CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI KẾT CẤU KHUNG

Để đủ khả năng chịu lực đồng thời đảm bảo tiết điện các kết cấu thanh như cột, dầm, các kết cấu bản như sàn, tường có kích thước hợp lý, phù hợp với giải pháp kiến trúc mặt bằng và không

GVHD : ThS Nguyễn Văn Giang

Lớp : 09HXD1

Nhóm : 1

Sinh Viên Thực Hiện: Đặng Quốc Bảo - Lê Huỳnh Quang

Từ Thành Viên - Phạm Văn Pháp - Hà Thanh Tùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG

CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

GVHD : ThS Nguyễn Văn Giang

Lớp : 09HXD1

Nhóm : 1

Sinh Viên Thực Hiện: Đặng Quốc Bảo - Lê Huỳnh Quang

Từ Thành Viên - Phạm Văn Pháp - Hà Thanh Tùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA XÂY DỰNG

CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

NỘI DUNG

I Giới thiệu

II.Phân tích ưu nhược điểm của các loại kết cấu khung

- Bê tông cốt thép

- Kết cấu thép.

III Một số công trình nhà cao tầng có hệ kết cấu thép chịu lực.

IV Một số công trình nhà cao tầng có hệ kết cấu bê tông chịu lực

PHẦN I : MỞ ĐẦU

Trong xây dựng nhà cao tầng, việc sử dụng vật liệu cho kết cấu chịu lực và kết cấu bao che có những đòi hỏi nhất định

Đặc điểm nổi bật về phương diện chịu lực của nhà cao tầng là các cấu kiện đều chịu các tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang rất lớn Để đủ khả năng chịu lực đồng thời đảm bảo tiết điện các kết cấu thanh như cột, dầm, các kết cấu bản như sàn, tường có kích thước hợp lý, phù hợp với giải pháp kiến trúc mặt bằng và không gian sử dụng, vật liệu dung trong kết cấu nhà cao tầng cần có cường độ chịu kéo, nén, cắt khá cao Trong kết cấu nhà BTCT cần dùng bê tông có cấp cường độ từ 30 đến 50 MPa và cốt thép có giới hạn chảy từ 300 MPa trở lên.Vì thế khi thiết kế thi công các nhà cao tầng tìm hiểu kỹ các ưu điểm và nhược điểm của các loại kết cấu khung bê tông cốt thép và thép để sử dụng vật liệu hiệu quả cao

1./ Hệ khung :

- Hệ khung chịu lực được tạo thành từ các cấu kiện thanh như cột, dầm, lien kết cứng tại các nút tạo thành các hệ khung phẳng hoặc khung không gian dọc theo các trục lưới cột trên mặt bằng nhà

- Khung bê tông cốt thép thường đổ liền khối tuy nhiên, đối với nhà cao tầng việc thi công các kết cấu dạng thanh như dầm, cột càng trở nên phức tạp trên những độ cao lớn

- Hệ khung chịu lực thuần túy có độ dứng uốn thấp theo phương ngang nên bị hàn chế sử dụng trong nhà có chiều cao trên 40m Trong kiến trúc nhà cao tầng luôn có những bộ phận như hộp thang máy, thang bộ, tường ngăn hoặc bao che lien tục trên chiều cao nhà có thể sử dụng như lõi, vách cứng nên hệ kết cấu khung chịu lực thuần túy trên thực tế không tồn tại

- Sàn các tầng trong nhà khung có vai trò quan trọng trong việc truyền tải trọng ngang kể cả trong kết cấu sàn lắp ghép từ các tấm panel cở lớn

PHẦN II : GIỚI THIỆU

2./ Hệ tường – vách

- Hệ kết cấu này thường được sử dụng theo những nhà có mặt bằng chữ nhật kéo dài, chịu lực chủ yếu theo phương ngang nhà Các vách được bố trí dọc theo 2 phương trục mặt bằng ngôi nhà Trong các kiểu nhà lắp ghép tấm lớn nhiều tầng có thể xem các tấm tường lien kế với nhau tạo thành một hệ tường vứng ngang dọc lien tục các mô hình tính toán phù thuộc nhiều vào cấu tạo các mạch lắp ghép tường với tường và tường với vách.

