[WILLIS TOWER]시카고 윌리스 타워(고 시어스 타워)▶건축 개요완공연도 : 1973년공사기간 : 1970년 8월 – 1973년 3월설계사 : S.O.M (Skidmore, Owings and Merrill)시공사 : S.O.M (Fazlur Khan)높이 : 총 높이 (443m), (건물 높이 417m, 첨탑 높이 (26m))층수 : 지상 110층, 지하 3층건물 용도 : 사무용 빌딩구조형식 : 묶음 튜브 구조형식의 철골조 건물▶건축 배경1960년대 말 년간 순수익이 450,000,000 달러이며 직원이 355,000명으로 많은 발전이 있었던 큰 회사였다. 이로 인해 많은 직원들은 대형 오피스 공간이 필요했다.이러한 윌리스 타워를 SOM 회사의 건축가 Skidmore, Owings and Merrill 와 시공사 Fazlur Khanrk 가 함께담당하여 묶음 튜브 구조 형식으로 디자인하고 시공하여 완공했다.윌리스 건축물은 1974 - 1997년까지 세계에서 가장 높은 건물이었다. 그리고 2009년에 영국계 보험사 윌리스 그룹은 건물의 일부를 임대, 건물주의 합의 하에 그 해 7월에 빌딩 이름을 윌리스 타워로 명칭을 바꾸었다.▶건축물 구조윌리스 타워는 묶음 튜브 구조으로 이루어진 철골조 건축물이다.상층부로 올라가면서 단형이 좁아지는 셋백 형태를 취하고 있다.9개의 스퀘어 구조의 묶음 튜브 구조 형식의 디자인되어 50층 2개, 66층 2개, 90층 3개와 110층 높이의 나머지 2개로 이루어져 있다.▶건축계획적 특징평면계획넓고 큰 평면과 건물의 세입자들을 위한 소규모 평면이라는 다양한 평면에 대한 요구들을 만족시키기 위해서 건물의 평면을 단형 후퇴시키는 방법을 선택했다. 이러한 단형 후퇴형의 평면계획은 사용자에게서 요구되는 다양한 크기와 형태의 평면에 대한 욕구를 충족시키는데 아주 좋은 해결방안이 되었다.하지만 이러한 방법은 자유로운 평면계획에는 장애요소가 된다.입면계획공사의 1/2정도가 완성이 되었을 때 하부층의 마감 공사가 시작되었었다. 이때 고층건축물들이 외형적으로 획일화되는 것을 최소화하고 시각적으로 근대적인 단순미를 표현하기 위해서 내구성과 건축물 중량의 경량화를 위해 검은색 양극 산화 처리된 알루미늄 외관에 청동색 검은색 선으로 사용했고 이로 인해 디자인적으로 튜브를 강조했다.큰 창문으로 자연광과 조망을 최대한 활용할 수 있게 했다.▶건축 구조적 특징윌리스 타워는 묶음 튜브구조로 이루어진 철골조 건물이다. 상층부로 올라가면서 단의 형태로 좁아지는 셋백 형태를 취하고 있다. 또한 업무 시설의 수직 집중화로 주변 주거시설과도 연계할 수 있도록 설계되어 있다.모듈러 튜브시스템을 사용하면서 경제성을 획득하였다. 그리고 모듈들은 두개의 다이어프램을 구성하여 공통된 내부기둥을 갖는다. 건물을 두개의 방향으로 삼분화하여 구조물의 강성을 높인다.▶모듈러 구조윌리스 타워의 묶음 튜브 구조는 모듈러 구조 중 하나이 다.모듈러 구조는 수평하중의 대부분을 개구부가 최소화된 건물의 외곽구조가 저항하게 하는 것이다, 즉 건물 전체가 지상으로부터 솟은 속이 빈상자형 캔틸레버 보인 튜브를 사용함으로써 건물의 전체 폭이 수평하중에 대하여 유효폭이 되어 구조물의 휨강성을 최대화한 초고층건물 구조방식이다.