(LUẬN ÁN TIẾN SĨ) Không gian lánh nạn trong kiến trúc nhà siêu cao tầng ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRẦN PHƢƠNG MAI KHÔNG GIAN LÁNH NẠN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH KIẾN TRÚC Hà Nội – Năm 2022 an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRẦN PHƢƠNG MAI KHÔNG GIAN LÁNH NẠN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: KIẾN TRÚC MÃ SỐ: 9580101 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS DỖN MINH KHƠI Hà Nội – Năm 2022 an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quan tâm giúp đỡ Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Kiến trúc Hà Nội, chuyên gia, nhà khoa học, Khoa Sau Đại học, Khoa Kiến trúc đơn vị trực thuộc Trƣờng tạo điều kiện cho Tơi hồn thành Luận án Tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc hƣớng dẫn tận tình Ngƣời hƣớng dẫn khoa học cho tôi, định hƣớng giúp đỡ động viên tơi suốt q trình thực Luận án Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới gia đình, anh chị em đồng nghiệp, bạn bè ủng hộ, động viên chia sẻ, giúp đỡ đƣờng nghiên cứu hoàn thành Luận án Trần Phƣơng Mai Hà Nội, năm 2022 an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết đƣợc trình bày Luận án trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Trần Phƣơng Mai an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo iii GIỚI THIỆU CHUNG An tồn ngƣời có cố chủ quan khách quan xảy vấn đề quan trọng an toàn sức khỏe sinh mạng ngƣời Đối với nhà cao tầng siêu cao tầng, việc di chuyển từ tầng cao xuống mặt đất việc khó khả thi ngƣời yếu thế, ngƣời khuyết tật, ngƣời bệnh chí ngƣời khỏe mạnh phải di chuyển quãng đƣờng dài từ độ cao hàng chục, hàng trăm mét xuống mặt đất Cần có khu vực an toàn nhà siêu cao tầng để ngƣời lánh tạm trƣớc di chuyển xuống mặt đất, lánh tạm chờ lực lƣợng cứu nạn cứu hộ tới giải cứu phƣơng tiện cứu hộ chuyên dụng Khu vực an tồn cần đƣợc tính tốn diện tích đủ để cung cấp chỗ lánh nạn cho số cƣ dân sinh sống tòa nhà, khu vực lánh nạn phân bổ theo số tầng cao phù hợp với di chuyển ngƣời tầng cao khác tòa nhà Khu vực lánh nạn tầng, gian kết hợp với hệ thống thang thoát ngƣời khu kỹ thuật tòa nhà, phải đảm bảo ngƣời tới khu vực đƣợc an toàn khoảng thời gian theo quy định tính tốn ngƣời Khơng gian lánh nạn cần đƣợc nghiên cứu cho phù hợp với điều kiện kinh tế, khí hậu, văn hóa lối sống ngƣời Việt Nam Tuân thủ Quy chuẩn Tiêu chuẩn hành nhƣng tạo lợi ích cho chủ đầu tƣ cƣ dân sinh sống tòa nhà Biến khơng gian lánh nạn an tồn có cố thành khơng gian hữu ích quen thuộc cho cƣ dân Tạo hứng khởi cho kiến trúc sƣ nhà thiết kế thị hình thái thị đại hài hịa thiên nhiên, cảnh quan xanh kết nối theo chiều thẳng đứng với xanh mặt đất Luận án xin đƣợc đóng góp số đề xuất giải pháp tổ chức không gian lánh nạn tiêu chí đánh giá hiệu khơng gian lánh nạn kết hợp tiện ích khác kiến trúc nhà siêu cao tầng Việt Nam an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC BẢNG xi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đối tƣợng, phạm vi giới hạn nghiên cứu Mục đích mục tiêu nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu .3 Những đóng góp luận án Các khái niệm sử dụng luận án Cấu trúc nội dung luận án NỘI DUNG Chƣơng TỔNG QUAN TỔ CHỨC KHÔNG GIAN LÁNH NẠN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SIÊU CAO TẦNG 1.1 Thực trạng tổ chức khơng gian lánh nạn tịa nhà siêu cao tầng Thế Giới Việt Nam 1.1.1 Thực trạng xây dựng nhà siêu cao tầng giới 10 1.1.2 Thực trạng xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam 24 1.1.3 Tổng quan không gian lánh nạn tòa nhà siêu cao tầng Việt Nam 35 1.1.4 Thực trạng vụ cháy liên quan đến thoát nạn 38 1.1.4.1 Cháy hộ tầng 65 Marina Bay - Singapore 