3./ Hệ khung - vách

Cấu khung – vách thường được sử dụng phổ biến hơn cả vì hệ này phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng hệ kết cấu này tạo điều kiện ứng dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau như vừa có thể lắp ghép vừa đổ tại chổ các kết cấu chịu lực có thể chỉ đổ tại chổ các vách, lõi cứng bằng công nghệ dùng ván khuôn trượt, còn phần khung (cột, dầm), sàn lắp ghép, thậm chí với các lien kết khớp giữa cột với cột và dầm sàn với vách cứng, lõi cứng với công nghệ xây dựng lắp ghép, bán lắp ghép cho phép sử dụng hệ kết cấu chịu lực một cách hợp lý và đem lại những hiệu quả kinh tế kỹ thuật nhất định.

4./ Hệ khung - Lõi

- Hệ khung lõi chịu lực thường sử dụng có hiệu quả cho các nhà tương đối cao và mặt bằng đơn giản dạng chữ nhật, vuông, Lõi (ống) có thể đặt trong hoặc ngoài biên trên mặt bằng

- Hệ sàn các tầng được gối trực tiếp vào các lõi – hộp hoặc qua các hệ cột trung gian.Phần trong lõi thường dùng để bố trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng.

II PHÂN TÍCH ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CÁC LOẠI KẾT CẤU KHUNG

1./KHUNG THÉP.

a /Ưu Điểm

- Có cuờng độ cao, TLBT nhẹ để giảm giá trị của hệ lực quán tính sinh

ra khi CT dao động, nhưng vẫn đạt được hiệu quả cao nhất về KNCL

- Thời gian thi công được rút ngắn do ứng dụng thi công lắp ghép các cấu kiện được chế tạo từ nhà máy

- Có tính biến dạng lớn nhằm tăng cường khả năng phân tán năng lượng khi CT dao động.

- Có khả năng chịu mỏi lớn để chịu các trạng thái lặp, đổi chiều.

- Có tính đồng nhất, đẳng huớng nhằm hạn chế sự tách thớ làm giảm tiết diện cấu kiện khi chịu trạng thái lặp.

- Nhà tren 30 tầng thì sử dụng kết cấu khung thép hiệu quả hơn.

PHẦN III CÔNG TRÌNH KẾT CẤU KHUNG THÉP

1./ TÒA THÁP ĐÀI BẮC 101 TẦNG

I GIỚI THIỆU :

Công trình có 101 tầng , chiều cao 509 m chiều cao nóc nhà 449 m,chiều cao sàn trên cùng 439 m ,5 tầng hầm Công trình được thiết kế hình d ng mô ph ng ạng mô phỏng ỏng cây tre có kh năng ch u đo ng đất trên 7 độ Richter, và những cơn bão siêu mạnh mỗi thế kỷ chỉ có 1 lần.và chống được sức gió 200km/h (60m/s)

II KẾT CẤU CÔNG TRÌNH :

 Móng công trình có độ sâu 80 m gồm một hệ thống 382 cọc khoan nhồi.mỗi cọc có đường kính lên đến 1,5m

 Bên trên hệ thống cọc là bộ phận dài cọc có bề dày 5 m

 Hệ kết cấu chịu lực của toà cao ốc Taipei 101 là một hệ lõi co t bê tông cốt thép chạy suốt từ móng lên đến mái và các hệ dầm dàn thép ở các tầng sàn

Sàn công trình s d ng công nghe sàn composite.ử dụng công nghệ sàn composite ụng công nghệ sàn composite

Cột được chia thành từng đoạn chế tạo sẵn trong nhà máy và được lắp ghép lại tại công trường

III GIẢI PHÁP CHỊU LỰC :

Kết cấu gồm cột tổ hợp bằng thép cường độ cao (413 MPa) được chế tạo đặc biệt trong nhà máy kích thước 3x2.4 m , trong đó có 16 cột bố trí ở lõi và 20 cột bố trí ở 4 mặt xung quanh ta ng 10 , 16 cột bố trí ở lõi ở tầng 10 , 16 cột bố trí ở lõi ầng 10 , 16 cột bố trí ở lõi và 8 cột bố trí ở 4 mặt xung quanh

