Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HCM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2006 2011 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH I NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Trong những[.]
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CƠNG TRÌNH I NHU CẦU XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Trong năm gần đây, mức độ thị hóa ngày tăng, mức sống nhu cầu người dân ngày nâng cao kéo theo nhu cầu ăn ở, nghỉ ngơi, giải trí mức cao hơn, tiện nghi Mặt khác với xu hướng hội nhập, công nghiệp hố đại hố đất nước hồ nhập với xu phát triển thời đại nên đầu tư xây dựng cơng trình nhà cao tầng thay cơng trình thấp tầng, khu dân cư xuống cấp cần thiết Vì chung cư An Phú đời nhằm đáp ứng nhu cầu người dân thay đổi mặt cảnh quan thị tương xứng với tầm vóc đất nước đà phát triển II ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Tọa lạc trung tâm khu thị Thảo Điền, quận 2, cơng trình nằm vị tríthống đẹp, tạo điểm nhấn đồng thời tạo nên hài hoà hợp lý đại chotổng thể quy hoạch khu dân cư Cơng trình nằm trục đường giao thơng thuận lợi cho việc cung cấp vật tưvà giao thơng ngồi cơng trình Hệ thống cấp điện, cấp nước khu vực hồn thiện đáp ứng tốt u cầucho cơng tác xây dựng Khu đất xây dựng cơng trình phẳng, trạng khơng có cơng trình cũ,khơng có cơng trình ngầm bên đất nên thuận lợi cho công việc thi cơng vàbố trí tổng bình đồ III GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC MẶT BẰNG VÀ PHÂN KHU CHỨC NĂNG Mặt cơng trình hình nhật, chiều dài 51,0 m, chiều rộng 29,0 m chiếmdiện tích đất xây dựng 1479 m2 Cơng trình gồm 12 tầng(kể mái) tầng hầm Cốt ±0,00 m chọn đặt mặt sàntầng Mặt đất tự nhiên cốt -1,50 m, mặt sàn tầng hầm cốt -3,00 m Chiềucao cơng trình 44 m tính từ cốt mặt đất tự nhiên Tầng hầm: thang máy bố trí giữa, chỗ đậu xe ôtô xung quanh Các hệ thống kỹthuật bể chứa nước sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý nước thải bố trí SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 hợplý giảm tối thiểu chiều dài ống dẫn Tầng hầm có bố trí thêm phận kỹ thuậtvề điện trạm cao thế, hạ thế, phịng quạt gió Tầng trệt, tầng lửng: dùng làm siêu thị nhằm phục vụ nhu cầu mua bán, dịchvụ giải trí cho hộ gia đình nhu cầu chung khu vực Tầng kỹ thuật: bố trí phương tiện kỹ thuật, điều hịa, thiết bị thơng tin… Tầng – 11: bố trí hộ phục vụ nhu cầu Nhìn chung giải pháp mặt đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí hộbên trong, sử dụng loại vật liệu nhẹ làm vách ngăn giúp tổ chức không gian linhhoạt phù hợp với xu hướng sở thích tại, dể dàng thay đổi trongtương lai MẶT ĐỨNG Sử dụng, khai thác triệt để nét đại với cửa kính lớn, tường ngồi hồnthiện sơn nước HỆ THỐNG GIAO THƠNG Giao thơng ngang đơn nguyên hệ thống hành lang Hệ thống giao thông đứng thang thang máy, bao gồm 01 thang bộ, 03thang máy có 02 thang máy 01 thang máy chở hàng phục vụy tế có kích thước lớn Thang máy bố trí nhà, hộ bố trí xungquanh lõi phân cách hành lang nên khoảng lại ngắn nhất, tiện lợi, hợplý bảo đảm thơng thống IV GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 1.HỆ THỐNG ĐIỆN Hệ thống tiếp nhận điện từ hệ thống điện chung khu đô thị vào nhà thông quaphòng máy điện Từ điện dẫn khắp cơng trình thơng qua mạng lướiđiện nội Ngồi bị cố điện dùng máy phát điện dự phòng đặt ởtầng ngầm để phát HỆ THỐNG NƯỚC SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Nguồn