Báo Cáo Giữa Kỳ.pdf

Microsoft Word BÁO CÁO 20% TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH BỘ MÔN KIẾN TRÚC BÁO CÁO GIỮA KỲ MÔN HỌC CẤU TẠO KIẾN TRÚC 2 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023 GVHD TS KTS TRẦN VĂN ĐỨC S[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH BỘ MƠN KIẾN TRÚC BÁO CÁO GIỮA KỲ MƠN HỌC: CẤU TẠO KIẾN TRÚC GVHD: TS KTS TRẦN VĂN ĐỨC SVTH: NHÓM TRƯƠNG ANH HÀO - 81900519 VŨ KHÔI - 81900531 NGUYỄN VĂN KIỆT - 81900532 TRẦN THỊ QUẾ TRÂN - 81900579 BÙI ĐỨC VIỆT - 81900589 THONGSAVANH SOUKCHALEUN - 81800783 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023 Mục lục Mục lục Mở đầu Chương Tổng quan Nhà hát The Sage Gateshead 1.1 Thông tin chung nhà hát 1.2 Đặc điểm kiến trúc Chương Phân tích khung chịu lực 2.1 Khung chịu lực vỏ bao che 2.1.1 Khung vòm vượt nhịp 2.1.2 Vịm thép chịu lực đỡ khung 2.1.3 Khung giàn không gian mái che 2.1.4 Hệ giằng 10 2.2 Khung chịu lực khối kháng phịng 10 Chương Nguyên tắc hoạt động tải trọng 11 3.1 Nguyên tắc truyền tải trọng vỏ bao che 11 3.2 Nguyên tắc truyền tải trọng khối kháng phòng 12 Chương Chi tiết liên kết khung vỏ bao che 13 4.1 Cấu trúc chung 13 4.2 Vỏ bao che 14 4.3 Chi tiết liên kết 16 4.4 Vật liệu lớp vỏ bao che 17 Chương Giải pháp liên kết từ móng đến mái 19 5.1 Kết cấu 19 5.2 Khung thép 20 Kết luận 22 Mở đầu Lý chọn cơng trình: Kiến trúc có phát triển mạnh mẽ vĩ đại thời kỳ kỷ 19 để thoát khỏi thời kỳ phục hưng, nơi mà thiết kế người ta tưởng tượng Kiến trúc đại cho phép nhà thiết kế đổi mở rộng tầm nhìn tư họ Có nhiều cơng trình văn hóa nghệ thuật mang tạo hình cấu trúc khơng gian độc đáo giải phóng kết cấu cứng khơng gian hệ lưới cột dầm dày đặc Những điều tạo nên ấn tượng giới kiến trúc, lưu lại theo thời gian minh chứng kết cấu vượt nhịp lớn cơng trình Nhà hát The Sage Gateshead thiết kế Norman Foster, kiến trúc sư nhà thiết kế lỗi lạc Đây ví dụ điển hình kiến trúc đại dần lan rộng khắp giới Với hình thức thú vị không gian xây dựng đầy đủ chức năng, Sage Gateshead trung tâm dự án nhằm mục đích cho thấy tác động nghệ thuật kiến trúc giới Việc xây dựng công nghệ cao, thấy với kiến trúc, để lại tác động lâu dài người xem người sử dụng Với cấu trúc mái vịm từ giàn khơng gian, loại cấu trúc điển hình vượt nhịp lớn, The Sage Gatehead tạo nên lớp vỏ cơng trình cơng cộng tuyệt vời với thiết kế bền vững, mang tính thẩm mỹ bật lịng thành phố nơi mà tọa lạc Ý nghĩa khoa học: Đây cơng trình sử dụng kết cấu khung thép với Panel thép kính để làm vỏ bao che cho khối kháng phịng làm bê tơng cốt thép Với hệ thống khung thép tạo hình liên kết với cách độc đáo cho khả vượt nhịp lớn, tạo không gian phù hợp cho khối khán phịng Việc nghiên cứu, phân tích hệ thống khung chịu lực, vỏ bao che kết cấu tịa nhà từ móng đến mái giúp sinh viên hiểu giải pháp giàn không gian thép Từ đưa học, kinh nghiệm