Nguyên tắc thiết kế nhà cao tầng

−Theo chiều cao, không nên thay đổi vị trí trọng tâm và tâm cứng của mặt bằng các tầng.. −Nhà có chức năng hành chính và công cộng văn phòng, dịch vụ … cần không gian linh hoạt, các

KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

TS LƯƠNG VĂN HẢI

Bài 3: NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN THIẾT KẾ

KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG BTCT TOÀN KHỐI

1.Vật liệu

−Cường độ chịu lực, độ bền mỏi, tính biến dạng, khả năng chống cháy.

−Mác Bêtông ≥ 300 (BTCT thường), ≥ 350 (BTCT ứng lực trước.)

−Dùng thép cường độ cao, có thể dùng thép hình trong kết cấu hỗn hợp thép−BTCT.

-Trọng lượng kết cấu ảnh hưởng đến tải trọng động đất

2.Hình dạng công trình

a/Mặt bằng

−đơn giản, nên đối xứng, tránh dùng MB trải dài hoặc có các cánh

mảnh.

−MB hình chữ nhật: thỏa L/B ≤ 6 (với cấp phòng chống động đất ≤ 7).

−MB gồm phần chính và các cánh nhỏ: tỷ số chiều dài cánh và chiều

rộng cánh nên thỏa l/b ≤ 2 (với cấp phòng chống động đất ≤ 7)

Mặt bằng

Mặt bằng

Mặt bằng

Mặt bằng

b/Hình dạng theo

phương đứng

−đều hoặc thay đồi đều,

giảm kích thước dần lên

phía trên.

−Theo chiều cao, không

nên thay đổi vị trí trọng

tâm và tâm cứng của

mặt bằng các tầng.

- Tránh mở rộng ở tầng

trên hoặc nhô ra cục bộ

quá nhiều (nguy hiểm

khi động đất).

c/Chiều cao nhà

3.Chọn hệ kết cấu chịu lực

Theo Taranath B.S,

đối với nhà cao

tầng, hệ chịu lực

Yêu cầu không gian kiến trúc

−Nhà ở (chung cư ), khách sạn không yêu cầu không gian lớn → tường

(vách) cứng chịu lực.

−Nhà có chức năng hành chính và công cộng (văn phòng, dịch vụ …) cần

không gian linh hoạt, các phòng lớn không có vách ngăn → cấu khung;

khung kết hợp vách cứng, lõi cứng.

Chọn hệ kết cấu chịu lực

Mặt bằng chạy dài → khung, khung+vách MBcó hình dạng giao nhau→ khung + lõi cứng

Giảm ảnh hưởng của nhiệt độ và co ngót của BT: -Tăng thép tại nơi nhạy cảm với nhiệt độ: sàn mái, sàn tầng dưới cùng, tường đầu hồi, vv

4 Bố trí khe lún, khe co giãn, khe kháng chấn

Khe lún :do lệch tầng lớn, do địa chất thay đổi phức tạp …

Có thể không cần khe lún nếu :

-Công trình tựa trên nền cọc chống vào đá; hoặc bằng các biện pháp khác chứng minh được độ lún công trình không đáng kể.

•-Việc tính lún có độ tin cậy cao thể hiện độ chênh lún giữa các bộ phận nằm trong giới hạn cho phép.

• -Thi công phần cao tầng trước, phần thấp tầng sau, có tính mức độ chệnh lệch lún hai khối đề khi làm xong thì độ lún hai khối xấp xỉ nhau Phải chừa một mạch bêtông giữa hai khối để

đổ sau khi độ lún hai khối đã ổn định.

Khe lún & khe nhiệt:

1 Khe lún:

„ không phân định khoảng cách, kích thước khối công trình mà chủ yếu dựa vào:

- Sự khác biệt trong địa chất (đất tốt chỉ ở 1 phía công trình);

- Chênh lệch tải trọng đặt lên từng khối công trình.

- Mặt bằng công trình L chuyển hướng L, T, E.

„ Do vậy, về nguyên tắc, nếu không có những yếu tố đã nêu, không cần thiết kế khe lún.

„ Khe lún tách các khối công trình từ móng đến mái.

„ Khe lún có thể tại trục cột (cột đôi), hay cắt qua dầm – sàn

(dạng console từ các trục cột)

„ Khoảng hở khe lún phải tiên lượng đến việc chuyển vị các khối (có thể có) về phía, hay lệch phía nhau, để không mở rộng

theo thời gian.

2 Khe nhiệt:

„ Phân cách công trình thành nhiều khối, từ mặt móng đến mái.

„ Khe hở, về nguyên tắc không thay đổi theo thời gian.

„ Kích thước tối đa mỗi đoạn công trình phân cách bởi khe nhiệt, quy định tối đa 40 ÷ 50m.

„ Nếu không thiết kế khe nhiệt, phải tính toán công trình chịu được biến thiên nhiệt độ (do sản xuất, do thời tiết) gây ra, trong ngày.