38 1.1.4.2 Cháy tòa Trung tâm thương mại Thế giới WTC – Hoa Kỳ 39 1.2 Tình hình nghiên cứu tổ chức không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng Thế giới 39 1.2.1 Những vấn đề Thế giới Việt Nam nghiên cứu không gian lánh nạn 39 1.2.1.1 Diễn đàn trao đổi an toàn cháy Việt Nam 39 1.2.1.2 Hội thảo Quốc tế an toàn cháy Châu Á 40 1.2.2 Tham khảo tiêu chuẩn số nƣớc Thế giới không gian lánh nạn 41 1.3 Những vấn đề cần nghiên cứu luận án .45 Chƣơng CƠ SỞ KHOA HỌC TỔ CHỨC KHÔNG GIAN LÁNH NẠN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM 47 2.1 Cơ sở pháp lý 47 an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo v 2.1.1 Quy chuẩn 06 TC liên quan đến việc tổ chức không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng Việt Nam 47 2.1.2 Nhận xét Quy chuẩn QCVN 06-2020, bổ sung KGLN QC 06 sửa đổi 49 2.2 Cơ sở lý luận 52 2.2.1 Tính chất lý hóa tƣợng cháy nổ xảy cơng trình nói chung nhà siêu cao tầng nói riêng 53 2.2.2 Xu hƣớng giải pháp Thế giới thiết kế nhà siêu cao tầng tầng lánh nạn 53 2.2.2.1 Phân loại hình thái kiến trúc nhà siêu cao tầng 56 2.2.2.2 Yếu tố Công KGLN 60 2.2.2.3 Phân loại không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng 67 2.2.3 Hệ thống khơng gian hiểm, lối thoát hiểm 68 2.2.4 Cơ sở kỹ thuật công nghệ 68 2.2.4.1 Kết cấu - Vật liệu [19] 68 2.2.4.2 Trang thiết bị kỹ thuật - Thơng gió chiếu sáng 68 2.2.4.3 Tầm quan trọng chữa cháy chỗ thiết bị hỗ trợ thoát hiểm: 78 2.3 Các yếu tố tác động tới KGLN nhà SCT 81 2.3.1 Điều kiện tự nhiên Việt Nam 81 2.3.1.1 Khí hậu phân vùng khí hậu xây dựng Việt Nam 81 2.3.1.2 Ảnh hưởng biến đổi khí hậu Việt nam 84 2.3.2 Điều kiện kinh tế thị trƣờng bất động sản 86 2.3.3 Cơ sở Văn hóa xã hội 89 Chƣơng MƠ HÌNH VÀ GIẢI PHÁP TỔ CHỨC KHÔNG GIAN LÁNH NẠN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM 95 3.1 Quan điểm, mục tiêu tổ chức không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng 95 3.1.1 Quan điểm tổ chức không gian lánh nạn kiến trúc nhà siêu cao tầng 95 3.1.2 Mục tiêu đề xuất tổ chức không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng 95 3.2 Nguyên tắc thiết kế không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng Việt Nam 96 3.2.1 Nguyên tắc an toàn 96 3.2.2 Nguyên tắc kỹ thuật 97 3.2.3 Nguyên tắc đa chức 97 3.2.4 Nguyên tắc dựa tính tốn xây dựng kịch ngƣời 98 3.3 Hệ thống hóa phƣơng pháp thiết kế không gian lánh nạn theo kinh nghiệm nƣớc 100 3.3.1 Phân vùng lánh nạn theo chiều dọc đảm bảo tính an tồn liên tục hoạt động tòa nhà 100 3.3.1.1 Tại Nhật Bản 100 3.3.1.2 Tại Trung Quốc: 105 3.3.2 Thiết kế KGLN nhƣ điểm dừng thang thoát hiểm hỗ trợ đối tƣợng yếu 106 3.3.2.1 Tại Hồng Kông: 106 3.3.2.2 .Tại Singapore: 107 an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo vi 3.3.3 Thiết kế KGLN tích hợp với tầng kỹ thuật 107 3.3.4 Thiết kế KGLN theo hƣớng phân tán 108 3.3.4.1 Phân tán tầng thứ 108 3.3.4.2 Phân tán tầng 110 3.3.5 Bài học việc tính tốn ngƣời nhà siêu cao tầng số nƣớc Thế giới [49,55] 110 3.3.5.1 Yếu tố kiến trúc 110 3.3.5.2 Yếu tố người 111 3.4 Đề xuất mơ hình KGLN tích hợp chức tiện ích kiến trúc nhà SCT VN 114 3.4.1 Mơ hình KGLN xanh 114 3.4.2 Không gian lánh nạn kết hợp tầng kỹ thuật (MEP) 120 3.4.3 Mơ hình tổ chức KGLN với hình thái kiến trúc mặt ngồi NSCT 122 3.5 Đề xuất giải pháp tổ chức KGLN nhà SCT VN 124 3.5.1 Giải pháp KGLN xanh 124 3.5.2 Giải pháp KGLN tập trung nhà 128 3.5.3 Giải pháp KGLN phân tán nhà 132 3.6 Đề xuất tiêu chí đánh giá tổ chức KGLN tòa nhà siêu cao tầng Việt Nam .135 3.6.