nước lấy từ hệ thống cấp nước khu vực dẫn vào bể chứa nước ởtầng hầm hệ bơm nước tự động nước bơm đến phịng thơngqua hệ thống gen gần phòng phục vụ Giải pháp kết cấu sàn sàn khơng dầm, khơng có mũ cột, đóng trần khuvực sàn vệ sinh mà khơng đóng trần phòng sinh hoạt hành lang nhằmgiảm thiểu chiều cao tầng nên hệ thống ống dẫn nước ngang đứng nghiêncứu giải kết hợp với việc bố trí phịng ốc hộ thật hài hịa Sau xử lý, nước thải đẩy vào hệ thống nước chung khu vực THƠNG GIĨ CHIẾU SÁNG Bốn mặt cơng trình có bancol thơng gió chiếu sáng cho phịng Ngồira cịn bố trí máy điều hịa phịng PHỊNG CHÁY THỐT HIỂM Cơng trình BTCT bố trí tường ngăn gạch rỗng vừa cách âm vừa cách nhiệt.Dọc hành lang bố trí hộp chống cháy bình khí CO 2.Các tầng lầu có cầu thang đủ đảm bảo người có cố cháy nổ.Bên cạnh đỉnh mái cịn có bể nước lớn phòng cháy chữa cháy CHỐNG SÉT Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động cầu Dynasphere thiết lập ởtầng mái hệ thống dây nối đất đồng thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơbị sét đánh HỆ THỐNG THOÁT RÁC Rác thải tầng đổ vào gen rác đưa xuống gian rác, gian rác bố tríở tầng hầm có phận đưa rác ngồi Gian rác thiết kế kín đáo, kỹcàng để tránh làm bốc mùi gây ô nhiễm môi trường CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG I THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNH Căn vào sơ đồ làm việc kết cấu nhà cao tầng phân loại sau: - Các hệ kết cấu bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứngvà kết cấu ống - Các hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng, kết cấu khung-vách, kết cấu ốnglõi kết cấu ống tổ hợp - Các hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền,kết cấu có hệ giằng liên tầng kết cấu có khung ghép Mỗi loại kết cấu có ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vào nhu cầu vàkhả thi công thực tế cơng trình Trong kết cấu tường chịu lực (hay gọi vách cứng) hệ thống tườngvừa làm nhiệm vụ chịu tải trọng đứng vừa hệ thống chịu tải trọng ngang Đây làloại kết cấu mà theo nhiều tài liệu nước thích hợp cho cácchung cư cao tầng Ưu điểm bật hệ kết cấu không cần sử dụng hệthống dầm sàn nên kết hợp tối ưu với phương án sàn không dầm Điều làmcho không gian bên nhà trở nên đẹp đẽ, không bị hệ thống dầm cản trở, dovậy chiều cao nhà giảm xuống Hệ kết cấu tường chịu lực kết hợp với hệsàn tạo thành hệ hộp nhiều ngăn có độ cứng khơng gian lớn, tính liền khốicao, độ cứng phương ngang tốt khả chịu lực lớn, đặc biệt tải trọng ngang Kết cấu vách cứng có khả chịu động đất tốt Theo kết nghiên cứu thiệthại trận động đất gây ra, ví dụ trận động đất vào tháng 2/1971 California,trận động đất tháng 12/1972 Nicaragoa, trận động đất năm 1977 Rumani… chothấy cơng trình có kết cấu vách cứng bị hư hỏng nhẹ cơngtrình có kết cấu khung bị hỏng nặng sụp đổ hồn tồn Vì giảipháp kết cấu chọn sử dụng cho cơng trình HỆ KẾT CẤU SÀN Trong cơng trình hệ sàn có ảnh hưởng lớn tới làm việc không gian kếtcấu Việc lựa chọn phương án sàn hợp lý quan trọng Do vậy, cần phải có sựphân tích để lựa chọn phương án phù hợp với kết cấu cơng trình Ta xét phương án sàn sau: a Hệ sàn sườn SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Cấu tạo bao gồm hệ dầm sàn Ưu điểm: - Tính tốn đơn giản - Được sử dụng phổ biến nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công Nhược điểm: - Chiều cao dầm độ võng sàn lớn vượt độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng cơng trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu cơng trình chịu tải trọng ngang khơng tiết kiệm chi phí vật liệu - Khơng tiết kiệm không gian sử dụng b Hệ sàn ô cờ Cấu tạo gồm hệ dầm vng góc với theo hai phương, chia sàn thành cácô kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách dầmkhông 2m Ưu điểm: - Tránh có nhiều cột bên nên tiết kiệm khơng gian sử dụng có kiến trúc đẹp,thích hợp với cơng trình u cầu thẩm mỹ cao không gian sử dụng lớn hội trường, câu lạc Nhược điểm: - Không tiết kiệm, thi công phức tạp - Khi mặt sàn rộng cần phải bố trí thêm dầm Vì vậy, khơng tránh hạn chế chiều cao dầm phải lớn để giảm độ võng c Sàn khơng dầm (khơng có mũ cột) Cấu tạo gồm kê trực tiếp lên cột Ưu điểm: - Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm chiều cao cơng trình - Tiết kiệm khơng gian sử dụng - Dễ phân chia khơng gian - Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước… - Thích hợp với cơng trình có độ vừa - Việc thi công phương án nhanh so với phương án sàn dầm công gia công cốp pha, côt thép dầm, cốt thép đặt tương đối định hình đơn giản, việc lắp dựng ván khn cốp pha đơn giản - Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá thành SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 - Tải trọng ngang tác dụng vào cơng trình giảm cơng trình có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm Nhược điểm: - Trong phương án cột không liên kết với để tạo thành khung độ cứng nhỏ nhiều so với phương án sàn dầm, khả chịu lực theo phương ngang phương án phương án sàn dầm, tải trọng ngang hầu hết vách chịu tải trọng đứng cột chịu - Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả chịu uốn chống chọc thủngdo dẫn đến tăng khối lượng sàn d Sàn không dầm ứng lực trước Ưu điểm: Ngoài đặc điểm chung phương án sàn khơng dầm phương ánsàn khơng dầm ứng lực trước khắc phục số nhược điểm phươngán sàn không dầm: - Giảm chiều dày sàn khiến giảm khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọngngang tác dụng vào cơng trình giảm tải trọng đứng truyền xuống móng - Tăng độ cứng sàn lên, khiến cho thoả mãn yêu cầu sử dụng bình thường - Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu cốt thép ứng lực trước đặt phù hợp với biểu đồ mômen tính tải gây ra, nên tiết kiệm cốt thép Nhược điểm: Tuy khắc phục ưu điểm sàn không dầm thông thườngnhưng lại xuất số khó khăn cho việc chọn lựa phương án sau: - Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo đặt cốt thép phải chínhxác u cầu tay nghề thi cơng phải cao hơn, nhiên với xu đại hoá điều yêu cầu tất yếu - Thiết bị giá thành cao nước chưa sản xuất SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 KẾT LUẬN Do cơng trình dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẽ mỹ quan cho hộ nên giải pháp kết cấu cơng trình lựa chọnnhư sau: - Kết cấu móng cọc khoan nhồi, đài băng hay bè - Kết cấu sàn không dầm (khơng có mũ cột) - Kết cấu cơng trình kết cấu tường chịu lực, bao gồm hệ thống vách cứng cột vách, tạo hệ lưới đỡ sàn khơng dầm nằm ẩn góc hộ Hệ thống vách cứng cột vách ngàm vào hệ đài II LỰA CHỌN VẬT LIỆU - Vật liệu xây có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả chống cháy tốt - Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả biến dạng dẻo cao bổ sung cho tính chịu lực thấp - Vật liệu có tính thối biến thấp: Có tác dụng tốt chịu tác dụng tải