DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Độ cao khởi đầu nhà cao tầng của một số nước Bảng 2.1 Cấu trúc vỏ bao che công trình Dusseldoft city gate Bảng 2.2 Cấu trúc vỏ bao che công trình trụ sở Comm
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
PHẠM HÀ TRUNG KHÓA: 2015-2017
LỰA CHỌN CẤU TRÚC BAO CHE CÔNG TRÌNH
VPCT Ở HÀ NỘI
THEO XU HƯỚNG KTX
LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH KIẾN TRÚC
MÃ SỐ: 60.58.01.02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS.KTS.TRẦN ĐỨC KHUÊ
Hà Nội – 2017
Trang 3BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
PHẠM HÀ TRUNG KHÓA: 2015-2017
LỰA CHỌN CẤU TRÚC BAO CHE CÔNG TRÌNH
VPCT Ở HÀ NỘI
THEO XU HƯỚNG KTX
LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH KIẾN TRÚC
MÃ SỐ: 60.58.01.02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS.KTS.TRẦN ĐỨC KHUÊ
XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN
Hà Nội – 2017
Trang 4LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn tới khoa sau đại học - Trường đại học kiến trúc
Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành xong luận văn của mình
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới TS.KTS Trần Đức Khuê, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn, cùng toàn thể các thầy cô trong tiểu ban hướng dẫn đã đóng góp những ý kiến quý báu, đưa ra những phương pháp, tìm ra hướng đi, giúp tôi hoàn thành luận văn này
Sau cùng, tôi xin cám ơn nhà trường, cơ quan công tác và toàn thể bạn
bè đã giúp đỡ tôi tìm kiếm, thu thập tài liệu trong suốt quá trình thực hiện luận văn
Tác giả luận văn
Phạm Hà Trung
Trang 5LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng
Tác giả luận văn
Phạm Hà Trung
Trang 6MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục chữ viết tắt
Danh mục bảng biểu
Danh mục hình vẽ
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài 1
Sự cần thiết của vấn đề cần nghiên cứu 1
Thực trạng của vấn đề cần nghiên cứu 2
Mục tiêu nghiên cứu 2
Đối tượng 3
Phạm vi 3
Nội dung 3
Phương pháp nghiên cứu 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÁT TRIỂN CÁC CÔNG TRÌNH VPCT SỬ DỤNG CẤU TRÚC VỎ BAO CHE VÀ KIẾN TRÚC “XANH” 5
1.1 Một số khái niệm và thuật ngữ 5
1.1.1 Khái niệm văn phòng nhiều tầng 5
Trang 71.1.2 Khái niệm lớp vỏ bao che công trình 6
1.1.3 Khái niệm KTX (Green Architecture) 7
1.2 Thực trạng sử dụng cấu trúc bao che cho VPCT ở Hà Nội 8
1.2.1 Đặc điểm chung của cấu trúc bao che cho công trình nhiều tầng 8
1.2.2 Thực trạng các VPCT ở Hà Nội ứng dụng công nghệ vỏ bao che 8 1.2.3 Xu thế, ứng dụng và lựa chọn KCBC hiện nay của các chủ đầu tư và kiến trúc sư cho các VPCT 21
1.3 Những ứng dụng VLBC cho các công trình cao tầng trên thế giới23 1.3.1 Những công nghệ mới cho VLBC nhà cao tầng 23
1.3.2 Giới thiệu các công trình VPCT sử dụng vỏ bao che theo xu thế KTX ở nước ngoài 26
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG KCBC CHO VPCT Ở HÀ NỘI THEO XU HƯỚNG KTX 32
2.1 Cơ sở pháp lý 32
2.1.1 Khung chiến lược quốc gia về phát triển xây dựng xanh đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 32
2.1.2 Các văn bản chính sách về phát triển VPCT tại Hà Nội 38