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá KGLN 136 3.6.2 Ứng dụng vào tòa nhà SCT điển hình 138 3.7 Bàn luận 140 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 143 Kết luận 143 Kiến nghị 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 CÁC TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 145 CÁC TÀI LIỆU TIẾNG NƢỚC NGOÀI 148 BÀI BÁO KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 153 PHỤ LỤC PL-1 PHỤ LỤC PL-12 PHỤ LỤC PL-24 an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên đầy đủ Chữ viết tắt ATC AT BXD BĐS CNCH CCCT GLN KGLN KT-CN KTS KTX NSCT PCCC QCVN SCT TCXD TCTK TLN An toàn cháy An toàn Bộ Xây dựng Bất động sản Cứu nạn cứu hộ Chung cƣ cao tầng Gian lánh nạn Không gian lánh nạn Kỹ thuật – Công nghệ Kiến trúc sƣ Kiến trúc xanh Nhà siêu cao tầng Phòng cháy chữa cháy Quy chuẩn Việt Nam Siêu cao tầng Tiêu chuẩn xây dựng Tiêu chuẩn thiết kế Tầng lánh nạn an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo viii DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Cháy tịa nhà Park Spring, 38 Hình 1-2: Cháy tòa nhà Carina, 38 Hình 1-3: Cháy chung cƣ Golden Westlake Hồ Tây, Hà Nội 38 Hình 1-4: Cháy tịa nhà Bắc Hà- Fodaco,Hà Nội 38 Hình 1-5: Tham khảo tiêu chuẩn tầng lánh nạn Thế giới 42 Hình 1-6: Sơ đồ hƣớng ngƣời nhà cao tầng 44 Hình 1-7: Sử dụng thay máy an tồn chống cháy kết hợp với vùng lánh nạn 45 Hình 2-1: Yếu tố tác động đến thiết kế kiến trúc tầng lánh nạn 52 Hình 2-2: Thành phố Vĩnh hằng, Ln đơn, Vƣơng quốc Anh 54 Hình 2-3: SOL Forest Ecopark, Hƣng Yên, Việt Nam 54 Hình 2-4: Thành phố Tháp, Thƣợng Hải, Trung Quốc 55 Hình 2-5: Sơ đồ xây dựng mơ hình tầng lánh nạn trung gian cho văn phịng 62 Hình 2-6: Sơ đồ giao thơng văn phịng có tầng lánh nạn trung gian 63 Hình 2-7: Tịa nhà Abeno Harukas, Osaka, Nhật Bản 67 Hình 2-8: Cơng trình quy mơ vừa dùng hệ thống báo cháy - loop 71 Hình 2-9: Cơng trình quy mơ lớn phải dùng hệ thống báo cháy 10 loop 71 Hình 2-10: Các hệ thống báo cháy, chữa cháy tòa nhà 72 Hình 2-11: Chng báo cháy 73 Hình 2-12: Nút ấn báo cháy 73 Hình 2-13: Bình chữa cháy 76 Hình 2-14: Đầu phun Sprinkler chữa cháy 77 Hình 2-15: Hệ thống chữa cháy tự động nƣớc, ngăn 77 Hình 2-16: Hệ thống chữa cháy tự động khí, bọt 77 Hình 2-17: Trƣợt máng 78 Hình 2-18: Tăng tốc làm chậm máng (1), kích hoạt máng (2, 3) 79 Hình 2-19: Sơ tán dây treo 80 Hình 2-20: Xây dựng tòa nhà AMP Sydney, Úc 80 Hình 2-21: Sân đỗ máy bay trực thăng khách sạn Burj Al Arab, Dubai 81 Hình 3-1: Nguyên tắc bố trí mặt khơng gian lánh nạn 97 Hình 3-2: Sơ đồ khái niệm biện pháp toàn diện để hoạt động kinh doanh liên tục an toàn cháy nổ sau trận động đất lớn sử dụng tầng lánh nạn trung gian 104 Hình 3-3:Sử dụng tầng lánh nạn Jin Mao Tower (năm 1999) 105 an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-21 Đối với buồng thang bộ, cửa vào phải có cấu tự đóng khe cửa phải đƣợc chèn kín Các cửa buồng thang mở trực tiếp cho phép khơng có cấu tự đóng khơng cần chèn kín khe cửa Ngoại trừ trƣờng hợp đƣợc quy định riêng, cửa buồng thang phải đảm bảo cửa ngăn cháy loại nhà có bậc chịu lửa I, II; loại nhà có bậc chịu lửa III, IV; loại nhà có bậc chịu lửa V Ngồi quy định đƣợc nói riêng, cửa lối nạn từ hành lang tầng vào buồng thang phục vụ từ 04 tầng nhà trở lên (ngoại trừ nhà phục vụ mục đích giam giữ, cải tạo) phải đảm bảo: - Tất khóa điện lắp cửa phải tự động mở hệ thống báo cháy tự động tịa nhà bị kích hoạt Ngay điện khóa điện phải tự động mở - Ngƣời sử dụng buồng thang ln quay trở lại phía nhà qua cửa vừa qua qua điểm bố trí cửa quay trở lại phía nhà - Bố trí trƣớc điểm quay trở lại phía nhà theo nguyên tắc cánh cửa đƣợc phép ngăn cản việc quay trở lại phía nhà đáp ứng tất yêu cầu sau: + Có khơng hai tầng, khỏi buồng thang để đến lối nạn khác + Có khơng q tầng nằm tầng nhà khói buồng thang để đến lối thoát nạn khác + Việc quay trở lại phía nhà phải thực đƣợc tầng tầng