KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

Tải trọng tác động lên nhà cao tầng :Tải trọng thẳng đứng: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên công trình nhà thường gồm hai loại: tĩnh tải (trọng lượng bản thân của công trình) và hoạt tải (tải trọng sử dụng).Tải trọng ngang: Tác dụng của gió lên công trình là tác dụng động, nó phụ thuộc vào các yếu tố của môi trường xung quanh như địa hình và hình dạng của mảnh đất xây dựng, độ mềm và đặc điểm mặt đứng của công trình và sự bố trí của các công trình lân cận.Tải trọng động đất:

KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG I. KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNH 1. Tải trọng tác động lên nhà cao tầng : -Tải trọng thẳng đứng: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên công trình nhà thường gồm hai loại: tĩnh tải (trọng lượng bản thân của công trình) và hoạt tải (tải trọng sử dụng). -Tải trọng ngang: Tác dụng của gió lên công trình là tác dụng động, nó phụ thuộc vào các yếu tố của môi trường xung quanh như địa hình và hình dạng của mảnh đất xây dựng, độ mềm và đặc điểm mặt đứng của công trình và sự bố trí của các công trình lân cận. -Tải trọng động đất: theo chỉ dẫn điều 3.1.3 TCXD 198 -1997. 2. Phân loại hệ thống kết cấu: • Kết cấu thép : - Khung cứng - Khung – giằng - Khung giằng có dàn đai - Hộp khung - Hộp bó (hộp có nhiều đơn nguyên) - Hộp có giằng chéo - Dàn không gian - Dàn có giằng chéo • Kết cấu BTCT: - Khung vách chịu lực - Hộp khung - Hộp trong hộp - Hộp nhiều đơn nguyên - Hộp có giằng chéo • Kết cấu hỗn hợp: - Thép – BTCT (siêu cao tầng) - Hộp khung 3. Lựa chọn hệ kết cấu: - Có thể chọn lựa kết cấu hợp lý hệ kết cấu chịu lực theo số tầng trên đồ thị sau: - Đối với loại hình cao ốc văn phòng có qui mô từ 20 – 25 tầng ta có thể chọn các hệ: + Hệ khung cứng + Hệ vách cứng (lõi) + Hệ khung – vách kết hợp 4. Các giải pháp kết cấu cơ bản: a. Hệ khung chịu lực: - Tạo thành từ các thanh đứng (cột) và thanh ngang (dầm) liên kết cứng với nhau theo hai phương tạo thành hệ khung không gian. Trên mặt bằng, hệ khung có thể có dạng chữ nhật, tròn, hoặc đa giác Trong nhà cao tầng, tác dụng của tải trọng ngang lớn. Để tăng độ cứng ngang của khung, đồng thời có thể phân phối đều nội lực trong cột, bố trí thêm các thanh xiên tại một số nhịp trên toàn bộ chiều cao hoặc tại một số tầng. Tác dụng của hệ thanh xiên (dạng dàn) làm cho khung làm việc như vách cứng thẳng đứng. - Ưu điểm: tạo ra không gian lớn. - Nhược điểm: có độ cứng uốn thấp theo phuơng ngang nên bị hạn chế sử dụng trong nhà có chiều cao trên 40m. - Thường áp dụng cho các mặt bằng có dạng hình học: vuông, chữ nhật, tam giác, tròn, elip. Có chiều cao 7-15 tầng là kinh tế nhất. - Nếu thiết kế thêm các dàn ngang (ở tầng trên cùng hoặc một số tầng trung gian) liên kết dàn đứng với các bộ phận còn lại của khung thì hiệu quả chịu tải ngang của khung tăng có thể đến 30%. b. Hệ vách cứng (lõi) - Ở hệ kết cấu này các cấu kiện thẳng đứng chịu lực đứng và ngang của nhà là các tấm tường phẳng, thẳng đứng (vách cứng). Tải trọng ngang được truyền đến các vách cứng thông qua kết cấu sàn, được xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng. Các vách cứng làm việc như những console đứng, có chiều cao tiết diện lớn. - Khả năng chịu tải của vách cứng phụ thuộc rất lớn về hình dạng tiết diện ngang và vị trí bố trí chúng trên mặt bằng. Ngoài ra, trong thực tế các vách cứng thường bị giảm yếu do có sự xuất hiện các lỗ cửa.  