2.2 Cơ sở lý thuyết 41
2.2.1 Những tiêu chí cơ bản của KTX 41
2.2.2 Những nguyên tắc tổ hợp cơ bản về kiến trúc cho các công trình VPCT 45 2.2.3 Mối liên quan giữa lớp vỏ bao che với các không gian chức năng trong VPCT 48
Trang 82.3 Cơ sở thực tiễn 49
2.3.1 Điều kiện tự nhiên tại Hà Nội 49
2.3.2 Điều kiện kinh tế – xã hội 49
2.3.3 Những kinh nghiệm từ nghiên cứu ứng dụng thực tiễn cho kết cấu và VLBC từ các công trình cao tầng 50
2.4 Những phát triển công nghệ ứng dụng cho vỏ bao che nhà cao tầng ở nước ngoài 59
2.4.1 KCBC ứng dụng tại một số công trình cao tầng tiêu biểu 59
2.4.2 KCBC bao che ứng dụng cho các công trình cao tầng trong môi trường khí hậu nhiệt đới 68
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP LỰA CHỌN KCBC CÁC CÔNG TRÌNH VPCT TẠI HÀ NỘI THEO XU HƯỚNG KTX 71
3.1 Định hướng cho các nguyên tắc lựa chọn KCBC VPCT 71
3.1.1 Nguyên tắc thiết kế tạo hình kiến trúc 71
3.1.2 Nguyên tắc sử dụng thân thiện với môi trường khu vực 71
3.2 Phương thức lựa chọn cấu trúc bao che cho công trình VPCT ở Hà Nội 72
3.2.1 Giải pháp lựa chọn các hướng công trình VPCT cần phải có lớp vỏ bao che 72
3.2.2 Giải pháp bao che mặt ngoài công trình VPCT sử dụng lớp vỏ 75
3.2.3 Giải pháp sử dụng thiết bị mới 81
3.2.4 Giải pháp sử dụng lớp vỏ “ cây xanh “ 87
3.2.5 Giải pháp gắn cấu trúc vỏ với vật liệu bao che của công trình 89
Trang 9KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ .96
Kết luận 96
Kiến nghị 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1
Trang 10DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Trang 11DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Độ cao khởi đầu nhà cao tầng của một số nước
Bảng 2.1 Cấu trúc vỏ bao che công trình Dusseldoft city gate Bảng 2.2 Cấu trúc vỏ bao che công trình trụ sở Commerzbank Bảng 2.3 Cấu trúc vỏ bao che công trình Sanomatalo
Bảng 2.4 Cấu trúc vỏ bao che công trình Occidental Chemical
Center Bảng 3.1 Lựa chọn các loại pin năng lượng mặt trời phù hợp
với kiến trúc mặt đứng
Bảng 3.2 Lựa chọn các loại pin năng lượng mặt trời phù hợp
với kết cấu mái công trình
Trang 12DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu tạo lam chắn nắng hình lá liễu
Hình 1.2 Giải pháp lam chắn nắng cho công trình Petrovietnam
Tower Hình 1.3 Công trình nhà hàng hội nghị do Võ Trọng Nghĩa thiết
kế Hình 1.4 Công trình Petrovietnam Tower
Hình 1.5 Vật liệu xây dựng không nung
Hình 1.6 Tòa nhà Bitexco Financial
Hình 1.7 Công trình Keangnam Hà Nội Lanmark tower
Hình 1.8 Tòa nhà Lotte center Hà Nội
Hình 1.9 Phương án kiến trúc tòa nhà FPT
Hình 1.10 Công trình nhà ở tại Albstadt (Đức)
Hình 1.11 Cấu trúc lăng kính phản xạ năng lượng mặt trời
Hình 1.12 Công trình SDU Campus
Hình 1.13 Lớp vỏ bao che công trình SDU Campus
Hình 1.14 Các tấm kim loại đóng mở tự động trong công trình SDU
Campus Hình 1.15 Công trình ICTA-ICP
Hình 1.16 Lớp cửa chớp trong suốt bao che công trình ICTA-ICP Hình 2.1 Dữ liệu khí hậu của Hà Nội (1898-1990)
Hình 2.2 Tính toán độ đặc của tòa nhà
Hình 2.3 Tính toán nhiệt độ của tòa nhà
Hình 2.4 Tận dụng nguồn nhiệt, ánh sáng tự nhiên cho công trình Hình 2.5 Thông gió tự nhiên cho công trình
