thiết kế và tổ chức thi công công trình nhà nhiều tầng

xuất phát từ đặc điểm công trình là khối nhà nhiều tầng , chiều cao công trình lớn , tải trọng tác dụng vào công trình tương đối phức tạp

Trang 1

Trờng đại học kiến trúc hà nội

Giáo viên hớng dẫn : ts.nguyễn HồNG SƠN

Sinh viên thực hiện : hạc thành huynh

Lớp : : 2003x2

Svth: hạc thành huynh – lớp 2003x2 Trang: 1

Trang 2

-đntn ksxd khóa 2003-2008  đề tài: ktx sv trờng công nhân kỹ thuật uông bí

Phần A

Phân tích giải pháp kết cấu

1- Khái quát chung:

Xuất phát từ đặc điểm công trình là khối nhà nhiều tầng (7 tầng ), chiều cao công trình lớn, tải trọng tác dụng vào cộng trình tơng đối phức tạp Nên cần có hệ kết cấu chịu hợp lý và hiệu quả Có thể phân loại các hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng thành haii nhóm chính nh sau:

+ Nhóm các hệ cơ bản: Hệ khung, hệ tờng, hệ lõi, hệ hộp

+ Nhóm các hệ hỗn hợp: Đợc tạo thành từ sự kết hợp giữa hai hay nhiều hệ cơ bản trên

1.1- Hệ khung chịu lực:

Hệ kết cấu thuần khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt thích hợp với các công trình công cộng Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng nhng lại có nhợc điểm là kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn, khả năng chịu tải trọng ngang kém, biến dạng lớn Để đáp ứng đợc yêu cầu biến dạng nhỏ thì mặt cắt tiết diện, dầm cột phải lớn nên lãng phí không gian sử dụng, vật liệu, thép phải đặt nhiều Trong thực tế kết cấu thuần khung BTCT đợc sử dụng cho các công trình có chiều cao 20 tầng đối với cấp phòng chống động đất ≤ 7, 15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất đến cấp 8 và 10 tầng đối với cấp 9

1.2-Hệ kết cấu vách và lõi cứng chịu lực:

Hệ kết cấu vách cứng có thể đợc bố trí thành hệ thống thành một phơng, haii phơng hoặc liên kết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng Đặc điểm quan trọng của loại kết cấu này là khả năng chịu lực ngang tốt nên thờng đợc sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng Tuy nhiên độ cứng theo phơng ngang của của các vách tờng tỏ ra là hiệu quả ở những độ cao nhất định Khi chiều cao công trình lớn thì bản thân vách cũng phải có kích thớc đủ lớn mà điều đó khó có thể thực hiện

đợc Ngoài ra hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở để tạo ra các không gian rộng

1.3- Hệ kết cấu khung giằng (Khung và vách cứng):

Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng) đợc tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệ thống vách cứng Hệ thống vách cứng thờng đợc tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy Khu vệ sinh chung hoặc ở các tờng biên là các khu vực có tờng liên tục nhiều tầng Hệ thống khung đợc bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà Hai hệ thống khung và vách đợc liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn trong trờng hợp này hệ sàn liên khối có ý nghĩa rất lớn Thờng trong hệ thống kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang Hệ khung chủ yếu đợc thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiên để tối u hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thớc cột và dầm đáp ứng đợc yêu cầu của kiến trúc

Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối u cho nhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng, nếu công trình

đợc thiết kế cho vùng động đất cấp 8 thì chiều cao tối đa cho loại kết cấu này là 30 tầng, cho vùng động đất cấp 9 là 20 tầng

2- Giải pháp kết cấu công trình.

2.1-Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu chịu lực chính:

Trang 3

2.2- Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu sàn nhà:

Trong công trình hệ sàn có ảnh hởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu Việc lựa chọn phơng án sàn hợp lý là điều rất quan trọng Do vậy, cần phải

có sự phân tích đúng để lựa chọn ra phơng án phù hợp với kết cấu của công trình

Ta xét các phơng án sàn sau:

2.2.1- Sàn s ờn toàn khối :

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

Ưu điểm: Tính toán đơn giản, đợc sử dụng phổ biến ở nớc ta với công nghệ thi công

phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công

Nhợc điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vợt khẩu độ lớn, dẫn

đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu

Không tiết kiệm không gian sử dụng

2.2.2- Sàn ô cờ:

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phơng, chia bản sàn thành các

ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2 (m) Phù hợp cho nhà có hệ thống lới cột vuông

Ưu điểm: Tránh đợc có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm đợc không gian sử

dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn nh hội trờng, câu lạc bộ

Nhợc điểm: Không tiết kiệm, thi công phức tạp Mặt khác, khi mặt bản sàn quá rộng

Ưu điểm:

+ Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm đợc chiều cao công trình

+ Tiết kiệm đợc không gian sử dụng

+ Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa (6 ữ 8 m) và rất kinh tế với những loạii sàn chịu tải trọng >1000 (kG/m2)

Nhợc điểm:

+ Chiều dày bản sàn lớn, tốn vật liệu

+ Tính toán phức tạp

Trang 4

+ Thi công khó vì nó không đợc sử dụng phổ biến ở nớc ta hiện nay, nhng với hớng xây dựng nhiều nhà cao tầng, trong tơng lai loại sàn này sẽ đợc sử dụng rất phổ biến trong việc thiết kế nhà cao tầng

O1 O1 O1 O1

O12 O12 O12

O12 O13 O13 O16

O15

O14

O16 O15 O14 O17 O18

O9 O8

O13 O13 O13 O13

O13 O13 O13 O13 O13 O13

O13 O13 O13 O13 O13 O13 O12 O12

Trang 5

* DÇm däc Chän hd = 55 (cm), bd = 25 (cm) VËy ta cã b×h = 25×55 (cm).

* DÇm phô D2, ld = 4,2 (m): Chän hd = 30 (cm), bd = 15 (cm) VËy ta cã b×h = 15×30 (cm)

1.6.2- Chän tiÕt diÖn cét khung:

Chän s¬ bé kÝch thíc tiÕt diÖn cét theo c«ng thøc sau:

* (m2 )

R

N k A

Trang 6

Trong đó: F – diện chịu tải của cột (m2) F= 4,2 x 5,4 = 22,68(m2)

q = 11,4 tấn/m2 là con số kinh nghiệm khi thiết kế nhà nhiều tầng, ở

đây lấy q = 1 tấn/m2

Hệ số vợt tảin

Tải trọng Tính toán(kG/m2) Phòng ngủ,

Vữa trát trần 0,01 1800 1, 2 21.6

Gạch granit 0,008 2200 1,1 19,36Vữa lát nền+chống

Vữa trát trần 0,02 1800 1,2 43.2

Trang 7

-Cộng 423.96

t-ờng đợc quy về tải trọng phân bố đều tác dụng lên các ô bản đó, và nó sẽ đ ợc tính toán khi tính toán các ô bản đó

2.2- Hoạt tải tác dụng lên các ô bản :

Hoạt tải sử dụng trong tính toán lấy theo TCVN 2737-1995

-Bảng 2 Hoạt tải tác dụng lên các ô bản

STT Tên ô bản Tải trọng TC(Kg/m2) Hệ sốn Tải trọng TT(kG/m2)

2 Sảnh, hành lang, cầu thang 300 1,2 360

3 Ô sàn khu vệ sinh, tắm, giặt 300 1,2 360

4 Ô sàn mái không sử dụng 75 1,3 97,5

5 Ô sàn phòng thể thao, vui chơi, giải trí. 400 1,2 480

Hệ số giảm hoạt tải của bản sàn lấy theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995

Theo tiêu chuẩn này nhận thấy: Với sàn tầng điển hình, trừ sảnh, hành lang, cầu thang, ban công, các ô sàn còn lại đợc phép giảm hoạt tải (khi A>A1)

Hệ số giảm hoạt tải:

l <2 (bản làm việc theo hai phơng).

- Theo sơ đồ đàn hồi, ta dùng các bảng tính toán lập sẵn dùng cho các bản đơn và lợi dụng nó để tính toán bản liên tục

Trang 8

b h ì

ì < àmax = o n

a

RR

Xem bản chịu uốn theo 2 phơng, tính toán theo sơ đồ bản kê bốn cạnh

*Nhịp tính toán của ô bản:

Trang 9

- Hoạt tải tính toán: ptt = 195 (kG/m2).

+Theo TCVN 2737-1995, ô sàn Ô1 đợc phép giảm hoạt tải:

A = 3,95ì6,35= 25,08 (m2) > A1 = 9 (m2)

+Hệ số giảm hoạt tải: ψA1= 0,4+

1

0 6AA

,

= 0,4 +

, ,

0 6

25 089

Trang 10

Trang 11

-0 a

Trang 12

Trang 14

*Cắt 1 dải bản song song với phơng cạnh ngắn để tính toán:

-Momen tại giữa nhịp:

2 1 1

q lM

Trang 16

c- Tính nội lực:

2 1 1

q lM

Trang 17

2 1 1

q lM

Trang 18

đntn ksxd khóa 2003-2008  đề tài: ktx sv trờng công nhân kỹ thuật uông bí

2 1 1

q lM

Trang 19

2 1 1

q lM

Trang 20

Các ô sàn đợc chọn để tính toán ở trên là các ô có kích thớc và tải trọng lớn nhất Các ô sàn khác khi tính toán sẽ ra kết quả cốt thép ít hơn Để đơn giản ta chọn thép tính toán ở Ô1 là ô có lợng thép lớn nhất để bố trí cho các ô bản kê bốn cạnh, chọn thép ở Ô4 để bố trí thép cho các ô bản loại dầm Cốt thép chịu momen dơng phía dới dùng các thanh thẳng.Cốt thép phía trên chịu mômen âm dùng các cốt mũ

Bố trí thép sàn đợc thể hiện chi tiết trong bản vẽ kết cấu (KC - 02 )

Phần:C

Trang 21

bb

I- Sơ đồ kết cấu cầu thang.