He da m chính ,da m ph liên kết với cột và kết hợp với thanh giằng ầng 10 , 16 cột bố trí ở lõi ầng 10 , 16 cột bố trí ở lõi ụng công nghệ sàn composite.xiên tạo thành một hệ kết cấu chịu lực dạng hệ lõi và hệ hộp làm cho công trình không những có độ cứng chống uốn lớn mà độ chống xoắn cũng rất cao  

Do công trình có chiều cao lớn nên chịu tải rất lớn của gió sinh ra chuyển vị ngang cho công trình Đối diện với câu hỏi hóc bủa này, nhóm kỹ sư thiết kế đã treo một cái quả cầu thép nặng 680 tấn, gọi là máy giảm lực công suất lớn ở tầng 92 Những hoạt động của máy giảm lực chống lại gió mạnh và rung lắc giúp công trình có biên độ dao động nhỏ

2 TÒA THÁP THƯƠNG MẠI ĐỨC 56 TẦNG

II GIẢI PHÁP CHỊU LỰC :

Kết cấu gồm cột tổ hợp bằng thép cường độ cao (413 MPa) được chế tạo đặc biệt trong nhà, trong đó có 6 vách cứng xung quanh các hệ giằng thép

I GIỚI THIỆU :

Công trình có 56 tầng , chiều cao 259 m ,3 tầng hầm Công trình được thiết kế có kh năng ch u đo ng đất trên 7 độ Richter,

Hệ khung bao xung quanh dùng thép kết hợp vách cứng

3 ĐÀI TRUYỀN HÌNH TRUNG ƯƠNG TRUNG QUỐC

I GIỚI THIỆU :

Công trình có chiều cao 234 m ,3 tầng hầm Công trình Dự án xây dựng công trình đài truyền hình TW Trung Quốc CCTV mới bao gồm 3 khu vực: toà nhà chính, Trung tâm văn hóa truyền hình và các khu hạ tầng bổ trợ toàn diện do KTS Bevor Rem Koolhaas (Hà Lan) thiết kế

Toà nhà với 2 tháp nghiêng 6 độ theo 2 hướng khác nhau, gặp nhau ở trên đỉnh đầu mút của 2 toà Đây được xem như là một trong những công trình kiến trúc hiện đại và kì lạ nhất thế giới

 

 

II GIẢI PHÁP CHỊU LỰC :

- Kết cấu gồm cột tổ hợp bằng thép cường độ cao được chế tạo đặc biệt trong nhà máy, xung quanh các hệ giằng thép

- Hệ kết cấu phức tạp kết hợp giằng xiên,các lỏi cứng bên trong tạo ra độ nghiêng cho công trình

Hệ giằng xiên khung bao xung quanh dùng thép kết hợp vách cứng

3 TÒA NHÀ HEARST TOWER 46 TẦNG

1928 Phần phía trên là một kiến trúc hiện đại, sử dụng vật liệu chủ yếu là kính,

được thiết kế theo dạng zig zag, pha trộn giữa quá khứ và tương lai, giữa truyền

thống và hiện đại Tòa nhà đã tạo được một dấu ấn đặc biệt, không thể lẫn được vào đâu, giữa trung tâm Manhattan

Hearst Tower còn được coi là một công trình tiết kiệm năng lượng Tòa nhà có thể tận dụng tốt ánh sáng tự nhiên, như một nguồn cảm ứng Mỗi phòng trong tòa nhà sẽ tự tắt, bật bóng đèn hoặc các thiết bị khác tự tắt máy vi tính khi phòng làm việc bỏ trống

 

 

II GIẢI PHÁP CHỊU LỰC :

Kết cấu gồm cột tổ hợp bằng thép cường độ cao được chế tạo đặc biệt trong nhà máy

II PHÂN TÍCH ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CÁC LOẠI KẾT CẤU KHUNG

2./KHUNG THÉP.

b /Nhược điểm.