Nhà có “cánh” dạng chữ L, T, U, H, Y … thường hay bị hư hỏng hoặc bị đổ

khi gặp động đất mạnh ⇒ bố trí khe kháng chấn tách rời phần cánh ra khỏi công trình Các khe kháng chấn phải đủ rộng để khi dao động các phần của công trình đã được tách ra không va đập vào nhau

Khe kháng chấn

-Nên điều chỉnh mặt bằng, dùng các biện pháp thi công và cấu tạo đểgiảm số lượng khe(co giãn, lún, kháng chấn)

-Khe co giãn và khe kháng chấn không cần xuyên qua móng, trừ trường hợp trùng với khe lún

a/ Theo phương ngang

¾Độ cứng và cường độ Ỉ bố trí đều đặn và đối xứng trên mặt bằng Tâm cứng nên trùng hoặc gần trùng với tâm khối lượng để giảm thiểu biến dạng xoắn do tải trọng ngang.

¾Hệ thống chịu lực ngang chính Ỉ bố trí theo cả hai phương

¾Các vách cứng theo phương dọc không không nên bố trí chỉ ở một đầu nhà mà nên bố trí ở khu vực giữa nhà hoặc cả ở giữa nhà và hai đầu nhà

¾Khoảng cách các vách cứng: theo quy định

b/ Theo phương đứng

¾Tránh thay đổi độ cứng đột ngột Độ cứng có thể được giảm dần lên phía trên, tuy nhiên độ cứng của kết cấu ở tầng trên phải không nhỏ hơn 70% độ cứng của kết cấu ở tầng dưới kề với nó Nếu 3 tầng giảm độ cứng liên tục thì tổng mức giảm không vượt quá 50%

¾Trong trường hợp độ cứng kết cấu bị thay đổi đột ngột, ví dụ như dùng hệ khung ở các tầng dưới và hệ khung−vách ở các tầng trên thì cần cócác giải pháp kỹ thuật đặc biệt

5 Phân bố độ cứng và cường độ

Độ cứng chống lực ngang của một tầng nhà

K = (GwAw + 0,12GcAc)/H

6 Bố trí kết cấu khung chịu lực

-Khung đối xứng, độ siêu tĩnh cao

-Các nhịp gần bằng nhau

-Tránh hẫng cột, thông tầng,

công-son (động đất phương đứng)

-Nếu tầng dưới không chèn gạch

mà tầng trên chèn gạch thì phải

“ CỘT KHỎE- DẦM YẾU”

khi phá họai, các khớp dẻo phải được hình thành trong dầm trước khi hình thành trong các cột

Kết cấu khung

7 Bố trí vách cứng

¾Ít nhất có 3 vách cứng trong một đơn nguyên, trục 3 vách không được gặp

nhau tại một điểm

¾Đối xứng (độ cứng và hình học); tâm cứng trùng với tâm khối lượng

¾ Chiều dày vách ≥150 mm và ≥ 1/20 chiều cao tầng nhà

¾ Sơ bộ xác định diện tích vách :

F vách = 1,5 /100 diện tích một sàn tầng

¾ Không nên chọn vách

có khả năng chịu tải lớn

nhưng số lượng ít; mà

nên phân đều ra trên

mặt bằng

¾ Gia cố lỗ cửa vách

Vách cứng trong kết cấu khung-vách cứng

1.Vách cứng theo phương ngang: đều đặn, đối xứng tại vi trí gần đầu hồi,

ô thang máy, …

2.Vách cứng theo phương dọc: ở khỏang giữa đơn nguyên Khi nhà dài, không nên tập trung vách dọc ở hai đầu Ỉ nhiệt độ, co ngót Ỉ bố trímạch thi công

3.Vách cứng phương dọc nên bố trí thành nhóm: chữ L, T,

4.Vách chạy suốt chiều cao nhà; có thể giảm dần (không đột ngột) chiều dày vách

Vách trong kết cấu Vách cứng

1.Bố trí vách theo hai chiều hay nhiều chiều, nên vuông góc với nhau

2.Có thể chia vách cứng dài thành nhiều đọan độc lập, nối với nhau

bằng dầm hoặc sàn tầng

3 Lỗ vách cứng phải đều đặn từ trên xuống dưới, không lệch

3 VÁCH CỨNG

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN VÀ CẤU TẠO BÊTÔNG CỐT THÉP

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN VÀ CẤU TẠO CỐT THÉP VÁCH CỨNG

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN VÀ CẤU TẠO CỐT THÉP VÁCH CỨNG

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN VÀ CẤU TẠO CỐT THÉP VÁCH CỨNG

CẤU TẠO CỐT THÉP VÁCH CỨNG

CẤU TẠO CỐT THÉP VÁCH CỨNG

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN VÀ CẤU TẠO CỐT THÉP VÁCH CỨNG

LANH TÔ

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN VÀ CẤU TẠO CỐT THÉP VÁCH CỨNG

LANH TÔ