1-Mặt bằng kết cấu cầu thang:

3000 1350 1350

dt1 bản b1 cốn

Trang 24

2 1 1

q lM

Trang 26

- Kiểm tra điều kiện:

- Kiểm tra điều kiện hạn chế:

koìRnìbìho = 0,35::24ỡ24::10ì27,5 = 10587,5 (kG)>1314,6 (kG)

Trong đó: k0= 0,35 với bê tông mác < 400 ⇒ điều kiện hạn chế thoả mãn

- Kiểm tra điều kiện tính toán:

k1ìRkìbìho = 0,6ì8,8 ì0ì27,5 = 1452 (kG) >1321,2 (kG)

Trong đó: k1= 0,6 đối với dầm

⇒ Không phải tính cốt đai Bố trí cốt đai theo cấu tạo

Trang 27

- KiÓm tra ®iÒu kiÖn:

KiÓm tra ®iÒu kiÖn h¹n chÕ :

ko×Rn×b×ho = 0,35110×22×27,5 = 23292,5 (kG) > 3264,15(kG)

⇒ ®iÒu kiÖn h¹n chÕ tho¶ m·n

KiÓm tra ®iÒu kiÖn tÝnh to¸n :

Trang 28

⇒ q = 957,19 +760,2+181,5+36,5 = 1935,39 (kG/m).

- p : Lùc tËp trung do cèn truyÕn vµo:

p = Qc 1321,2 1501,36(kG)cos = 0,88 =

Trang 29

q

q m

- KiÓm tra ®iÒu kiÖn :

KiÓm tra ®iÒu kiÖn h¹n chÕ :

ko×Rn×b×ho = 0,35×110×22×27,5 = 23292,5 (kG.m) > 4404,45 (kG.m)

⇒ ®iÒu kiÖn h¹n chÕ tho¶ m·n

KiÓm tra ®iÒu kiÖn tÝnh to¸n:

Trang 30

- Lực cắt đoạn đoạn đầu dầm là 1813,8 (kG)

- Kiểm tra điều kiện:

Kiểm tra điều kiện hạn chế:

koìRnìbìho = 0,35::24ỡ24::22ì27,5 = 23292,5 (kG) > 1813,8 (kG)

⇒ điều kiện hạn chế thoả mãn

Kiểm tra điều kiện tính toán:

k1ìRkìbìho = 0,6ì8,8ì22ì27,5 = 3194,4 (kG) > 1813,8 (kG)

⇒ Không phải tính cốt đai Ta đặt cốt đai theo cấu tạo

Trang 31

-± 0.00 mÆt mãng

+4500

D C

B A

46500

13500 19500

13500

A B

2000

5000 5000

PhÇn: DtÝnh khung k4 trôc 6

Svth: h¹c thµnh huynh – líp 2003x2 Trang: 31

Trang 32

B A

4500 6500

4500

± 0.00 -600

II- chọn tiết diện:

m: Số sàn trên tiết diện đang sét

Hti: Chiều cao của tờng thứ i tính từ tiết diện đang xét đến đỉnh mái:

Vậy chọn tiết diện của cột là:

Ta có tiết diện cột giữa trục B và C từ tầng 1 đến tầng 4 là: bìh = 40ì60 (cm)

Từ tầng 5 đến tầng 8 là: bìh = 30ì50 (cm)

Ta có tiết diện cột biên trục D và A từ tầng 1 đến tầng 4 là: bìh = 30ì50 (cm)

Từ tầng 5 đến tầng 8 là: bìh = 22ì40 (cm)

Trang 34

Công trình đợc xây dựng tại Thanh Hóa vì vậy ta có W0 = 125 (kG/m2)

C = +0,8 đối với gió đẩy

C = - 0,6 đối với gió hút

Sàn mái

Hai lớp gạch là nem dày 2 (cm): 0,02ì1800Lớp vữa lót dày 1,5 (cm): 0,015ì1800Bêtông chống thấm dày 10 (cm): 0,1ì2500Bêtông xốp tạo dốc dày 5 (cm): 0,05ì1500Sàn bêtông cốt thép dày 10 (cm): 0,1ì2500Vữa trát trần dày 1,5 (cm): 0,015ì1800

1,11,31,11,11,11,3

39,635,127582,527535,1

Trang 35

7 6 5

B A

Bª t«ng cèt thÐp: 0,6×0,22×2500Tr¸t dÇm dµy 1(cm):

Trang 36