Trang 13Hình 2.6 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu
Hình 2.7 Hệ số truyền nhiệt tổng thể
Hình 2.8 Tương quan về độ dày và hệ số truyền nhiệt
Hình 2.9 Khối nhiệt của vật liệu
Hình 2.10 Công trình Dusseldoft city Gate
Hình 2.11 Cấu trúc vỏ bao che công trình Dusseldoft city Gate Hình 2.12 Công trình trụ sở Commerzbank
Hình 2.13 Công trình Sanomatalo
Hình 2.14 Lớp vỏ bao che công trình Sanomatalo
Hình 2.15 Công trình Occidental Chemical Center
Hình 2.16 Lớp vỏ bao che công trình Occidental Chemical Center Hình 2.17 Trụ sở công ty tin học Alibaba
Hình 2.18 Công trình Galleria Centercity
Hình 2.19 Cấu trúc lớp vỏ bao che công trình Galleria Centercity Hình 3.1 Mối liên hệ giữa hướng công trình và ánh nắng mặt trời Hình 3.2 Lớp vỏ bao che với phần đệm lớn
Hình 3.3 Đồ thị ảnh hưởng của kết cấu che nắng đến năng lượng
Hình 3.8 Một số mô hình lắp đặt pin năng lượng lên tường
Hình 3.9 Một số mô hình lắp đặt pin năng lượng lên mái
Hình 3.10 Một số mô hình lắp đặt pin năng lượng lên tấm chắn
nắng
Trang 151
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Sự cần thiết của vấn đề cần nghiên cứu
Khí hậu toàn cầu ngày càng thay đổi theo chiều hướng xấu với sự khắc nghiệt cao hơn
Các công trình kiến trúc đang khiến con người tách dần ra khỏi thiên nhiên, môi trường sống của mình
Việc sử dụng máy móc để tạo ra môi trường vi khí hậu giả lập đang ảnh hưởng nặng nề tới môi trường sống
Phong trào “xanh” đang là trào lưu được các nước hưởng ứng và áp dụng mạnh mẽ trong các giải pháp về thiết kế và quy hoạch tổng thể của các công trình nhằm góp 1 phần nhỏ hướng đến 1 thế giới bền vững trong lành
Ở Việt Nam tại thời điểm này việc ứng dụng KTX vào thực tiễn chỉ mới bắt đầu, được áp dụng với những công trình và khu vực mới
Hiện trạng công trình cũ với những cái nhìn xanh chưa thỏa đáng cần được quan tâm và ứng dụng mạnh mẽ cho quá trình nâng cấp cải tạo lại chúng để có được sự đồng bộ và có hệ thống hơn nữa của kiến trúc nước nhà trong quá trình hội nhập “xanh” cùng thế giới
Tốc độ phát triển của VPCT tại Việt Nam nói chung và Hà Nội nói riêng phát triển như vũ bão do nhu cầu tang cao trong khi quỹ đất lại hạn chế
Với mục đích tạo nên không gian và môi trường làm việc tốt hơn nữa cho con người hướng theo tiêu chí xanh và góp phần bảo vệ môi trường sống của
Trang 16Thực trạng của vấn đề cần nghiên cứu
Các công trình VPCT ở Hà Nội hiện nay tồn tại 1 số vấn đề:
- Không chủ động được vị trí và hướng công trình
- Kết cấu chịu lực cho lớp vỏ bao che chưa được tính toán hiệu quả
- Quy mô sử dụng và chiều cao công trình chưa được lưu ý đúng mức
- Sử dụng vật liệu, chất liệu bao che chất lượng không đảm bảo
- Việc khai thác khí hậu tự nhiên và xanh hóa môi trường, cảnh quan cũng chưa được coi trọng đúng đối tượng
- Chi phí vận hành do sử dụng thiết bị điều hòa và thông gió cho công trình rất lớn
→ Cần tìm kiếm giải pháp lựa chọn tối ưu cho lớp vỏ bao che công trình văn phòng nhằm sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng ngay từ khâu thiết kế
Mục tiêu nghiên cứu