dƣới liền kề với tầng đƣợc phục vụ buồng thang thoát nạn tầng cho phép đến lối thoát nạn khác + Các cửa cho phép quay trở lại phía nhà phải đƣợc đánh dấu mặt cửa phía buồng thang dịng chữ “Cửa vào nhà” với chiều cao chữ 50 mm, chiều cao bố trí khơng thấp 1,2 m không cao 1,8 m an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-22 + Các cửa khơng cho phép quay trở lại phía nhà phải có thơng báo mặt cửa phía buồng thang để nhận biết đƣợc vị trí cửa quay trở lại phía nhà lối nạn gần theo hƣớng di chuyển CHÚ THÍCH: Đối với cửa khơng cho phép quay trở lại phía nhà, mặt cửa phía hành lang nhà (ngồi buồng thang) nên có biển cảnh báo ngƣời sử dụng khơng thể quay trở lại phía nhà đƣợc họ qua cửa + Các lối khơng thoả mãn yêu cầu lối thoát nạn đƣợc xem lối khẩn cấp để tăng thêm mức độ an toàn cho ngƣời có cháy Các lối khẩn cấp khơng đƣợc đƣa vào tính tốn nạn cháy + Ngồi trƣờng hợp nêu 3.2.12, lối khẩn cấp cịn gồm có: a) Lối ban cơng lơgia, mà có khoảng tƣờng đặc với chiều rộng khơng nhỏ 1,2 m tính từ mép ban cơng (lơgia) tới cửa sổ (hay cửa lắp kính) không nhỏ 1,6 m ô cửa kính mở ban cơng (lơgia) b) Lối dẫn vào lối chuyển tiếp hở (cầu vƣợt) dẫn tiếp đến đơn nguyên liền kề nhà nhóm F1.3 đến khoang cháy liền kề Lối chuyển tiếp phải có chiều rộng khơng nhỏ 0,6 m c) Lối ban công lôgia, mà có trang bị thang bên ngồi nối ban công lôgia theo tầng d) Lối bên ngồi trực tiếp từ gian phịng có cao trình sàn hồn thiện khơng thấp âm 4,5 m không cao 5,0 m qua cửa sổ cửa có kích thƣớc khơng nhỏ 0,75 m x 1,5 m, nhƣ qua cửa nắp có kích thƣớc không nhỏ 0,6 m x 0,8 m; lối phải đƣợc trang bị thang leo; độ dốc thang leo không quy định e) Lối mái nhà có bậc chịu lửa I, II III thuộc cấp S0 S1 qua cửa sổ, cửa cửa nắp với kích thƣớc thang leo đƣợc quy định nhƣ mục d) + Trong tầng kỹ thuật cho phép bố trí lối nạn với chiều cao không nhỏ 1,8 m Từ tầng kỹ thuật dùng để đặt mạng kỹ thuật cơng trình (đƣờng ống, đƣờng dây, ) cho phép bố trí lối khẩn cấp qua cửa với kích thƣớc khơng an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-23 nhỏ 0,75 m x 1,5 m qua cửa nắp với kích thƣớc khơng nhỏ 0,6 m x 0,8 m mà khơng cần bố trí lối nạn Khi tầng kỹ thuật có diện tích tới 300 m2 cho phép bố trí lối nạn, cịn diện tích nhỏ 000 m2 phải bố trí thêm khơng lối nạn Trong tầng kỹ thuật hầm lối phải đƣợc ngăn cách với lối khác nhà dẫn trực tiếp bên an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-24 PHỤ LỤC Trong thiết kế nhà cao tầng, để đạt tới giải pháp kết cấu hợp lý cần phải phối hợp đƣợc điều kiện sau: khả chịu lực, yêu cầu sử dụng bình thƣờng (dao động, chuyển vị) độ ổn định Yếu tố ảnh hƣởng lớn tải trọng ngang, cơng trình cao ảnh hƣởng hình dạng kết cấu lớn Khi chiều cao cơng trình tăng lên yếu tố sau trở nên quan trọng: • Ảnh hƣởng tải trọng ngang gió động đất; • Việc xác định độ lớn tải ngang đƣa vào thiết kế; • Chuyển vị ngang đỉnh cơng trình chuyển vị lệch mức tầng; • Gia tốc dao động; • Ảnh hƣởng chuyển vị ngang đến phận không chịu lực; • Hiệu ứng uốn dọc (P – Delta), chuyển vị từ biến, chuyển vị chênh lệch kết cấu chịu tải thẳng đứng; • Ổn định tổng thể chống lật chống trƣợt; • Tầm quan trọng cấu kiện chịu kéo; • Việc xét tới tƣơng tác cơng trình Để khái niệm nhà nhiều tầng mang tính khoa học hơn, Uỷ ban quốc tế nhà nhiều tầng đƣa định nghĩa sau: Nhà nhiều tầng nhà mà chiều cao có ảnh hƣởng đến ý đồ cách thức thiết kế Hoặc nói cách khác tổng qt hơn: Một cơng trình xây dựng đƣợc xem nhiều tầng vùng thời kỳ chiều cao định điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với nhà thông thƣờng A Đặc điểm sử dụng vật liệu: Trong kết cấu nhà nhiều tầng, việc sử dụng vật liệu cho kết cấu chịu lực kết cấu bao che có địi hỏi định Đặc điểm