trọng lặp lại (động đất, gió bão) - Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trường hợp tải trọng có tính chất lặp lại khơng bị tách rời phận cơng trình - Vật liệu có giá thành hợp lý Nhà cao tầng thường có tải trọng lớn Nếu sử dụng loại vật liệu tạođiều kiện giảm đáng kể tải trọng cho cơng trình, kể tải trọng đứng cũngnhư tải trọng ngang lực quán tính Trong điều kiện nước ta vật liệu BTCT thép loại vật liệu đangđược nhà thiết kế sử dụng phổ biến kết cấu nhà cao tầng III CÁC TIÊU CHUẨN, QUY PHẠM DÙNG TRONG TÍNH TỐN - Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bêtông cốt thép TCVN 356:2005 - Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng tác động TCVN 2737:1995 - Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình TCVN 45:1978 - Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205:1998 - Tiêu chuẩn thiết kế thi công nhà cao tầng TCXD 198:1997 IV LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN - Chọn chiều dày vách chịu lực 300 mm,vách lõi thang chọn chiềudày 300 mm SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 - Chọn sàn bêtơng cốt thép tồn khối dày 25 cm - Chọn cầu thang dạng có chiều dày 12 cm - Bể nước mái có chiều dày thành 12 cm, đáy 12 cm, nắp 10 cm Chiều dày sàn chọn dựa yêu cầu: không bị chọc thủng, đảm bảo cho giảthuyết sàn tuyệt đối cứng mặt phẳng (để truyền tải ngang, chuyển vị…) Do cơng trình nhà cao tầng, chiều dày sàn tăng đến 50%so với cơng trình khác mà sàn chịu tải đứng V LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN SƠ ĐỒ TÍNH Trong giai đoạn nay, nhờ phát triển mạnh mẽ máy tính điện tử, cónhữngthay đổi quan trọng cách nhìn nhận phương pháp tính tốn cơng trình.Khuynhhướng đặc thù hoá đơn giản hoá trường hợp riêng lẻ thay thếbằng khuynh hướng tổng quát hoá Đồng thời khối lượng tính tốn số học khơngcịn trở ngại Các phương pháp dùng sơ đồ tính sát vớithực tế hơn, xét tới làm việc phức tạp kết cấu với mối quan hệphụ thuộc khác không gian Việc tính tốn kết cấu nhà cao tầng nên ápdụng cơng nghệ để sử dụng mơ hình khơng gian nhằm tăng mứcđộ xác phản ánh làm việc cơng trình sát với thực tế CÁC GIẢ THUYẾT DÙNG TRONG TÍNH TOÁN NHÀ CAO TẦNG Sàn tuyệt đối cứng mặt phẳng (mặt phẳng ngang) liên kết ngàmvới phần tử cột, vách cứng cao trình sàn Khơng kể biến dạng cong (ngồimặt phẳng sàn) lên phần tử (thực tế khơng cho phép sàn có biến dạng cong) Bỏ qua ảnh hưởng độ cứng uốn sàn tầng đến sàn tầng kế bên Mọi thành phần hệ chịu lực tầng có chuyển vị ngang Các cột vách cứng ngàm chân cột chân vách cứng mặt đàimóng Khi tải trọng ngang tác dụng tải trọng tác dụng truyền vào cơng trìnhdưới dạng lực phân bố sàn (vị trí tâm cứng tầng) có sàn nêncác lực truyền sang sàn từ truyền sang vách Biến dạng dọc trục sàn, dầm xem khơng đáng kể PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH NỘI LỰC SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Hiện giới có ba trường phái tính tốn hệ chịu lực nhà nhiều tầng thểhiện theo ba mơ hình sau: -Mơ hình liên tục túy: Giải trực tiếp phương trình vi phân bậc cao, chủ yếu làdựa vào lý thuyết vỏ, xem toàn hệ chịu lực hệ chịu lực siêu tĩnh Khi giảiquyết theo mơ hình này, khơng thể giải hệ có nhiều ẩn Đó làgiới hạn mơ hình -Mơ hình rời rạc (Phương pháp phần tử hữu hạn): Rời rạc hố tồn hệ chịu lựccủa nhà nhiều tầng, liên kết xác lập điều kiện tương thích lựcvà chuyển vị Khi sử dụng mơ hình với trợ giúp máy tính có