Tìm kiếm, xác định lớp vỏ bao che hợp lý cho các công trình VPCT ở Hà Nội và các đô thị phía Bắc nhằm phát huy hiệu quả sử dụng theo xu hướng KTX
Trang 173
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng
Cấu trúc vỏ bao che của các công trình văn phòng nhiều tầng Nghiên cứu
về các đặc điểm và vai trò của cấu trúc bao che, các cơ sở khoa học và khả năng ứng dụng vào công trình văn phòng cao tầng tại Hà Nội
=>Lớp cỏ bao che chịu tác động lớn nhất của khí hậu, môi trường và ảnh hưởng trực tiếp đến không gian làm việc bên trong công trình
Phạm vi
Các công trình VPCT ở Hà Nội
Cấu trúc vỏ bao che cho phần “thân” của công trình
Nội dung
Nội dung nghiên cứu của luận văn tập trung vào vấn đề chính sau:
- Thực trạng KCBC trong các VPCT và ảnh hưởng của nó đến không gian tổng thể, môi trường làm việc của con người trong công trình đó
- Giải pháp ứng dụng KCBC cho công trình VPCT thích ứng với khí hậu Hà Nội
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp khảo sát hệ thống, thu thập tài liệu có liên quan, đưa ra các vấn đề
- Phương pháp so sánh, đối chiếu
- Phương pháp phân tích, tổng hợp
- Phương pháp ứng dụng thực nghiệm
Trang 184
- Phương pháp chuyên gia
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đưa ra một nghiên cứu cụ thể về thực trạng KCBC các công trình VPCT tại
Hà Nội và giới thiệu tổng quát một số các thông tin liên quan, các nguyên tắc góp phần tiếp cận xây dựng, thiết kế KCBC cho các công trình VPNT
Cập nhập một số giải pháp và công nghệ trên thế giới về KCBC nhằm áp dụng cho công trình VPCT hướng tới sử dụng năng lượng một cách hiệu quả
Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung chính của luận văn có ba chương, bao gồm:
- Chương I: Tổng quan về phát triển các công trình VPCT sử dụng cấu trúc
vỏ bao che và công nghệ “xanh”
- Chương II: Cơ sở khoa học ứng dụng KCBC cho VPCT ở Hà Nội theo xu hướng kiến trúc “xanh”
- Chương III: Giải pháp lựa chọn KCBC các công trình VPCT tại Hà Nội theo xu hướng kiến trúc “xanh”
Trang 19THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội
Email: digilib.hau@gmail.com
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Trang 20để đồng bộ hóa hệ thống cho chu trình “xanh hóa” các công trình mà đặc biệt hơn là văn phòng nhiều tầng tại Hà Nội Vấn đề các công trình vẫn còn chú trọng
và chỉ quan tâm tới mục tiêu kinh tế, diện tích sử dụng, không quan tâm nhiều tới môi trường cũng như lợi ích người sử dụng cũng là điều cần phải được cải thiện trong tương lai gần Việc đưa ra các giải pháp hợp lý để định hướng các mục tiêu
và những quy tắc có thể áp dụng rộng rãi,cần thiết đối với chu trình “xanh hóa” toàn cầu cũng là điều mà luận văn đang cố gắng nghiên cứu và bám sát
Dựa trên cơ sở phân tích các công trình đã được xây dựng, các tài liệu, các
cơ sở khoa học có liên quan, luận văn đã bước đầu giới thiệu một cách tổng quát nhất về các giải pháp lựa chọn lớp vỏ bao che trong công trình kiến trúc Các thông tin về định nghĩa, phân loại, các ưu nhược điểm của vỏ bao che công trình
sẽ phần nào giúp người đọc hiểu và dễ tiếp cận hơn về loại hình này Đồng thời qua đó, luận văn đưa ra một số giải pháp (mang tính định hướng) trong thiết kế