bật phƣơng diện chịu lực nhà cao tầng cấu kiện chịu tải trọng đứng tải trọng ngang lớn Để đủ khả chịu lực đồng thời đảm bảo tiết diện cấu kiện nhƣ cột, dầm, kết cấu sàn, tƣờng phải có kích thƣớc hợp lý, phù hợp với giải pháp kiến trúc mặt không gian sử an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-25 dụng, vật liệu dùng kết cấu nhà nhiều tầng cần có cấp độ bền chịu kéo, nén, cắt cao Bê tơng vật liệu đàn dẻo, nên có khả phân phối lại nội lực kết cấu, sử dụng hiệu chịu tải trọng lặp lại, bê tơng có tính chất liền khối cao giúp cho phận kết cấu nhà liên kết lại thành hệ chịu lực theo phƣơng tác động tải trọng Tuy nhiên bê tơng lại có trọng lƣợng lớn nên thƣờng sử dụng hiệu cho nhà dƣới 30 tầng Khi nhà cao thiết phải dùng bê tông cƣờng độ cao, bê tông ứng lực trƣớc hay bê tông cốt cứng, dùng kết cấu thép thép – bê tông liên hợp Trọng nhà nhiều tầng thƣờng sử dụng lƣới cột rộng, chiều cao tầng điển hình khơng lớn, nên kết cấu sàn phải đƣợc lựa chọn cho dầm đỡ sàn có chiều cao tối thiểu Bởi bêtơng ứng lực trƣớc thƣờng đƣợc sử dụng cho kết cấu sàn đổ toàn khối hay lắp ghép, hệ sàn phẳng không dầm Bên cạnh kết cấu chịu lực, kết cấu bao che nhà cao tầng chiếm tỷ lệ đáng kể tổng khối lƣợng cơng trình Bởi sử dụng vật liệu nhẹ, có khối lƣợng riêng nhỏ, tạo điều kiện giảm đáng kể tải trọng thẳng đứng mà tải trọng ngang lực quán tính sinh B Phân loại kết cấu nhà nhiều tầng Các loại nhà cao tầng phân thành nhiều cách khác Riêng kết cấu khung sƣờn chịu lực có cách phân loại sau: [3] B.a Theo cách phân loại Khan Fazlur (1966), gồm loại: Loại I: Hệ khung, gồm loại: khung cứng khung nửa cứng (thƣờng dùng cho cao ốc 15-18 tầng); Loại II: Hệ khung giằng, gồm loại: khung giằng có khơng có dàn đai (thích dụng cao ốc 45-50 tầng); Loại III: Hệ ống thành mỏng, tiết diện hở, gồm loại: có vách dạng dàn phẳng dạng tiết diện chữ I (60-65 tầng); Loại IV: Hệ ống kín, gồm loại: ống có khung bên trong, ống lồng ống, kể ống bó ống có giằng chéo lớn bên ngồi (90, 100, 110 tầng) an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-26 B.b Theo cách phân loại chi tiết Wolgang Schueller (1976), kết cấu thông dụng xây dựng nhà nhiều tầng nhƣ sau: • Hệ kết cấu có vách cứng song song theo hƣớng (Hình PL3-1 (a)); • Hệ có lõi cứng vách cứng xung quanh biên (Hình PL3-1 (b)); • Hệ gồm blốc lắp ghép theo kiểu khối xây (Hình PL3-1 (c)); • Hệ lõi cứng tầng sàn ngàm cơng-xơn xung quanh (Hình PL3-1 (d)); • Hệ khung gồm cột sàn tầng khơng dầm (Hình PL3-1 (e)); • Hệ lõi cứng cơng xơn cao tầng, bố trí cách tầng (Hình PL3-1 (f)); • Hệ lõi cứng sàn treo vào dầm gánh bố trí tầng đỉnh (Hình PL3-1 (g)); • Hệ có dàn cao tầng đặt so le cách tầng (Hình PL3-1 (h)); • Hệ khung khơng gian nút cứng (Hình PL3-1 (i)); • Hệ lõi cứng làm việc tƣơng tác với khung cứng (Hình PL3-1 (j)); • Hệ vách cứng dạng dàn tƣơng tác với khung cứng (Hình PL3-1 (k)); • Hệ lõi cứng dạng dàn với dàn đỉnh dàn đai (Hình PL3-1 (l)); • Hệ ống lồng ống (Hình PL3-1 (m)); • Hệ gồm nhiều ống bố trí thành cụm, thành bó ống (Hình PL3-1 (n)) an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-27 Hình PL3-1: Phân loại chi tiết Wolgang Schueller (1976) B.c Theo hệ kết cấu CTBUH, group SC phân loại (1980): Loại I: Khung chịu cắt gồm: khung nửa cứng khung cứng; Loại II: Hệ hỗn hợp: khung+dàn giằng khung+dàn giằng+dàn đai; Loại III: Hệ ống phần: ống hở+dàn phẳng ống hở+dàn chữ I; Loại IV: Hệ ống kín: ống ngồi; ống bó ống ngồi có giằng chéo 120 lo ¹ ii 110 l o ¹ i ii l o ¹ i iii l o ¹ i iv 100 90 80 70 60 50 lo ¹ ii l o ¹ i ii l o ¹ i iii è n g n g o µ i v µ g i» n g c hÐo è n g bã è n g khun g n g o µ i è n g hở v v c h g i- Ã c hữ I ố n g hở v v c h d n g iữa khun g + v c h d n 10 khun g c øn