cách nhìn nhận cách khách quan cơng trình có kết cấu giàn khơng gian vượt nhịp lớn áp dụng kiến thức đúc kết để làm đồ án môn học Phương pháp nghiên cứu: - Bám sát mục tiêu, nhiệm vụ thu thập liệu - Sử dụng phương pháp đánh giá, phân tích - Đưa sơ đồ phân tích dựa thơng tin thu thập Chương 1:Tổng quan Nhà hát The Sage Gateshead 1.1 Thông tin chung nhà hát Địa điểm: Newcastle, Vương quốc Anh Tư vấn thiết kế: KTS Norman Forster Quy mơ: 20000m2, khoảng 2700 chỗ ngồi Thời gian hồn thành: 2004 Hình 1.1 Nhà hát The Sage Gateshead, Vương Quốc Anh The Sage Gateshead cơng trình nhà hát phục vụ cho thị hiếu phổ biến âm nhạc: jazz cổ điển, múa, kèn,… trung tâm giáo dục âm nhạc Cơng trình nằm Gateshead, bờ phía Nam sơng Tyne, Newcastle, Vương Quốc Anh, kề liền với Trung tâm Nghệ thuật Đương đại BALTIC cầu Gateshead Millennium Nhà hát KTS Norman Forster cộng thiết kế, sau dành chiến thắng thi thiết kế kiến trúc tổ chức RIBA (học viện kiến trúc Hoàng gia Anh) The Sage Gateshead kết hợp không gian biểu diễn bật với chất lượng âm xuất sắc quốc tế cơng nhận Bản chất lộng gió khu vực khiến Foster tạo phịng chờ có mái che đón dọc theo Hình 1.2 Ý tưởng Norman Forster bờ sông để liên kết không gian khác với Kết toàn khu phức hợp che chở bên mái nhà thép khơng gỉ rộng, bao bọc khối nhà kháng phịng bên Chứa quán cà phê, quán bar, cửa hàng phịng vé, phịng chờ đóng vai trị tiền sảnh cho khán phòng phòng sinh hoạt chung Trường Âm nhạc, nằm bên Với tầm nhìn tuyệt vời sơng Tyne, tồn nhà trở thành không gian tuyệt vời thành phố 1.2 Đặc điểm kiến trúc Cơng trình bao gồm phịng biểu diễn chính: Phịng biểu diễn 1700 chỗ ngồi (Hall One); phòng biểu diễn 450 chỗ ngồi (Hall Two) phòng biểu diễn mang tên Northern Rock Foundation Hall Hall One phòng biểu diễn thiết kế để đảm bảo chất lượng âm Hình 1.3 Mặt phân khu chức Mặt phân khu chức thành hồn hảo Tấm trần phịng nâng lên hạ xuống, tường gỗ thay đổi khả hút âm, phù hợp với thể loại âm nhạc biểu diễn Hình 1.4 Mặt cắt ngang cơng trình Các phịng biểu diễn bố trí khối độc lập, khép kín, đảm bảo khơng ảnh hưởng lẫn âm Các khơng gian bao quanh phịng biểu diễn hai tầng hầm không gian đệm, quán bar, thư viện, phòng phụ trợ,… Các khối biểu diễn bao bọc lớp vỏ thép khổng lồ tách rời hoàn toàn với lớp vỏ Với cấu trúc dạng khung thép uốn cong để tạo mềm mại cơng trình theo hai chiều Lớp vỏ kính hai bên cho phép người bên ngồi cơng trình quan sát hoạt động bên cơng trình, làm tăng khả thu hút, hấp dẫn cơng chúng Hình 1.5 Mặt cắt dọc cơng trình Chương Phân tích khung chịu lực 2.1 Khung chịu lực vỏ bao che 2.1.1 khung vòm vượt nhịp Vỏ bao che nhà hát sử dụng hệ thống khơng gian dạng vịm vượt nhịp lớn thép Bề lớp vỏ uốn cong tạo mềm mại cơng trình thực chất chúng tạo thành từ việc ghép panel thép kính với độ nghiêng phù hợp tạo thành mềm mại Hình 2.1 Mơ hình dáng khung vòm