모듈러 구조는 S.O.M. 의 Fazlur Khan에 의해 제안된 구조방식으로, 단위면적당 사용되는 구조재료의 양이 다른 초고층 구조방식에 비하여 매우 경제적인 것으로 알려져, 최근 많은 초고층건물의 구조방식에 널리 사용되고 있다.구조적으로만 보면 건물의 외곽이 폐쇄된 굴뚝과 같은 형태의 튜브가 가장 좋으나, 건물의 용도상 그럴 수는 없으므로 최소한의 개구부만을 두어 외곽골조를 형성시켜야만 건물 전체가 하나의 튜브와 같은 거동을 할 수 있다.튜브 구조의 장점횡력 저항 구조체가 외주에 있어서 건물의 전체 폭이 모멘트에 저항하는 유효 축 역할을 함으로써 경제적인 구조방식이 될 수 있다.내부구조는 연직하중만을 지지하면 되기 때문에 내부기둥뿐만 아니라 보의 배치가 자유로움으로 인해 유연성있는 설계가 가능하다튜브를 이루는 구조체를 전체층에 동일하게 하면 시공에 있어서 일관성과 반복성이 유지되기 때문에 시공이 간편해진다.모듈러 구조는 종류에 따라 외부 튜브만으로 모든 수평하중에 저항할 수 있으며, 경우에 따라서는 외부 튜브 안에 전단벽, 가새, 내부튜브, 강접골조 등의 보강구조를 별도로 추가하여 수평력에 대한 강성을 증가시키기도 하고, 독립된 튜브들을 전체적으로 묶거나 모듈화하여 큰 수평강성을 구성하기도 한다.▶묶음 모듈러 구조묶은 모듈러 구조(Bundled Tube Systems)는 묶음튜브 원리나 모듈튜브 원리를 이용하여 각각 독립적인 강성을 가진 튜브들을 내부의 십자형 다이아프램으로 연결하여 외부골조튜브를 보강한 형태로, 모듈 튜블러 구조 또는 다중 튜블러 구조라고 한다.묶은 모듈러 구조는 골조형 모듈러 구조의 전단변형을 최소화하기 위해서 구조평면 중간 부분에 횡력과 평행한 방향으로 몇 개의 튜브 구조체를 넣어 횡력을 지지하는 구조방식으로, 평면 내부에서 전단력이 전달될 수 있는 통로가 생기므로 전단지연현상이 크게 개선될 수 있다.묶은 모듈러 구조의 전단변형층 당 넓은 바닥면적을 가지는 고층건물에서는 외주부 기둥 수가 전체 기둥 수에 비하여 상당히 적으므로, 이런 건물에서는 단일 골조형 튜블러 구조방식을 적용할 경우 내부기둥의 수평하중에 대한 참여도가 없어 내부기둥의 효율성이 상실된다. 따라서 내부기둥을 횡력저항요소로 이용할 수 있는 묶음 튜블러 구조는 경제성을 가지게 된다.개개의 튜브들은 독립적으로 강성을 가지고 있으므로 전체적으로는 묶여져 있으나, 어떤 층에서는 불연속으로 계획할 수 있으며 매우 넓은 내부공간을 얻을 수 있다.내부 다이아프램은 거대한 수직 캔틸레버 보의 웨브처럼 작용하여 전단력을 저항하기 때문에 전단지연현상을 최소화하며 휨에 대한 강성도 증가시킨다.바닥슬래브의 강한 면내 다이아프램 역할로 인하여 내부웨브골조와 외곽벽체골조의 변형이 동일하게 발생하며, 각각의 횡변형 강성에 따라 전단력이 분배되므로 웨브골조의 강성을 증가시켜 구조체의 효율성을 증가시킬 수 있다.▶철골구조윌리스 타워의 철골구조철골구조란 건축물의 뼈대로 쓰이는 구조재로 여러가지 종류의 철강재료를 이용하고 볼트, 용접등의 방법으로 조립하는 구조이다.