g 20 khun g n öa c øn g 30 khun g , v ¸ c h v d n v - n 40 l o ¹ i iv Hình PL3-2: Phân loại kết cấu theo Uỷ ban quốc tế nhà cao tầng CTBUH an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-28 B.d Theo tác giả Trung Quốc kết cấu gồm loại : - Kết cấu khung; - Kết cấu tƣờng chịu cắt (vách cứng); - Kết cấu hỗn hợp khung-tƣờng chịu cắt; - Kết cấu ống (lõi): ống trong, ống ngoài, ống lồng, ống bó ống tổ hợp e Riêng chung cƣ cao tầng (tháng năm 2002) Nhật phân loại gồm dạng kết cấu khác nhau: Kết cấu khung có nút cứng chịu mơmen(Hình 10(a) VD cao ốc 38 tầng) Kết cấu khung tƣờng chịu cắt (Hình 10(b) VD cao ốc 25 tầng) Kết cấu ống (lõi) lồng ống (Hình 10(c) VD cao ốc 25 tầng) Kết cấu ống lồng vách nhƣ ống thứ 3(Hình 10(d) VD cao ốc 32 tầng) Hình PL3-3: Các hệ kết cấu theo phân loại Nhật Bản C Hình dáng cơng trình C.a Sơ đồ mặt bằng, sơ đồ kết cấu: an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-29 Nhà cao tầng cần có mặt đơn giản, tốt lựa chọn hình có tính chất đối xứng cao Trong trƣờng hợp ngƣợc lại, cơng trình cần đƣợc phân phần khác để phần có hình dạng đơn giản Các phận kết cấu chịu lực nhà cao tầng nhƣ vách, lõi, khung cần phải đƣợc bố trí đối xứng Trong trƣờng hợp kết cấu bố trí đối xứng cần phải có biện pháp đặc biệt chống xoắn cho cơng trình theo phƣơng đứng Hệ thống kết cấu cần đƣợc bố trí để trƣờng hợp tải trọng sơ đồ làm việc phận kết cấu rõ ràng mạch lạc truyền tải cách mau chóng tới móng cơng trình Tránh dùng sơ đồ kết cấu có cánh mỏng kết cấu dạng cơng xơn theo phƣơng ngang loại kết cấu dễ bị phá hoại dƣới tác dụng động đất gió bão C.b Theo phƣơng thẳng đứng: Độ cứng kết cấu theo phƣơng thẳng đứng cần phải đƣợc thiết kế thay đổi giảm dần lên phía Cần tránh thay đổi đột ngột độ cứng hệ kết cấu (nhƣ làm việc thông tầng, giảm cột thiết kế dạng cột hẫng chân nhƣ thiết kế dạng sàn giật cấp) Trong trƣờng hợp đặc biệt nói ngƣời thiết kế cần phải có biện pháp tích cực làm cứng thân hệ kết cấu để tránh phá hoại vùng xung yếu C.c Những hình dáng có hiệu nhà: Thông thƣờng, nhà cao tầng đƣợc xây dựng có hình dạng lăng trụ chữ nhật, hình lăng trụ chịu đƣợc tải trọng ngang Những ngơi nhà dạng khác không nhạy cảm tải trọng ngang Đạt đƣợc độ bền vững nhờ dạng hình học, ngơi nhà nhƣ có tiêu kinh tế kỹ thuật cao cho phép chiều cao lớn làm cho giá thành hạ Hình dạng chóp cụt: Độ cứng tổng thể nhà tăng lên nhờ có mặt nghiêng cột ngồi Nó đƣa đến hình chóp cụt hình tƣơng đối cứng Trị số độ an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-30 võng ngang nhà giảm bớt 10-50% Các tính tốn với góc nghiêng mặt cột ngồi 8o độ võng ngang nhà 40 tầng giảm tới 50% (tƣơng tự mơ hình tháp Ai Cập) Hình dạng trụ trịn, e-líp; Đảm bảo tính làm việc khơng gian kết cấu chịu tải trọng ngang Ngoài ƣu điểm mặt khơng gian, ngơi nhà dạng trụ trịn có ƣu điểm bề mặt đón gió nhỏ, giảm 20-40% so với nhà lăng trụ tƣơng đƣơng (Tòa nhà Bitexco Financial Tower với tầng hầm 68 tầng lầu – Hình 11) Dạng hình lăng trụ tam giác dạng kết cấu có Dạng hình liềm hình xoắn để tăng độ cứng ngang Sự làm việc giống nhƣ sơ đồ biến dạng thép có uốn sóng mái vỏ gấp nếp hình sóng Chúng có hiệu với tải trọng thẳng đứng Vỏ hình lƣỡi liềm có hiệu với tác động đối xứng tải trọng ngang, song với tải trọng khơng đối xứng trở nên khơng hợp lý, gây xoắn Hình PL3-4: Hình dạng số cơng trình nhà nhiều tầng Việt Nam Hệ kết cấu nhà nhiều tầng đa dạng, từ bƣớc thiết kế đầu tiên, kiến trúc sƣ, kỹ sƣ cần có kết hợp để đƣa giải pháp bố cục kiến an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-31 trúc kết cấu hợp lý nhằm đạt đƣợc giải pháp tối ƣu hiệu kinh tế cho nhà Trong nhiều trƣờng hợp, giải pháp kết cấu có ảnh hƣởng nhiều đến khả chịu lực hệ kết cấu cơng