- Hệ khung thép có khả năng chịu nhiệt kém dể phá hoại khi nhiệt dộ cao

- Dể bị ăn mòn làm hư kết cấu

- Giá thành khá cao so với vật liệu khác.

II VÍ DỤ NHƯỢC ĐIỂM HỆ KHUNG KẾT CẤU THÉP

TÒA THÁP ĐÔI TWIN TOWERS

Tòa nhà trước

khi tấn công

toàn sau 30 phút

II PHÂN TÍCH ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CÁC LOẠI KẾT CẤU KHUNG

2./KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP.

a /Ưu Điểm

- Bê tông là vật liệu đàn – dẻo, nên có khả năng phân phối lại nội lực trong các kết cấu, sử dụng rất hiệu quả khi chịu tải trọng lặp lại ( động đất, gió bão)

- Bê tông có tính liền khối cao (khi dung công nghệ đổ liền khối) giúp cho các bộ phận kết cấu của ngôi nhà liên kết lại thành một hệ chịu lực thống nhất với bậc siêu tónh cao.

- Chịu lửa tốt, bê tông bảo vệ cốt thép không bị nung nóng nhanh chóng đến nhiệt độ nguy hiểm.

- Bê tông có khối lượng bản thân lớn nên thường sử dụng có hiệu quả cho các ngôi nhà dưới 30 tầng.

II PHÂN TÍCH ƯU-NHƯỢC ĐIỂM CÁC LOẠI KẾT CẤU KHUNG

1./KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP.

b /Nhược điểm.

- Bê tông có trọng lượng bản thân lớn khi xây dựng công trình cao tầng Tải trọng truyền xuống cột tầng trệt rất lớn do đó để chịu được tải trọng này thì tiết diện cột rất lớn gây giảm diện tích sử dụng khó khăn cho việc bố trí mặt bằng

- Khung bê tông cốt thép thường đổ liền khối tuy nhiên, đối với nhà cao tầng việc thi công các kết cấu dạng thanh như dầm, cột càng trở nên phức tạp trên những độ cao lớn.

-

1 TÒA NHÀ HABICO TOWER HÀ NỘI

PHẦN IV CÔNG TRÌNH KẾT CẤU KHUNG BÊ TÔNG

I GIỚI THIỆU :

- Habico Tower có chiều cao 180 m, trên diện tích đất xây dựng là 4.490 m2, tổng diện tích sàn được phê duyệt hơn 120.200 m2

- Habico Tower cao 36 tầng (không kể 3 tầng hầm, 3 tầng kỹ thuật và

1 tầng mái) với các chức năng gồm trung tâm thương mại, dịch vụ, khách sạn văn phòng, văn phòng và căn hộ cao cấp cho thuê

II KẾT CẤU CÔNG TRÌNH :

 Móng công trình gồm một hệ thống cọc khoan nhồi.mỗi cọc có đường kính lên đến 1m

 Bên trên hệ thống cọc là bộ phận dài cọc có bề dày 5 m

 Hệ kết cấu chịu lực của toà cao ốc Habico Tower là một hệ lõi co t bê tông cốt thép chạy suốt từ móng lên đến mái và các hệ dầm dàn thép ở tầng sàn mái

Sàn công trình s d ng công nghe bình thườngử dụng công nghệ sàn composite ụng công nghệ sàn composite

Hệ khung kết cấu bê tông kết hợp lỏi bê tông buồng thang máy

Công trình có hệ kết cấu cột tiết diện rất lớn

2 TÒA NHÀ THE TULIP TOWER

II KẾT CẤU CÔNG TRÌNH :

 Móng công trình gồm một hệ thống cọc khoan nhồi.mỗi cọc có đường kính lên đến 1m

 Bên trên hệ thống cọc là bộ phận dài cọc có bề dày 5 m

 Hệ kết cấu chịu lực của toà cao ốc the tulip tower là một hệ lõi co t bê tông cốt thép chạy suốt từ móng lên đến mái và các hệ dầm dàn thép ở tầng sàn mái

Sàn công trình s d ng công nghe bình thườngử dụng công nghệ sàn composite ụng công nghệ sàn composite

Mặt bằng kết cấu chính hệ công trình