Lõi cứng: - Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở, nhận các loại tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống móng. Trong nhà nhiều tầng, lõi cứng thường được bố trí kết hợp với vị trí thang máy. - Hình dạng, số lượng, vị trí bố trí các lõi cứng chịu lực trên mặt bằng rất đa dạng: + Nhà lõi tròn, vuông, chữ nhật, (dạng kín hoặc hở); + Nhà có một hay nhiều lõi; + Lõi nằm trong nhà, theo chu vi hoặc ngoài nhà. - Lõi cứng bằng thép hoặc bê tông cốt thép với bề dày trên 300mm để chịu tải trọng và phòng chống cháy. Lõi chạy dọc xuyên suốt theo chiều cao công trình. - Thường áp dụng cho công trình có chiều cao trên 15 tầng. - Tránh đặt lõi cứng lệch về 1 góc để đảm bảo phân bố đều tải trọng. 5. Các hệ kết cấu hỗn hợp a. Hệ kết cấu khung – vách hỗn hợp: - Thường được sử dụng hơn cả vì hệ này phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc của nhà nhiều 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 chỗ. - Hệ thống lõi cứng thường được tạo ra tại khu vực thang bộ, thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên, là các khu vực có tường liên tục nhiều tầng. - Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà. - Hệ thống khung và vách được liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn. Trong trường hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa rất lớn. - Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu được thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng. Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng được yêu cầu của kiến trúc. b. Hệ hộp chịu lực: - Các bản sàn được gối vào các kết cấu chịu tải nằm theo chu vi công trình mà không cần gối vào vào kết cấu chịu tải bên trong. Với dạng kết cấu này, sẽ tạo ra một không gian lớn bên trong nhà. - Tùy theo cách tổ hợp, các kết cấu chịu lực có thể chia theo hai nhóm: + Nhóm 1: chỉ gồm một loại cấu kiện chịu lực độc lập như khung, tường, vách, lõi chịu lực. + Nhóm 2: là các hệ chịu lực được tổ hợp từ 2, 3 loại cấu kiện cơ bản trở lên. II. KẾT CẤU BAO CHE - Lớp vỏ bao che của công trình phải chống thấm nước, kín gió và đáp ứng các yêu cầu về cách âm, cách nhiệt. - Lớp vỏ phải nhẹ, chủ yếu bằng kính, hay được phủ tấm bằng các vật liệu chịu tải, chẳng hạn như đá hay gạch với cửa sổ nằm trong các panel. - Có thể có 2 lớp, với lớp bảo trì, thông gió ở giữa hay màn sáo điều chỉnh được. III. LƯU Ý KHI CHỌN KẾT CẤU - Nếu là khung nhiều nhịp thì các nhịp khung nên chọn bằng nhau hoặc gần bằng nhau (hình 3.1 a). Không nên thiết kế khung có nhịp quá khác nhau (hình 3.1 b). Nếu phải thiết kế các nhịp khác nhau thì nên chọn độ cứng giữa các nhịp của dầm tương ứng với khẩu độ của chúng (hình 3.1 c). - Nên chọn sơ đồ khung sao cho tải trọng (theo phương nằm ngang và phương thẳng đứng) được truyền trực tiếp và nhanh nhất xuống móng. Tránh sử dụng sơ đồ khung hẫng cột ở dưới. Nếu bắt buộc phải hẫng cột như vậy, phải có giải pháp cấu tạo để đảm bảo nhận và truyền tải trọng từ cột tầng trên một cách an toàn (hình 3.2). - Không nên thiết kế khung thông tầng (hình 3.3) - Nên tránh thiết kế conson (kể cả conson dầm và conson bản sàn). Trong trường hợp cần có conson phải hạn chế độ vươn đến mức tối thiểu và phải tính toán kiểm tra với tải trọng động đất theo phương thẳng đứng (hình 3.4). - Khi thiết kế khung, nên chọn tỉ lệ độ cứng giữa dầm và cột giữa các đoạn dầm với nhau sao cho trong trường hợp phá hoại, các khớp dẻo sẽ hình thành trong các dầm sớm hơn trong các cột (hình 3.5). IV. CÁC THÀNH PHẦN KHÁC 1. Lưới cột - Sơ đồ lưới cột phải càng rộng càng tốt và là bội số của kích thước sơ đồ lưới quy hoạch phòng. Cũng có thể liên quan tới sơ đồ lưới của bãi bãi đậu xe khi chỗ đậu xe nằm trong công trình. - Khẩu độ 7,5m – 9,0m là kinh tế nhất (theo The Architects’ Handbook), hay lấy theo bội số 3m x 5m ở nhà xe (bài giảng đề). 