trình có ảnh hƣởng định đến giá thành cơng trình Điều đặt cho nhà xây dựng thiết kế cơng trình phải xem xét kỹ lƣỡng ƣu, nhƣợc điểm hệ kết cấu cơng trình để đƣa giải pháp kết cấu phù hợp Với cơng trình nhà nhiều tầng sử dụng sàn phẳng, độ cứng ngang hệ kết cấu phụ thuộc vào hệ vách lõi khung chu vi, việc lựa chọn hệ kết cấu phù hợp quan trọng D Tình hình thiết kế hệ kết cấu nhà nhiều tầng Nhƣ đề cập trên, thiết kế chịu tải trọng ngang gió động đất gây vấn đề quan trọng hàng đầu cho hệ kết cấu nhà nhiều tầng Từ trƣớc tới nay, ngƣời ta thƣờng sử dụng hệ kết cấu nhƣ hệ khung chịu lực, hệ khung giằng, hệ tƣờng, hệ lõi hệ hộp nhƣ hệ kết cấu hỗn hợp có đƣợc cách kết hợp hai hay nhiều hai hệ kết cấu với để cung cấp độ cứng theo phƣơng ngang cho cơng trình Trong thời gian gần đây, cơng trình nhà nhiều tầng giới đƣợc nghiên cứu áp dụng hệ kết cấu chịu lực theo hƣớng tăng thêm tính hiệu độ cứng theo phƣơng ngang cho nhà chịu tải trọng ngang nhƣ hệ kết cấu gánh outrigger từ kết cấu lõi, hệ lƣới biên diagrid v.v Việc kết hợp cách hài hoà giải pháp kết cấu với yêu cầu thẩm mỹ kiến trúc cơng trình quan trọng định tới tính khả thi phƣơng án thiết kế Cùng với phát triển hệ kết cấu chịu tải ngang, có thêm xu hƣớng thiết kế cơng trình có dạng khí động học, dạng hình xoắn v.v… nhằm hạn chế tải trọng ngang gió lên cơng trình Việc xuất tồ nhà trọc trời thành phố lớn giới đem tới ấn tƣợng kiến trúc mạnh mẽ quy mơ nhƣ hình thức Do vậy, từ lên phƣơng án thiết kế cơng trình cần phải nghiên cứu kỹ lƣỡng hài hồ giải pháp kết cấu tính thẩm mỹ cơng trình cho an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-32 phù hợp với đặc điểm khu vực xung quanh Trong việc nghiên cứu cần phải ý tới ảnh hƣởng có lợi nhƣ bất lợi từ giải pháp kết cấu tới ý tƣởng phƣơng án kiến trúc cơng trình Trong hệ kết cấu hỗn hợp đề cập phần đầu chuyên đề này, kết cấu cung cấp độ cứng ngang đƣợc bố trí phía mặt cơng trình (lõi thang máy, vách…) gần nhƣ không ảnh hƣởng tham gia vào hình thức mặt ngồi cơng trình nhƣ sử dụng hệ kết cấu hộp có giằng ngồi Hình PL3-5 minh hoạ hệ kết cấu tham gia vào hình thức kiến trúc cơng trình John Hancock Center (Chicago, Mỹ) Hình PL3-5: Minh hoạ ảnh hưởng hệ kết cấu tới kiến trúc Trong hệ kết cấu gánh outrigger, kết cấu chịu tải trọng ngang đƣợc phát triển từ lõi phía khu vực trung tâm vành biên mặt cơng trình, dẫn tới xuất cột biên với u cầu phải có kích thƣớc lớn đai biên đuợc cấu tạo từ dàn/vách bố trí dọc theo chu vi mặt cao độ bố trí hệ kết cấu gánh outrigger Các cấu kiện kết cấu ảnh hƣởng tới mặt kiến trúc nhƣ minh hoạ Hình PL3-6 (cơng trình First Winconsin Center, Milwaukee, Mỹ) an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-33 Hình PL3-6: Minh hoạ ảnh hưởng hệ gánh outrigger tới kiến trúc Trong hệ kết cấu hộp, cấu kiện siêu khung hay hệ lƣới biên diagrid chịu tải trọng ngang đƣợc bố trí hồn tồn mặt ngồi cơng trình Nhƣ địi hỏi phải có kết hợp nhuần nhuyễn hệ thng kt cu ny v h faỗade bao che Trong hệ khung - hộp hệ ống ống chịu lực, cấu kiện đƣợc bố trí dày đặc theo phƣơng vng góc với mặt ngồi cơng trình Hình thức kiến trúc sổ ngang-dọc đơn giản phù hợp với thời kỳ cách 30-40 năm Ngày nay, cơng trình kiến trúc sử dụng giải pháp kết cấu lƣới biên diagrid thực tạo nên khác biệt với cơng trình xung quanh (Hình PL3-7) Hình PL3-7: Minh hoạ ảnh hưởng hệ lưới biên diagrid tới kiến trúc an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-34 Sự xuất kết cấu chịu lực mặt đóng góp thêm vào thẩm mỹ kiến trúc trở thành xu đƣơng đại, tạo nên khái niệm đƣợc gọi biểu kết cấu Trong thời gian 10 năm qua, cơng trình nhà nhiều tầng bật giới xuất chủ yếu Châu Á, thay tập trung nhiều Bắc Mỹ nhƣ trƣớc đây.Với công trình nhà nhiều