Trang 21Trong giai đoạn hiện nay, khi mà chúng ta đã có điều kiện tiếp cận được các quan điểm thiết kế mới mẻ về kiến trúc có kể đến yếu tố khí hậu Đặc biệt, trong vài năm gần đây, sau khi xây dựng hàng loạt công trình kiến trúc mới, chúng ta
đã có những kinh nghiệm quý báu về tác động của khí hậu tới công trình kiến trúc nói chung và với VPCT nói riêng Việc xây dựng một hệ thống Quy chuẩn
về yếu tố khí hậu trong xây dựng phục vụ công tác thiết kế kiến trúc là cần thiết
về lâu dài Cần phải thêm vào các bộ môn liên quan đến khí hậu kiến trúc vào trong các chương trình học bắt buộc và cần làm rõ cho thế hệ kiến trúc sư tương lai về sự cần thiết và vai trò của thời tiết, khí hậu Hiện nay cũng có rất nhiều sách và tác giả chuyên sâu về vi khí hậu trong xây dựng, kiến trúc như Phạm Đức Nguyên, Nguyễn Huy Thông Bên cạnh đó, cần đầu tư, nâng cấp các trang thiết bị hỗ trợ nhằm chính xác hóa các thông tin, đo đạc, tính toán và phân tích ảnh hưởng của khí hậu tới công trình và người sử dụng
Trang 2298
Những biện pháp cần có điều tra kiểm định chất lượng sử dụng cấu trúc bao che cho các VPCT ở Hà Nội có thể chuyển đổi và thay thế cho phù hợp với điều kiện ở Hà Nội
Cần có các hoạt động cụ thể về định hướng cho lựa chọn cấu trúc vỏ bao che
từ khâu thiết kế
Giải pháp ứng dụng lớp vỏ bao che trong công trình theo hướng KTX trong công trình không phải là một giải pháp hoàn toàn mới lạ đối với kiến trúc Việt Nam Ở nước ta hiện nay, vẫn còn rất nhiều các công trình cũ và mới áp dụng các giải pháp này Tuy nhiên, chúng ta mới chỉ áp dụng được ở trong các công trình quy mô nhỏ, thấp tầng Vì vậy, chúng ta cần phải quan tâm và thắt chặt hơn nữa các yêu cầu về thiết kế kiến trúc đối với các công trình cao tầng nói chung
và văn phòng nói riêng
Trang 23TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1 BXD (2005),QCXDVN 09:2013 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả - NXB Xây dựng
2 BXD (2008), Định hướng quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2030
và tầm nhìn đến năm 2050, tóm tắt báo cáo, Bộ xây dựng
3 BXD (1987), TCVN 4088:1985 -Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng, NXB Xây dựng
4 Chương trình mục tiêu Quốc gia về "sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2012 - 2015",(Số 1427/QĐ - TTg)
5 Nguyễn Huy Côn (1985) - Khí hậu, kiến trúc và con người, NXB Khoa học và Kỹ thuật
6 Nguyễn Thùy Dung (2013) - Vỏ bao che nhà cao tầng, tạp chí Kiến trúc
7 Phạm Ngọc Đăng (2014) - Các giải pháp thiết kế công trình xanh ở Việt Nam, NXB Xây dựng
8 Hoa Ngọc Hưng (2014) - Thiết kế cao ốc văn phòng thích ứng với điều kiện khí hậu Hà Nội, luận văn thạc sĩ đại học Kiến trúc Hà Nội
9 Nguyễn Quang Hưng (2006) - Kiến trúc và vỏ bao che của nhà văn phòng nhiều tầng theo hướng hiệu quả năng lượng và tiện nghi khí hậu ở vùng đồng bằng Bắc Bộ, luận văn thạc sĩ đại học Xây dựng Hà Nội
10 Trịnh Ngọc Long (2005) - Nhà cao tầng nhiệt đới ứng dụng công nghệ hiện đại, luận văn thạc sĩ trường đại học Kiến trúc Hà Nội
11 Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời - Lý thuyết & ứng dụng, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2010