Luận án không gian lánh nạn trong kiến trúc nhà siêu cao tầng ở việt nam

1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài ● Vấn đề an toàn cháy nhà siêu cao tầng đƣợc Thế giới đặt nhƣ thách thức lớn cần đƣợc giải quyết, bao trùm lên lĩnh vực Kiến trúc, Xây dựng Quản lý vận hành Để giải an toàn cháy nhà siêu cao tầng cần phải đáp ứng đƣợc yêu cầu sau: + Chống cháy lan theo chiều đứng chiều ngang + Tổ chức chữa cháy (khả chữa cháy chỗ cứu nạn cứu hộ) + Lánh nạn an tồn trƣớc hiểm (tự hiểm) + Chiến lƣợc ngƣời khỏi tịa nhà ● Lánh nạn yêu cầu bắt buộc an toàn cháy Điều đƣợc đƣa vào Quy chuẩn Việt Nam 06 (QCVN06-2020) nhiên nhiều vấn đề chƣa đƣợc đề cập cụ thể: + Đã đề cập đến không gian lánh nạn tập trung, nhiên với nhà siêu cao tầng có diện tích sàn nhỏ, mặt trải dài, đa diện tuyến… khó bố trí tầng lánh nạn tập trung + Đã đƣa giải pháp thoát ngƣời nhƣng chƣa đề cập đến giải pháp thoát ngƣời kết hợp phƣơng đứng phƣơng ngang để đạt đƣợc nhiều kịch thoát ngƣời nhà siêu cao tầng + Đã đề xuất diện tích tầng lánh nạn khơng tính vào tiêu hệ số sử dụng đất diện tích xây dựng nhƣng cịn bất cập nhƣ hạn chế số tầng cao tổng mức đầu tƣ, mà tầng lánh nạn thƣờng không mang lại lợi nhuận cho chủ đầu tƣ, nên chƣa có giải pháp cụ thể để khuyến khích chủ đầu tƣ tuân thủ tối đa tiêu chuẩn an tồn phịng cháy nhƣ vị trí mặt + Chƣa đề cập đến giải pháp thiết kế tầng lánh nạn kết hợp chức tiện ích, kỹ thuật, đa chức sử dụng ● Khơng gian lánh nạn: tầng (sàn), khu vực lánh nạn (gian) khơng gian thang hiểm khơng tụ khói…Tính tốn giải pháp thiết kế khơng gian lánh nạn quan trọng tính tốn chiến lƣợc ngƣời, theo phƣơng đứng phƣơng ngang kết hợp hai cách ● Đặc điểm khơng gian lánh nạn: lớn nhỏ nhƣng phải đảm bảo yêu cầu sau: + Kết cấu chống cháy đảm bảo an toàn + Liên hệ với tuyến thoát hiểm (tự cứu) cứu nạn cứu hộ (từ vào) Ở Việt Nam vấn đề vừa đƣợc đƣa vào QCVN 06-2020/BXD nhiên cịn nhiều mâu thuẫn chƣa có hƣớng dẫn cụ thể cho phù hợp với hoàn cảnh xây dựng thị lớn Việt Nam nhƣ chƣa có chiến lƣợc sơ tán theo phƣơng ngang, chƣa có phƣơng án cho nhà siêu cao tầng có diện tích sàn hẹp khơng bố trí tầng lánh nạn tập trung đƣợc… Việt Nam chƣa có kinh nghiệm thiết kế nhà siêu cao tầng thích ứng với biến đổi khí hậu phong tục tập quán sinh hoạt ngƣời Việt Với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, có giải pháp đƣa vƣờn, khơng gian xanh, khơng gian thơng gió tự nhiên vào nhà siêu cao tầng nhiên có cháy, khơng gian tạo thành khoảng trống hút gió khiến lửa khói lan truyền nhanh tòa nhà Giải pháp lựa chọn xanh trồng mái, xanh sky garden (từ gọi vƣờn cao) để mang lại yếu tố xanh vào cơng trình mà an tồn chống cháy Tích hợp giải vấn đề nêu trên, việc tổ chức không gian lánh nạn Xanh An tồn ngƣời nhà siêu cao tầng vấn đề nghiên cứu luận án Đối tƣợng, phạm vi giới hạn nghiên cứu + Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu: Không gian lánh nạn cơng trình kiến trúc Siêu cao tầng đa chức năng, chung cƣ tổ hợp đa chức + Địa điểm nghiên cứu: Nhà Siêu cao tầng thành phố lớn Việt Nam: Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh + Giới hạn nghiên cứu: Đến năm 2050 3 Mục đích mục tiêu nghiên cứu Mục đích: Nghiên cứu giải pháp kiến trúc tổ chức không gian lánh nạn nhà siêu cao tầng Việt nam theo tiêu chí đảm bảo an toàn, hiệu kinh tế, nhân văn bền vững Mục tiêu: + Đề xuất giải pháp kiến trúc tổ chức không gian lánh nạn cho nhà siêu cao tầng tập trung nhà, kết hợp với giải pháp thoát ngƣời đồng thời theo phƣơng đứng phƣơng ngang + Đề xuất giải pháp kiến trúc tổ chức KGLN xanh sử dụng tối ƣu hiệu KGLN kết hợp với chức nhƣ khác (vƣờn cao, dịch vụ công cộng tiện ích, tầng kỹ thuật…) mang lại giá trị nhân văn bền vững + Đề xuất giải pháp kiến trúc tổ chức không gian lánh nạn phân tán (gian lánh nạn) nhà Siêu cao tầng + Xây dựng tiêu chí đánh giá tổ chức khơng gian lánh nạn Việt nam bố trí khơng gian lánh nạn theo TCXD QC hành kết hợp với đề xuất để đảm bảo hiệu theo tiêu chí an tồn, kinh tế, nhân văn bền vững Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp khảo sát Tiến hành khảo sát gián tiếp từ cƣ dân sống nhà siêu cao tầng Việt Nam tổng hợp từ số liệu nƣớc Thế giới; khảo sát từ kiến trúc sƣ, kỹ sƣ xây dựng trực tiếp thiết kế thi công nhà siêu cao tầng Khảo sát chủ đầu tƣ thuận lợi khó khăn đầu tƣ xây dựng nhà siêu cao tầng từ sở ban ngành liên quan đến đầu tƣ, cấp phép xây dựng 4.2 Phương pháp thống kê, so sánh, đối chiếu Sau thu thập đƣợc hệ thống liệu từ phƣơng pháp khảo sát, luận án sử dụng phƣơng pháp thống kê, phân tích số liệu thu thập đƣợc tổng quan nhà siêu cao tầng trƣớc có QC06-2010/BXD sau áp dụng cập nhật QC062020/BXD Thống kê vụ cháy điển hình Thế giới Việt Nam, so sánh đối chiếu giống khác từ nguyên nhân đến hậu Phƣơng pháp cho phép so sánh, phân loại, cấu hệ thống liệu đƣa đƣợc nhìn tổng thể thơng tin 4.3 Phương pháp liên ngành Là phƣơng pháp tham khảo chuyên môn Phòng cháy Xây dựng kết hợp với nhau, tập trung vào giải pháp thiết kế cho thể loại nhà Siêu cao tầng 4.4 Phương pháp chuyên gia Đây phƣơng pháp sử dụng trí tuệ khai thác ý kiến đánh giá chun gia có trình độ cao xem xét nhận định vấn đề nghiên cứu Luận án sử dụng phƣơng pháp chuyên gia vấn phƣơng pháp hội đồng Phỏng vấn đƣa câu hỏi với ngƣời đối thoại để thu thập thông tin Phƣơng pháp hội đồng đƣa ý kiến trƣớc nhóm chuyên để nghe thảo luận phân tích qua chuyên đề hội thảo chuyên môn, cuối hội thảo mở rộng với nhiều ngành liên quan 4.5 Phương pháp dự báo Phƣơng pháp dự báo phƣơng pháp dựa vào số liệu thống kê trạng, phán đoán khả nhu cầu tƣơng lai nhƣ thành tựu khoa học kỹ thuật công nghệ, vật liệu, trang thiết bị phòng cháy chống cháy Để đạt đƣợc hiệu cao tiến hành dự báo cần thực theo bƣớc: xác định mục tiêu dự báo; xác định thời gian cần dự báo; chọn quy mô dự báo phù hợp xu hƣớng phát triển tƣơng lai để thu thập số liệu liên quan trúng Đây phƣơng pháp vô cần thiết để dự báo dân số, hạ tầng giao thông đô thị, nhu cầu nhà dịch vụ thiết yếu sống, để chất lƣợng sống mức sống ngƣời Việt Nam nói chung ngƣời dân đô thị lớn Việt Nam nói riêng theo kịp vƣợt nƣớc khu vực Thế giới Những đóng góp luận án Luận án đề xuất đóng góp nhƣ sau: - Đề xuất đƣợc giải pháp tổ chức KGLN tập trung nhà, xây dựng chiến lƣợc sơ tán ngƣời