lớp vỏ bao che Khung vòm chịu lực hệ dầm chính, phụ tính tốn xác khả vượt nhịp lớn Hệ khung vòm nhà hát cho khả vượt nhịp lên đến 80m từ trước sau, phù hợp với chức sử dụng bên Các vòm đặt gối tựa có tác dụng triệt tiêu lực xơ ngang Ngồi sử dụng hệ thép hình chữ I cánh rộng uốn cong theo biên khung vịm, có tác dụng tạo hình mềm mại biên, giữ vững cấu trúc, tạo tầm nhìn cho khán giả đồng thời lấy ánh sáng tự nhiên vào cơng trình Với hệ thép này, mái vịm Hình 2.2 Sơ đồ bố trí gối tựa hệ thép biên trông vải trùm lên hệ xương chịu lực có sẵn để bảo vệ cơng trình 2.1.2 Vịm thép chịu lực đỡ khung Để chịu lực cho vỏ bao che cơng trình sử dụng vịm thép để đỡ cho mái gần vng góc với mặt đất Bốn vịm làm từ thép hình chữ I có kích thước lớn để đảm bảo khả chịu lực tốt Trục vòm lấy gần trùng với đường áp lực để vòm chủ yếu chịu lực nén Khi tải trọng tác dụng trên vịm tĩnh tải phân bố trục vịm thiết kế dạng parabol Khung vòm thường kê gối, vịm kê mặt đất phần khơng gian gần chân vịm khơng sử dụng hạn chế chiều cao Hình 2.3 Sơ đồ bố trí khung vịm chịu lực 2.1.3 Khung giàn khơng gian mái che Khung giàn không gian mái che thiết kế liên kết với khung vịm với nhiệm vụ truyền tải từ panel thép kính lớp vỏ bao che sang khung vịm qua hệ thống thép vịm bố trí chiều dọc ngang cơng trình với độ cong khác vừa chịu lực vừa tạo hình cho cơng trình Lớp gian bố trí vng góc với khung vịm chính, sử dụng thép hình chữ I (có kích thước nhỏ khung vịm để giảm tải cho cơng trình) có tác dụng định hình phương truyền lực để truyền tải trọng từ lớp vỏ bao che Hình 2.4 Ảnh thực tế thi cơng hệ khung giàn khơng gian sang khung vịm để truyền xuống đất Tiếp theo lớp giàn trùng với phương khung vịm (được làm từ thép hình ống) có tác dụng định hình, chống lại lực xô ngang lớp giàn Với cấu trúc giàn khơng gian dạng vịm theo chiều, cơng trình tạo hệ chịu lực vững mềm mại cho lớp vỏ bao che cơng trình Đồng thời giúp phân tán tải trọng toàn bề mặt vỏ bao che truyền xuống đất theo phương định sẵn khung chịu lực 2.1.4 Hệ giằng Hệ cáp giằng thiết kế để chống lại lực xô ngang theo phương dọc ngang cơng trình Hệ cáp có tác dụng tạo liên kết chặt chẽ hệ khung vòm dọc ngang, làm tăng khả chịu lực cho kết cấu Do tải trọng gió P theo chiều dọc nhà, truyền từ đầu hồi vào tập trung đỉnh cột Hình 2.5 Ảnh thực tế hệ giằng (nơi chịu lực quan trọng) Nên giằng cột bố trí theo phương chéo để đảm bảo chịu kéo nén tốt Hơn tác dụng tải trọng vào khung ngang, lực truyền vào giằng triệt tiêu vị trí giao Hình 2.6 Sơ đồ minh họa chịu lực hệ giằng 2.2 Khung chịu lực khối kháng phịng Như cơng trình khác, khối kháng phịng cơng trình Nhà hát The Sage Gateshead có khung chịu lực sử dụng hồn tồn kết cấu bê tơng cốt thép Đây hệ thống giúp cách nhiệt cách âm tốt cho khơi kháng phịng Khung chịu lực của khối kháng phịng hồn tồn tách biệt với khung chịu lực