tầng đƣợc xây dựng quốc gia châu Á, xu hƣớng thiết kế quan trọng sử dụng ý tƣởng thiết kế kiến trúc mang đậm tính truyền thống văn hố nƣớc (nhƣ tồ nhà Jin Mao Thƣợng Hải, Tháp đơi Petronas Kuala Lumpur, Landmark Tower Yokohama, tháp Taipei 101 Đài Loan Ẩn bên vẻ mang tính truyền thống hệ kết cấu đại nhƣ hệ ống cho Landmark Tower hệ gánh outrigger cho nhà Jin Mao tháp Taipei 101 Trong thời gian qua, Việt Nam xuất loạt cơng trình nhà nhiều tầng tập trung thủ đô Hà Nội (tổ hợp Keangnam Landmark Tower (2 tòa 48 tầng, tòa 70 tầng), Lotte Centre (65 tầng)), thành phố Hồ Chí Minh (Sài Gịn Centre (1 tòa 66 tầng, tòa 88 tầng), tháp tài Bitexco (68 tầng)) Đà Nẵng (Trung tâm hành thành phố Đà Nẵng - 34 tầng) Trong cơng trình này, hệ kết cấu hỗn hợp đƣợc sử dụng phổ biến, ý tƣởng hệ kết cấu gánh outrigger đƣợc áp dụng cho giải pháp thiết kế Keangnam Landmark Tower Lotte Centre Tuy nhiên hệ kết cấu lƣới biên diagrid mẻ chƣa đƣợc nghiên cứu áp dụng cho điều kiện Việt Nam E Xu phát triển hệ kết cấu nhà nhiều tầng tƣơng lai Nhà nhiều tầng xuất phát triển với nhu cầu sử dụng đất cách hiệu quả, tạo thêm nhiều diện tích cho nhu cầu ở, làm việc, giải trí kinh doanh cho ngƣời không gian đô thị chật chội Khởi đầu từ nhà cao 10 tầng cuối thể kỷ IX phát triển tới cơng trình có quy mô 163 tầng - 828m đầu kỷ XXI nhƣ Burj Dubai, lịch sử giới nhà nhiều tầng đƣợc nhà xây dựng viết tiếp tƣơng lai chiều cao nhà không ngừng đƣợc phát triển an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo PL-35 Ý tƣởng việc gom hầu hết chức thành phố vào cơng trình siêu cao tầng đƣợc nghiên cứu sớm đƣợc triển khai nhiều siêu dự án nhƣ Millennium Tower (cao 840m, Tokyo), Sky City 1000 (cao 1000m, Tokyo), Bionic Tower (cao 1228m, Thƣợng Hải), X-Seed 4000 (cao 4000m, Tokyo) v.v Nhƣ đòi hỏi kỹ sƣ kết cấu phải kết hợp với kiến trúc sƣ nhà công nghệ để tìm giải pháp thiết kế tƣơng xứng với quy mơ chiều cao cực lớn cơng trình cách cải tiến tiếp tục tổ hợp thêm hệ kết cấu có với nhau, phát triển hệ kết cấu giải pháp hoàn toàn Một hƣớng phát triển tƣơng lai tăng cƣờng thêm khả kiểm soát dao động ngang nhà thiết bị cản damper Những thiết bị cản damper phải đƣợc phát triển đến mức đạt đƣợc yêu cầu giúp hấp thu lƣợng mà phải khai thác đƣợc lƣợng nhà dao động dƣới tác động tải trọng ngang Đây xu thiết kế cơng trình xanh - tiết kiệm lƣợng tƣơng lai Hiện thiết bị cản damper dùng nguyên lý trọng lƣợng đƣợc coi nhƣ giải pháp phụ thêm đƣa chúng vào khu vực gần đỉnh tồ nhà nhằm giảm dao động cơng trình hạn chế ảnh hƣởng dao động tới ngƣời bên nhà Tuy nhiên với cơng trình cao hơn, thiết bị phải đƣợc xem nhƣ yếu tố chiến lƣợc quan trọng giải pháp thiết kế Do cần phải nghiên cứu khả tận dụng không gian thông qua tƣơng tác thiết bị với hệ thống khác nhà Tại Việt Nam, thời gian tới có thêm dự án nhà có chiều cao 72 tầng Với cơng trình này, yêu cầu thuết kế kết cấu vận dụng cách tối ƣu hệ kết cấu có cho phù hợp với điều kiện tinh tế - xã hội Việt Nam an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com mo ... CHỨC KHÔNG GIAN LÁNH NẠN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM 95 3.1 Quan điểm, mục tiêu tổ chức không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng 95 3.1.1 Quan điểm tổ chức không gian lánh nạn kiến. .. lánh nạn kiến trúc nhà siêu cao tầng 95 3.1.2 Mục tiêu đề xuất tổ chức không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng 95 3.2 Nguyên tắc thiết kế không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng Việt Nam 96 3.2.1... sản Cứu nạn cứu hộ Chung cƣ cao tầng Gian lánh nạn Không gian lánh nạn Kỹ thuật – Công nghệ Kiến trúc sƣ Kiến trúc xanh Nhà siêu cao tầng Phòng cháy chữa cháy Quy chuẩn Việt Nam Siêu cao tầng Tiêu