theo phƣơng đứng kết hợp với phƣơng ngang để giải tối ƣu toán thoát ngƣời NSCT với thời gian nhanh nhất, từ ứng dụng vào thiết kế hình thái kiến trúc NSCT kết hợp lánh nạn ngồi nhà sử dụng cầu cao để kết nối KGLN khác cao độ điều kiện VN - Đề xuất đƣợc giải pháp kết hợp KGLN với chức tiện ích khác để sử dụng hiệu tối ƣu diện tích TLN nhƣ kết hợp KGLN với tầng kỹ thuật, KGLNcó dịch vụ cơng cộng tiện ích kết hợp sân vƣờn, phủ xanh mái NSCT biến thành TLN xanh, giảm thiểu chi phí cho chủ đầu tƣ tăng lợi ích cho ngƣời sử dụng - Đề xuất đƣợc giải pháp bố trí KGLN phân tán thay tập trung TLN cho trƣờng hợp NSCT có diện tích nhỏ, mặt trải dài đa diện, tuyến số ngƣời sử dụng khơng cao, kiến nghị bổ sung bố trí chức tầng có gian lánh nạn vào Quy chuẩn để phù hợp với điều kiện Việt Nam - Xây dựng đƣợc hệ thống tiêu chí đánh giá KGLN, từ đề xuất tiêu chí đánh giá KGLN nhà SCT điểm số Tiêu chí đánh giá tính hiệu việc bố trí KGLN kết hợp với không gian xanh, không gian kỹ thuật tịa nhà khơng gian sinh hoạt cộng đồng, dịch vụ cơng cộng tiện ích để hƣớng đến giá trị nhân văn bền vững cho tổ chức KGLN kiến trúc NSCT Việt Nam Các khái niệm sử dụng luận án An toàn Theo định nghĩa quốc tế: An tồn tình trạng không bị nguy hiểm đe dọa nguy hiểm, tình trạng khơng đƣợc chấp nhận cộng đồng (ISO/IEC Hƣớng dẫn 50) Theo quan niệm nhà khoa học Nhật Bản: Các nguyên tắc an toàn giống nhƣ dòng chảy ngầm tất lĩnh vực khoa học, có tập hợp trí tuệ chuyên gia, nhằm đem lại bình an cho ngƣời [Shinichi Sugahara, Trung tâm Khoa học Cơng nghệ phịng cháy chữa cháy(PCCC), Viện nghiên cứu Khoa học Công nghệ PCCC, Lãnh đạo dự án Chƣơng trình COE tồn cầu [1] An tồn sinh mạng An toàn sinh mạng khái niệm liên quan tới khả nhằm bảo vệ sinh mạng ngƣời không gây thiệt hai cho cá nhân Tình trạng an tồn đƣợc kiểm tra cách xác định nguy tiềm ẩn thông qua nhìn từ xuống, nhìn sáng tạo vào hệ thống trật tự xã hội (Shinichi Sugahara, Trung tâm Khoa học Cơng nghệ phịng cháy chữa cháy(PCCC), Viện nghiên cứu Khoa học Công nghệ PCCC, Lãnh đạo dự án Chƣơng trình COE tồn cầu) An tồn cháy: An toàn cháy khái niệm liên qua tới khả bảo vệ sinh mạng cho ngƣời tài sản dƣới tác động hỏa hoạn Nhà Siêu cao tầng (theo Cục giám định – Bộ Xây dựng) Có thể hiểu cách tƣơng đối rằng, nhà siêu cao tầng hay số tài liệu gọi nhà chọc trời cơng trình có số tầng khơng nhỏ 40 Tuy nhiên QC 06-2020 quy định nhà có chiều cao 100 mét phải bố trí tầng lánh nạn, từ luận án xin đƣợc lấy thông số cho nhà siêu cao tầng nhà có chiều cao 100 mét Khơng gian lánh nạn, Tầng lánh nạn Có thể tầng, khu vực, phần cầu thang thoát hiểm dùng làm chỗ cho ngƣời chờ đợi để đƣợc hỗ trợ cứu nạn từ bên với khoảng thời gian không (theo quy định quốc tế) mà an tồn Khơng gian liên hệ trực tiếp tới lối hiểm thang thoát hiểm Kiến trúc xanh (hay Kiến trúc bền vững) cơng trình tiết kiệm lƣợng, đƣợc xây dựng từ nguồn vật liệu thân thiện với mơi trƣờng góp phần đƣa thiên nhiên đến gần đời sống ngƣời Không gian lánh nạn Xanh – An tồn Khơng gian xanh đƣợc đƣa vào cơng trình tầng cao có yếu tố thiên nhiên, sân vƣờn mang đầy đủ chức công cộng, nghỉ ngơi thƣ giãn nhƣng An toàn cho ngƣời tránh đƣợc yếu tố lửa, khói, an tồn tính mạng cho việc trú ẩn Khơng gian xanh đƣợc hiểu cơng trình đạt đƣợc tiêu chí Kiến trúc xanh Có nhiều quan điểm khác Kiến trúc xanh, xin đƣợc giới hạn hai định nghĩa Hội Kiến trúc sƣ Việt Nam Hội đồng cơng trình xanh Thế giới Bao gồm: Vườn cao (Sky garden) Không gian xanh sân vƣờn đƣợc trồng độ cao mặt đất, lộ thiên bán lộ thiên Vƣờn cao ban cơng, loggia, khối đế, phần sàn nhà cao tầng đƣợc tiếp xúc trực tiếp với nắng mƣa Mái nhà xanh (Green roof) Tồn phần lớn diện tích sàn cao tòa nhà (phần mái) đƣợc che phủ xanh, để giữ ẩm làm mát cho mái nhà, tạo cảnh quan tự nhiên độ cao an tồn cho hệ thống kỹ thuật cơng trình ngƣời sử dụng Cầu cao (Sky bridge) Cầu cao, hay Skywalk, cầu không liên kết tòa nhà để đƣa ngƣời qua đƣờng cách an toàn Cầu cao bao gồm cầu đƣợc bao bọc có mái che hai nhiều tịa nhà khu vực thị Cầu cao đƣợc sử dụng bệnh viện, nhà thi đấu thể thao, trƣờng đại học, nhà ga xe lửa, sân bay nhiều loại công trình khác Cầu cao thƣờng kết nối vài tầng tịa nhà phía tầng trệt, chúng cao nhiều, tạo điểm nhấn tuyệt đẹp nhƣ kết nối giao thông cao độ thuận lợi Cấu trúc nội dung luận án MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ KGLN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SCT THAM KHẢO QC– TC KGLN KGLN NHÀ SIÊU CAO TẦNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG THỰC TRẠNG CHÁY NHÀ SCT THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM Khảo sát - Tổng hợp XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CHO THIẾT KẾ KGLN CƠ SỞ LÝ LUẬN CƠ SỞ KINH NGHIỆM CƠ SỞ THỰC TIỄN CƠ SỞ KIẾN TRÚC – CÔNG NGHỆ Thống kê – Phân tích GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KGLN TRONG NHÀ SCT Ở VIỆT NAM NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ KGLN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỔ CHỨC KGLN ĐỀ XUẤT TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ KGLN Dự báo BÀN LUẬN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ NỘI DUNG Chƣơng TỔNG QUAN TỔ CHỨC KHÔNG GIAN LÁNH NẠN TRONG KIẾN TRÚC NHÀ SIÊU CAO TẦNG 1.1 Thực trạng tổ chức không gian lánh nạn tòa nhà siêu cao tầng Thế Giới Việt Nam Khái niệm nhà siêu cao tầng tƣơng đối giai đoạn định, thay đổi tuỳ theo tiềm lực kinh tế, khoa học kỹ thuật phát triển công nghệ vật liệu quốc gia giới Chẳng hạn nhƣ vào đầu kỷ XX, nhà siêu cao tầng đƣợc cho 20 tầng sau 40 tầng, đến 60 tầng tƣơng lai cao Về phân loại nhà cao tầng, phân theo số tầng, phân theo chức sử dụng phân theo hệ thống kết cấu vật liệu Theo báo cáo hội thảo quốc tế lần thứ nhà cao tầng diễn Hồng Kông vào tháng 11 năm 1990, nhà cao tầng đƣợc phân làm loại nhƣ sau: 1/ Nhà cao tầng loại I: chiều cao từ 9-15 tầng; 2/ Nhà cao tầng loại II: chiều cao từ 16-25 tầng; 3/ Nhà cao tầng loại III: chiều cao từ 26-40 tầng; 4/ Nhà cao tầng loại IV: chiều cao 40 tầng Nhà cao tầng có chiều cao 40 tầng đƣợc gọi nhà chọc trời (Skycraper); từ 60 tầng trở lên đƣợc gọi nhà tháp (Tower) nhà siêu cao tầng (Super high rise buildings) [7] Phân loại theo chức sử dụng nhà siêu cao tầng, ta có cơng trình thƣơng mại, văn