕 시청이 내려다보이는 신고딕 양식의 "상업 성당"인 울워스 빌딩은 카스 길버트에 의해 설계되었다.792피트(241m)의 높이로 1913년 완공되자마자 세계에서 가장 높은 건물이 되었으며 1930년까지 [101]존속했다.
  • H. 크레이그 세브란스에 의해 디자인된 71층, 927피트 (283m)의 네오 고딕 타워인 40 월스트리트는 1930년 [102][103]5월 한 달 동안 세계에서 가장 높은 빌딩이었다.
  • 뉴욕의 크라이슬러 빌딩은 1930년 5월 말 1,046 피트 (319 미터)[104]에 이르러 세계에서 가장 높은 빌딩으로 선두를 달렸다.벽돌로 [105]만든 외관을 가진 아트 데코 스타일의 걸작인 윌리엄 반 알렌에 의해 디자인된 크라이슬러 빌딩은 오늘날까지도 [106]뉴욕 사람들이 가장 좋아하는 건물이다.
  • 맨해튼 크라이슬러 남쪽 9개 거리에 있는 엠파이어 스테이트 빌딩은 1931년에 1,250피트(381미터)와 102층 높이에서 솟아올랐다.100층이 넘는 최초의 건물로 슈리브, 람, 하몬이 현대 아르데코 스타일로 설계한 뉴욕주의 별칭에서 따왔다.1951년에 추가된 안테나 돛대는 피너클 높이를 1,472피트(449m)로 높였고 1984년에는 1,454피트(443m)[107]로 낮췄다.
  • 세계무역센터는 1970년에 엠파이어 스테이트 빌딩을 공식적으로 능가했고 1973년에 완공되었으며, 두 개의 높은 탑과 여러 개의 작은 건물들로 구성되어 있다.짧은 기간 동안 두 개의 타워 중 첫 번째 타워는 두 번째 타워를 능가할 때까지 세계에서 가장 높은 빌딩이었다.완공 후, 2001년 9.11 테러로 건물이 파괴될 때까지 타워는 28년 동안 서 있었다.
  • 윌리스 타워는 1974년에 완공되었다.이 건물은 파즐루르 칸이 설계한 "다발 튜브" 구조 시스템을 사용한 최초의 건물이었다.1998년 페트로나스 타워에 의해 높이가 추월당했지만, 2010년 부르즈 칼리파가 모든 부문에서 그것을 능가할 때까지 일부 항목에서 가장 높았다.이것은 현재 미국에서 파괴된 무역 타워를 대체하기 위해 지어진 원 월드 트레이드 센터 다음으로 두 번째로 높은 건물이다.

1998년 말레이시아 쿠알라룸푸르에 페트로나스 트윈타워가 개장하면서 미국에서 다른 나라로 기록을 넘겼다.세계에서 가장 높은 빌딩의 기록은 2004년 대만 타이베이에서 타이베이 101이 문을 연 이후 아시아에 남아 있다.아랍에미리트 두바이의 부르즈 칼리파가 개관하면서 세계에서 가장 높은 건물과 가장 높은 독립형 건축물을 포함한 많은 건축 기록들이 중동으로 옮겨졌습니다.

이러한 지리적 변화는 초고층 빌딩 설계에 대한 접근 방식의 변화를 동반한다.20세기 대부분의 큰 건물들은 단순한 기하학적 형태를 취했다.이는 21세기 초 바우하우스 건축가에 의해 형성된 "국제 양식" 또는 모더니즘 철학을 반영했다.그 중 마지막인 1970년대에 세워진 뉴욕의 윌리스 타워와 세계무역센터 타워는 그 철학을 반영하고 있다.이후 10년 동안 취향이 바뀌었고, 새로운 고층 건물들은 포스트모더니즘적인 영향을 보이기 시작했다.설계에 대한 이러한 접근법은 기술적으로 현대적인 구조물을 만들 때 종종 수정되고 다시 해석되는 역사적 요소들을 활용합니다.페트로나스 트윈타워는 아시아의 탑 건축과 이슬람 기하학적 원리를 떠올리게 한다.타이베이 101도 마찬가지로 루이 문양과 같은 고대 모티브를 포함하고 있어 탑의 전통을 반영하고 있다.부르즈 칼리파는 이슬람 전통 예술에서 영감을 얻습니다.최근 몇 년 동안 건축가들은 세계 어느 지역에 세워져 있으면 집에 똑같이 보이지는 않지만 그들이 [citation needed]서 있는 곳에서 번성하는 문화를 반영하는 구조물을 만들고자 노력해왔다.

다음 목록은 꼭대기가 [108][failed verification]아니라 지붕의 높이를 측정합니다.보다 일반적인 측정 기준은 "가장 높은 건축 세부 사항"으로, 1996년에 지어진 페트로나스 타워를 포함했을 것입니다.