vỏ bao che có hệ truyền lực riêng theo kết cấu bê tông cốt thép xuống lòng đất 10 Chương Nguyên tắc hoạt động tải trọng 3.1 Nguyên tắc truyền tải trọng vỏ bao che Do hệ mái cơng trình chia thành hệ khung vòm nên tải trọng từ mái truyền theo khung Mỗi khung vịm có bước nhịp khác tùy vào quy mơ kháng phòng bên mà thay đổi với bước cột 36m; 18m 26m Vì khung vòm chịu tải trọng chỉnh chịu tải trọng khác với nguyên tắc truyền tải trọng xuống đất Hình 3.1 Sơ đồ truyền tái trọng theo mặt cắt ngang cơng trình Hình 3.2 Sơ đồ truyền tải trọng theo mặt cắt dọc cơng trình Nguyên tắc truyền tải trọng: tải trọng từ mái (được hình thành từ panel thép kính với số lớp cách âm, cách nhiệt phía khối kháng phịng) truyền xuống theo khung giàn ngang thép hình chữ I (các vng 11 góc với khung vịm chính), sau tải trọng truyền vào khung vòm thép theo ngun tắc truyền lực khung vịm thơng thường khác Giữa khung vịm có bốn cột với nhiệm vụ truyền phần tải trọng xuổng mặt đất Phần tải trọng lại theo phương khung vịm truyền xuống móng qua vị trí gối bê tơng đầu khung vịm 3.2 Ngun tắc truyền tải trọng khối kháng phòng Tải trọng khối kháng phòng truyền theo nguyên tắc giống nguyên tắc truyền lực công trình có kết cấu bê tơng cốt thép Ngun tắc truyền tải trọng: tải trọng khối kháng phòng bao gồm tĩnh tải hoạt tải truyền xuống sàn, sau từ sàn truyền đến dầm từ dầm truyền đến cột từ cột truyền xuống móng cuối truyền xuống đất Hình 3.3 Sơ đồ truyền tải trọng khối kháng phòng 12 Chương Chi tiết liên kết khung vỏ bao che 4.1 Cấu trúc chung Giải pháp vỏ bao che Nhà hát The Sage Gateshead rõ ràng, bao gồm khung thép, bê tông Việc tạo nên thống cho chuyên gia tham gia vào việc xây dựng vỏ bao che Sử dụng kết cấu khung cong, kính phẳng để tạo nên lớp vỏ bao che Vỏ bao che tách rời hoàn toàn với khối nhà biểu diễn, với hệ thống khung thép uốn cong để tạo nên mềm mại hình thức kiến trúc bên ngồi theo chiều Thép vật liệu vừa nặng vừa cứng lại có tính dẻo đàn hồi nên thép lựa chọ để tạo hình kiến trúc cho tồn nhà Đặc biệt hệ khung chịu lực Hình 4.1 Ảnh thực tế vỏ bao che thi công Nhưng giải pháp vỏ bao che kết cấu khung thép - kính phẳng sử dụng thời kỳ này, đặc điểm vật liệu kính bề mặt cong dẫn đến khó khăn việc tạo liên kết Vị trí điểm tiếp giáp kính panel thép tạo khe hở, khó việc xử lý 13 4.2 Vỏ bao che Lớp vỏ bao che cơng trình sử dụng lớp cấu tạo: Lớp thứ lớp bê tông cách nhiệt, cách âm lớp thứ gồm tổ hợp từ 3000 panel thép không gỉ 250 kính hai lớp (khoảng 3500m2) Mỗi panel thép không gỉ dài 4m rộng 1m, có lớp hồn thiện bên ngồi vải lanh có tác dụng để giảm độ chói Các panel thép chắn thiết kế để ngăn tiếng ồn trời mưa lớn, để tránh gây tập trung buổi biểu diễn hòa nhạc 3000 panel thép khơng gỉ 3500m2 kính hai lớp Hình 4.2 Thành phần vỏ bao che Để chịu lực cho vỏ bao che cơng trình sử dụng vịm thép để đỡ mái gần vng góc với mặt đất Mỗi vịm đỡ bốn khung thép hình Do nhà hát nên hiệu xuất âm cơng trình làm ảnh hưởng đến việc thiết kế cấu trúc mái Các phần cong mối nối thép thứ cấp vòm tạo hình dạng lượn sóng mái nhà Cấu trúc mái hồn tồn tách biệt với cấu trúc khán phịng Bốn vịm thép chính: - Lớp thứ hệ khung thép chịu lực - Lớp thứ hai lớp cách nhiệt chống thấm nằm lớp cách điện - Lớp thứ ba lớp panel thép không gỉ - Lớp cuối lớp kính lớp 14 Hình 4.3 Ảnh thực tế thi cơng vỏ bao che Đầu tiên, lớp khung thép hình thang có công dụng cố định vào cấu trúc mái bao phủ lớp màng kiểm soát hơi, 75mm cách nhiệt màng chống thấm lớp Khoảng cách màng chống thấm tới phủ trần thép không gỉ mái nhà 700mm cịn thêm lớp cách điện thứ cấp Hình 4.4 Ảnh thực tế kính vỏ bao che Nếu sử dụng lớp bao che toàn panel làm cơng trình bị thơ so với lớp cong mềm mại nên lớp panel lại kết hợp thêm với lớp kính lớp Chúng tạo cấu trúc vỏ mỏng, vừa sáng, thiết mà vừa đóng vai trị lấy sáng cho cơng trình 15 Hình 4.5 Liên kết vỏ bao che Tồn lớp kính lắp ráp dựa mặt tạo hệ khung kết cấu Các liên kết sẻ tương tự kết cấu khép kính khác Khi nhận tải trọng chúng chuyển phần tải trọng xuống phần khung Các chi tiết kính thường nằm điểm khung Tấm kính gắn mặt khung kết cấu Ngồi ra, chỗ liên kết kính với khung thép liên kết bu lơng, ốc vít, khơng sử dụng liên kết hàn đặc tính yêu cầu chuyển động kính Mặt khác, hệ bu lơng, ốc vít dùng để liên kết panel thép không gỉ 4.3 Chi tiết liên kết Các panel thép không gỉ kính lớp định hình vị trí liên kết bu lơng với khung thép cách xác Các vị trí liên kết với mã định vị khung chịu lực bu lơng Hình 4.6 Ảnh thực tế thi công liên kết vỏ bao che 16 Việc vỏ bao che làm panel thép kính riêng biệt giúp cho việc lắp ráp xây dựng trở nên dễ dàng hơn, đồng thời dễ dàng thay sửa chữa có thành phần riêng biệt bị hư hại q trình sử dụng Ngồi ra, sử dụng bu lơng để liên kết điều chỉnh độ nghiêng panel kính theo hướng phù hợp để tạo mềm mại cho lớp vỏ bao che 4.4 Vật liệu lớp vỏ bao che - Bê tông xốp nhẹ cách âm, cách nhiệt: bê tông xốp bọt sử dụng chất tạo bọt Gèooam, bê tơng xốp có khả cách âm, cách nhiệt tốt Tuy nhiêu bê tông xốp có cường độ chịu lực yếu bê tơng thường dùng làm khung chịu lực cho tịa nhà Bê tơng xốp bao gồm cốt liệu mịn thơ, trọng lượng bình thường nhẹ Trong bê tơng xốp bột khí nhỏ li ti, phân bố đồng Hình 4.7 Bê tơng xốp không bị nối liền với tạo loại bê tơng tươi dễ sử dụng dùng bơm bê tông để bơm - Lớp vỏ bao che mái: tổ hợp từ 3000 panel thép khơng gỉ 250 kính hai lớp  Panel thép khơng gỉ: Hình 4.8 Panel thép khơng gỉ Đặc tính loại panel thép khơng có cromo cao (>16-18%) mà cịn chứa niken cao (>=6-8%) nguyên liệu mở rộng khu vực có đủ để thép có tổ chức austenit17 gọi thép họ 18-8 (>18%Cr,>8%Ni), sử dụng nhiều Mỹ (chiếm 70%) có tính chất chống ăn mịn, cơng nghệ tính tốt  Kính lớp: Hình 