2. Dầm bê tông cốt thép: - Các giải pháp cấu tạo thường được sử dụng đối với loại kết cấu cột liên hợp là thép định hình, thép tổ hợp hàn dạng chữ H được bọc bêtông một phần hoặc toàn bộ, hoặc thép ống được nhồi đầy bêtông hoặc bêtông cốt thép. 3. Sàn bê tông cốt thép: - Đối với kết cấu sàn liên hợp thì giải pháp sử dụng thường là bản sàn bêtông cốt thép được đặt lên trên dầm thép hình chữ I. - Để thép và bêtông cùng tham gia chịu lực đồng thời, các chốt neo có hình dạng hợp lý được hàn tại bề mặt thép kết cấu tiếp xúc với bêtông nhằm tăng khả năng liên kết toàn khối giữa thép hình và bêtông. - Hoặc dạng kết cấu lõi cứng bê tông cốt thép kết hợp khung thép chịu lực hiện tại là giải pháp thường thấy ở các tòa nhà siêu cao tầng hiện nay. 4. Sàn không dầm bubbledeck [...]... Xu hướng biểu hiện kết cấu: - Mặt đứng thể hiện kết cấu bên trong (lõi cứng, vách cứng, khung cứng, hệ outrigger, hệ giằng chéo, hệ kháng chấn) - Sử dụng vật liệu kính, kim loại Xu hướng biểu hiện vật liệu: - Mặt đứng biểu cảm thẩm mỹ - Sử dụng vật liệu công nghệ cao: kính, aluminum, composite, ETFE Xu hướng biểu hiện công nghệ: - Kết cấu chịu lực chính - Vật liệu bao che công nghệ cao - Giải pháp thi... lại motip cũ - cổ điển - Cần đạt tỉ lệ nhất định về chi tiết, hình thức, vật liệu từ thấp đến cao Tribune Tower, Chicago, Mỹ Toà nhà Trump ở New York, Mỹ Xu hướng hiện đại: - Phô diễn kết cấu - Mặt đứng tự do Tòa nhà 30 St Mary Axe, London, nước Anh Xu hướng hậu hiện đại: - Sử dụng công nghệ vật liệu - kết cấu mới - Bất chấp công năng Xu hướng kiến trúc bền vững: - Kiến trúc sinh thái, kiến trúc bền... Malaysia, là kết quả nghiên cứu của các kiến trúc sư về việc ứng dụng các nguyên tắc thiết kế kiến trúc sinh khí hậu cho nhà cao tầng vùng khí hậu nhiệt đới United Gulf Bank ở Manama, Bahrain, sử dụng tường bao bằng bê tông đặc có những ô cửa sâu để tạo ra bức màn chắn nắng và điều tiết nhiệt độ trong điều kiện khí hậu sa mạc nắng nóng Hiện nay, nhiều ý kiến cho ràng sự phát triển của nhà cao tầng là sự... dựng và hình thức thẩm mỹ hiện đại Sự phát triển này là sự phát triển tổng hợp giữa kết cấu, vật liệu xây dựng, quy hoạch kiến trúc với những yêu cầu của luật xây dựng, năng lượng, thẩm mỹ, quản lý đô thị và những thành tựu kinh tế, văn hoá, xã hội Theo nghĩa đó, nhà cao tầng thật sự là một thể loại kiến trúc đỉnh cao của thời đại ... (alternating facade): mặt tiền xen kẽ là sự kết hợp giữa mặt tiền đơn và mặt tiền đôi Vào mùa hè, phần mặt tiền đơn cung cấp gió mát để làm giảm nhiệt do mặt tiền đôi gây ra Vào mùa đông, không khí nóng từ không gian giữa của mặt tiền đôi được rút ra để sưởi ấm cho công trình e Mặt tiền phức hợp (integrated facade): một mặt tiền phức hợp tích hợp nhiều hệ thống kết cấu bao che, tạo ra sự đa dạng của mặt... được xây dựng như các công trình cao tầng khác mà còn có thể thích ứng linh hoạt với điều kiện môi trường, cho phép điều chỉnh nhiệt độ, ánh sáng và gió, cũng như tiếng ồn bên ngoài tác động đến công trình b Mặt tiền dạng hành lang (corridor facade): ở dạng này hành lang đóng vai trò không gian đệm vừa là lối giao thông vừa tạo sự lưu thông không khí trong và ngoài nhà Không khí vào qua hành lang và... facade): ở dạng này hành lang đóng vai trò không gian đệm vừa là lối giao thông vừa tạo sự lưu thông không khí trong và ngoài nhà Không khí vào qua hành lang và thoát ra qua hệ thống đường ống trên trần nhà để tránh trường hợp không khí thải trộn lẫn với không khí trong lành c Mặt tiền hai lớp (mặt tiền nhiều lớp): với mặt tiền hai lớp thì mặt tiền nội thất bên trong được bao bọc bằng một lớp kính và