thểgiải tất tốn Hiện ta có phần mềm trợ giúp cho việcgiải toán kết cấu ETABS, SAP, SAFE -Mơ hình rời rạc - liên tục (Phương pháp siêu khối): Từng hệ chịu lực xem làrời rạc, hệ chịu lực liên kết lại với thông qua liên kếttrượt xem phân bố liên tục theo chiều cao Khi giải tốn ta thườngchuyển hệ phương trình vi phân thành hệ phương trình tuyến tính phươngpháp sai phân Từ giải ma trận tìm nội lực Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) Trong phương pháp kể trên, phương pháp phần tử hữu hạn sử dụngphổ biến ưu điểm hỗ trợ đắc lực sốphần mềm tính tốn dựa sở phương pháp tính tốn Theo phương pháp phần tử hữu hạn, vật thể thực liên tục thay mộtsố hữu hạn phần tử rời rạc có hình dạng đơn giản, có kích thước nhỏcàng tốt hữu hạn, chúng nối với số điểm quy địnhđược gọi nút Các vật thể giữ nguyên vật thể liên tục trongphạm vi phần tử, có hình dạng đơn giản kích thước bé nên chophép nghiên cứu dễ dàng dựa sở quy luật phân bố chuyển vị vànội lực (chẳng hạn quan hệ xác lập lý thuyết đàn hồi) Các đặctrưng phần tử xác định mô tả dạng ma trận độcứng (hoặc ma trận độ mềm) phần tử Các ma trận dùng để ghépcác phần tử lại thành mơ hình rời rạc hóa kết cấu thực dạngmột ma trận độ cứng (hoặc ma trận độ mềm) kết cấu Các tác động ngoàigây nội lực chuyển vị kết cấu quy đổi thành ứng lực tạicác nút mô tả ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìmlà chuyển vị nút (hoặc nội lực) điểm nút xác định ma trậnchuyển vị nút (hoặc ma trận nội lực nút) Các ma trận độ cứng, ma trận tải trọngnút ma trận chuyển vị nút liên hệ với phương trình cân bằngtheo quy luật tuyến tính hay phi tuyến tùy theo ứng xử thật kết cấu Sau khigiải hệ phương trình tìm SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 ẩn số, người ta tiếp tục xác định cáctrường ứng suất, biến dạng kết cấu theo quy luật nghiên cứutrong học Sau thuật toán tổng quát phương pháp PTHH: Rời rạc hóa kết cấu thực thành thành lưới phần tử chọn trước cho phù hợpvới hình dạng hình học kết cấu u cầu xác toán Xác định ma trận cho phần tử (ma trận độ cứng, ma trận tải trọngnút, ma trận chuyển vị nút…) theo trục tọa độ riêng phần tử Ghép ma trận loại thành ma trận kết cấu theo trục tọa độ chungcủa kết cấu Dựa vào điều kiện biên ma trận độ cứng kết cấu để khử dạng suy biến củanó Giải hệ phương trình để xác định ma trận chuyển vị nút kết cấu Từ chuyển vị nút tìm được, xác định nội lực cho phần tử Vẽ biểu đồ nội lực cho kết cấu Thuật toán tổng quát sử dụng cho hầu hết tốn phân tích kếtcấu: phân tích tĩnh, phân tích động tính tốn ổn định kết cấu LỰA CHỌN CƠNG CỤ TÍNH TỐN a Phần mềm ETABS 9.7.0 Dùng để giải nội lực phân tích động cho hệ cơng trình bao gồm dạng giátrị dao động, kiểm tra dạng ứng xử cơng trình chịu tải trọng động đất Do ETABS phần mềm phân tích thiết kế kết cấu chuyên cho nhà cao tầng nênviệc nhập xử lý số liệu đơn giản nhanh so với phần mềm khác b Phần mềm SAP 12 Dùng để giải nội lực cho cấu kiện đơn giản hệ kết cấu nhằm đơn giản hoá trình tính tốn c Một số lưu ý Khi sử dụng phần mềm SAP, ETABS… cần ý đến quan niệm cấu kiệncủa phần mềm để cấu kiện làm việc với quan niệm thực đưa vào mơhình Quan niệm khối (solid): phương có kích thuớc gần nhau, có kích thướclớn nhiều so với phần tử khác Quan niệm bản, vách (shell): kích thước phương lớn nhiều so vớiphương cịn lại Quan niệm (frame): kích thước phương nhỏ nhiều so với phươngcòn lại SVTH: NGUYỄN VĂN DUY Page 10