지었다. 건물 도시 나라 공식 높이 플로어 피너클 현황
1870 Equitable Life Building(에쿼티 라이프 빌딩) 뉴욕 시 미국 43 m 142피트 8 1912년 화재로 소실됨
1889 강당 건물 시카고 82미터 269 피트 17 106m 349피트 서 있는
1890 뉴욕 월드 빌딩 뉴욕 시 94 m 309 피트 20 106m 349피트 1955년 철거
1894 필라델피아 시청 필라델피아 155.8 m 511피트 9 167 m 548 피트 서 있는
1908 싱어 빌딩 뉴욕 시 187 m 612 피트 47 1968년 철거
1909 메트 라이프 타워 213m 700피트 50 서 있는
1913 울워스 빌딩 241 m 792피트 57 서 있는
1930 40 월 스트리트 282 m 925피트 70 283m 927 피트 서 있는
1930 크라이슬러 빌딩 319m 1,046 피트 77 319m 1,046 피트 서 있는
1931 엠파이어 스테이트 빌딩 381m 1,250 피트 102 443 m 1,454 피트 서 있는
1972 세계무역센터(북쪽 타워) 417 m 1,368 피트 110 526.8 m 1,728 피트 2001년 9·11 테러로 파괴됨
1974 윌리스 타워(구 시어스 타워) 시카고 442 m 1,450 피트 110 527.3 m 1,729 피트 서 있는
1998 페트로나스 타워스 쿠알라룸푸르 말레이시아 452 m 1,482 피트 88 452 m 1,483 피트 서 있는
2004 타이베이 101 타이페이 대만 508 m 1,667 피트 101 508.2 m 1,667 피트 서 있는
2010 부르즈 칼리파 두바이 아랍에미리트 828 m 2,717 피트 163 829.8 m 2,722 피트 서 있는

갤러리

  • The original 1 World Trade Center was the world's tallest building from 1971 to 1973

    최초의 1 세계무역센터는 1971년부터 1973년까지 세계에서 가장 높은 건물이었다

  • The Willis Tower in Chicago was the world's tallest building from 1974 to 1998

    시카고의 윌리스 타워는 1974년부터 1998년까지 세계에서 가장 높은 빌딩이었다

  • The Petronas Towers in Kuala Lumpur were the tallest from 1998 to 2004.

    쿠알라룸푸르에 있는 페트로나스 타워는 1998년부터 2004년까지 가장 높았다.

  • Taipei 101, the world's tallest skyscraper from 2004 to 2010, was the first to exceed the 500-m mark.

    2004년부터 2010년까지 세계에서 가장 높은 초고층 빌딩인 타이베이 101이 처음으로 500m를 넘어섰다.

장래의 전개

다음 항목도 참조하십시오.선견지명이 있는 고층 건물 및 구조물 목록 및 미래 초고층 건물 목록

쿠웨이트의 부르즈 무바라크 알 카비르와 바쿠의 아제르바이잔 타워를 포함한 이러한 건물들에 대한 제안들이 제시되었다.킬로미터 이상의 구조물은 결국 새로운 건축 [109]범주에 넣을 수 있는 건축상의 문제를 제시합니다.건설 중에 있고 높이가 1킬로미터가 넘을 것으로 계획된 첫 번째 건물은 제다 타워이다.

목조

주요 기사:마천루 목록

여러 개의 목조 고층 빌딩 디자인이 설계되고 지어졌습니다.'나무' 또는 '나무'로 알려진 노르웨이 베르겐의 14층짜리 주택 프로젝트는 2015년 [110]말에 완공되었을 때 세계에서 가장 높은 목조 아파트 블록이 되었다.트리의 기록은 2016년 [111]9월에 완공되었을 때 캐나다 브리티시컬럼비아 대학의 18층짜리 나무 기숙사인 브록 커먼스에 의해 가려졌다.

40층 높이의 주거용 건물 '트래토펜'은 건축가 안데르스 베렌손에 [112]의해 스웨덴 스톡홀름에 지어질 것을 제안했다.Trétopen은 스톡홀름에서 가장 높은 빌딩이 될 것이지만,[113] 당장 건설을 시작할 계획은 없습니다.현재 계획되어 있는 가장 높은 목조 마천루는 도쿄에 있는 70층짜리 W350프로젝트로, [114]2041년 설립 350주년을 기념하기 위해 일본 목제품 회사인 스미토모 임업에 의해 지어졌다.80층 높이의 목조 고층 건물인 리버 비치 타워는 건축가 퍼킨스 + 윌과 캠브리지 대학으로 구성된 팀에 의해 제안되었다.일리노이 주 시카고의 시카고 강둑에 있는 리버 비치 타워는 10층이 [115][114]더 있음에도 불구하고 W350 프로젝트보다 348피트 더 짧을 것이다.

목조 초고층 빌딩은 건물 탄소 배출량을 60–75% 줄일 뿐만 아니라 동등한 철근 콘크리트 구조의 무게의 약 4분의 1로 추정된다.건물은 나무 구조물에 [116]더 높은 강성과 강도를 주는 크로스 라미네이트 목재(CLT)를 사용하여 설계되었습니다.CLT 패널은 프리패브릭이므로 구축 [117]시간을 절약할 수 있습니다.

「」도 .

메모들

레퍼런스

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