4.9 Kính lớp Khoảng khơng gian trống bơm vào lớp khí trơ có tính phát xạ nhiệt chậm, làm giảm phát tán, hấp thụ nhiệt lượng chậm làm chậm trình truyền tải nhiệt đảm bảo độ sáng cơng trình Giúp cơng trình ấm áp mùa đơng mát mẻ vào mùa hè 18 Chương Giải pháp liên kết từ móng đến mái 5.1 Kết cấu Nhà hát The Sage Gateshead kết hợp nhiều yếu tố cấu trúc kỹ thuật xây dựng để làm cho tòa nhà ổn định mặt cấu trúc Tòa nhà sử dụng móng cọc bê tông khối lớn để chuyển tải trọng xuống mặt đất bên Hình 5.1 Mặt cắt từ móng đến mái Khung thép vỏ bao che tòa nhà liên kết với nhiều cột để chuyển tải trọng chúng xuống phần móng bên Các khung thép vỏ bao che liên kết với cột hệ thống mã bu lơng Ba phịng hịa nhạc tách rời hồn tồn với vỏ bao che, phịng hịa nhạc có hệ kết cấu bao gồm dầm, cột, sàn bê tông cốt thép cơng trình khác Để đỡ kết cấu đồ sộ khu liên hợp, sàn khoan xẻ rãnh khoảng 1100 cọc bê tông cốt thép khoan vào lòng đất để hỗ trợ nâng đỡ khối kiến trúc khổng lồ tịa nhà, hồn thiện phần móng cần 18 000 m3 bê tơng Tương đương với khối khán phịng phần móng tách riêng biệt để tránh việc tiếng ồn truyền qua kết cấu móng, ảnh hưởng đến phịng cịn lại 19 5.2 Khung thép Khung thép xây dựng gồm bốn vịm Những mái vịm nằm sảnh hai đầu tịa nhà Những khung thép cho khả vượt nhịp kéo dài khoảng 80 mét từ trước sau Chúng định dạng thành dạng xoắn ốc cách sử dụng đoạn chùm Hình 5.2 Ảnh thi cơng khung vịm có bán kính tăng dần Các kèo thép ngang có định dạng giống liên kết với khung mã bu lơng, điều giúp việc xây dựng, lắp ráp trở nên dễ dàng tiết kiệm chi phí Hình 5.3 Hình ảnh lắp ráp khung thép Hình 5.4 Mặt cắt thể khung thép cột chịu lực 20 Hệ khung thép liên kết chặt chẽ với nhau, trông giống kén, lớp vỏ bảo vệ khối kháng phòng bên Lớp vỏ bố trí cột thép với vai trị truyền lực nâng đỡ hệ khung Chi tiết giằng chéo Chi tiết liên kết mái với cột Hình 5.5 Các chi tiêt hệ khung thép Để tăng thêm tính ổn định, khung thép cịn bố trí hệ giằng với vai trò giữ cố định điểm liên kết kèo thép dọc ngang lại với Hình 5.6 Ảnh thực tế liên kết giằng với khung thép 21 Kết luận Nhà hát The Sage Gateshead cơng trình điển hình sử dụng vỏ bao che kết cấu thép cho khả vượt nhịp lớn liên kết hỗ trợ lẫn thành phần khung vỏ bao che ví dụ điển hình kiến trúc đại nét đặc trưng cho công trình nhà hát Với hình thức thú vị, The Sage Gateshead vận dụng đặc trưng thép tính dẻo để tạo hình kiến trúc cho mặt đứng cơng trình Việc đưa giải pháp kết cấu giàn khơng gian vượt nhịp lớn vào cơng trình đáp ứng đầy đủ chức nhà hát Song song với đó, vượt trội giàn thép không gian mang đến kết cấu vững chắc, tận dụng tối đa khả làm việc chịu lực Sự kết hợp thành phần vỏ bao che, khung thép, Panel thép khơng gỉ kính lớp cách nhiệt tạo nên độc đáo cơng trình, sử dụng cứng rắn để tạo nên mềm dẻo thành công Norman Forster ơng thiết kế cơng trình 22