phịng, dịch vụ công cộng, bệnh viện, kết hợp điểm đỗ xe cao tầng, khách sạn, nhà ở… Do tòa nhà có diện tích sàn lớn nên chức sử dụng độc lập mà tổ hợp từ hai chức trở lên, nên chức nhà siêu cao tầng thƣờng gọi tổ hợp tòa nhà đa chức Ngồi yếu tố có chiều cao lớn nên nhà siêu cao tầng thƣờng đƣợc chọn kết hợp với chức khác nhƣ truyền thông, tháp truyền hình, đài quan sát cịn sử dụng làm biểu tƣợng hay hình tƣợng cho quốc gia Phân loại theo hệ thống kết cấu vật liệu: hệ thống kết cấu sử dụng nhà siêu cao tầng chủ yếu hệ kết cấu có lõi cứng, hệ khung giằng, hệ ống thép hệ thống kết cấu hỗn hợp, hệ kết cấu khung sƣờn chịu 10 lực thép, tƣờng bao che dạng tƣờng treo (curtain-wall); vật liệu chủ yếu sử dụng nhà siêu cao tầng thép, kính, bê tơng cốt thép, chất dẻo tổng hợp 1.1.1 Thực trạng xây dựng nhà siêu cao tầng giới Trên Thế giới Năm 1852, kỹ sƣ Elisha Graves Otis ngƣời Mỹ phát minh thang máy có hệ thống phanh hãm sử dụng lần cho vận chuyển hành khách nhà hàng Haughwout EV vào năm 1857 thành phố New York, đồng thời vào năm 1885, kỹ sƣ William Le Baron Jenny ngƣời Mỹ sử dụng hệ kết cấu kết hợp khung dầm thép thay cho tƣờng gạch nặng nề trƣớc đã đánh dấu bƣớc ngoặt lịch sử cho xây dựng NSCT sau Tòa nhà cao tầng giới có sử dụng kết cấu khung thép cơng trình Home Insurance Building đƣợc xây dựng Chicago vào năm 1885 cao 10 tầng (55 m) Cơng trình bị phá hủy vào năm 1931 để xây dựng tịa Field Building Ngồi ra, Home Insurance Building tòa nhà đƣợc hỗ trợ khung kim loại chống cháy bên bên ngồi Năm 1892 tịa nhà Masonic Temple có kết cấu khung thép xây dựng Chicago có chiều cao 21 tầng (92 m) tịa nhà đƣợc công nhận cao giới vào giai đoạn Nửa sau kỷ XIX, New York nhà cao tầng kết cấu thép vƣợt xa chiều cao tòa nhà Chicago trƣớc nhƣ St Paul building cao 26 tầng (94 m) tòa nhà Park Row building cao 29 tầng (117m) [26] Đầu kỷ thứ XX, loạt NSCT đời nhƣ: tòa nhà Woolworth Building New York Cass Gilbert thiết kế xây dựng năm 1913 tòa nhà cao tầng đƣợc gọi NSCT có chiều cao 60 tầng (241m); tịa nhà Chrysler New York Winlliam Van Alen thiết kế xây dựng năm 1930, cơng trình cao 77 tầng (318,9m); Tòa nhà Empire Stater Building Winlliam Lamb thiết kế, xây dựng năm 1931 New York, tòa nhà cao 102 tầng (449 m) Cuộc đại khủng hoảng thị trƣờng tài giới vào năm 19301940 làm gián đoạn việc đầu tƣ xây dựng NSCT thời gian Đến năm 1968, tòa nhà John Hancock Center Chicago cao tới 449 mét tính cột ăng ten Skidmore, Owings & Merrill thiết kế; Tịa tháp đơi Trung tâm thƣơng mại giới 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 ngồi 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 thoát 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 u cầu sau: + Có khơng hai tầng, khỏi buồng thang để đến lối thoát 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 khơng cao 1,8 m PL-22 + Các cửa không 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 thoát 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 u cầu lối nạn đƣợc xem lối khẩn cấp để tăng thêm mức độ an tồn 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) khơng nhỏ 1,6 m cửa kính mở ban công (lôgia) 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 cơng lơgia, mà có trang bị thang bên ngồi nối ban cơng lơgia theo tầng d) Lối bên ngồi trực tiếp từ gian phịng có cao trình sàn hồn thiện không 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 khơng 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 khơng 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 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 thoát nạn Trong tầng kỹ thuật hầm lối phải đƣợc ngăn cách với lối khác nhà dẫn trực tiếp bên 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 khơng 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 quát 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 đòi 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 PL-25 dụng, vật liệu dùng kết cấu nhà nhiều tầng cần có cấp độ bền chịu kéo, nén, cắt cao Bê tông vật liệu đàn dẻo, nên có khả phân phối lại nội lực kết cấu, sử dụng hiệu chịu tải trọng lặp lại, bê tông 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 bêtông 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) 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)) 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 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: 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 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 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 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) 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 h 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 PL-34 Sự xuất kết cấu chịu lực mặt ngồi 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 cơng 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 nhà Jin Mao Thƣợng Hải, Tháp đôi Petronas Kuala Lumpur, Landmark Tower Yokohama, tháp Taipei 101 Đài Loan Ẩn bên vẻ ngồi 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 Gòn 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 công trình có quy mơ 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 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 cơng nghệ để tìm giải pháp thiết kế tƣơng xứng với quy mô 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 sốt dao động ngang tồ nhà thiết bị cản damper Những thiết bị cản damper phải đƣợc phát triển đến mức đạt đƣợc yêu cầu khơng giúp hấp thu lƣợng mà cịn 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 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, u 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 ... quy định nhà có chiều cao 100 mét phải bố trí tầng lánh nạn, từ luận án xin đƣợc lấy thông số cho nhà siêu cao tầng nhà có chiều cao 100 mét Không gian lánh nạn, Tầng lánh nạn Có thể tầng, khu... (QCVN.06-2020) – Tầng lánh nạn [31] A.2.20 Nhà có chiều cao 100 m phải bố trí tầng lánh nạn, tầng lánh nạn phải bố trí gian lánh nạn, phải đảm bảo yêu cầu sau: a) Tầng lánh nạn cách không 20 tầng Khơng... Số ngƣời tầng có gian lánh nạn - Một nửa tổng số ngƣời tất tầng phía tính từ tầng có gian lánh nạn đến tầng có gian lánh nạn tiếp theo; nửa tổng số ngƣời tất tầng phía tầng có gian lánh nạn - Một