Một số hệ kết cấu cơ bản cho nhà cao tầng:
Hệ có vách cứng
Hệ có lõi cứng
Hệ khung có nút cứng
Hệ khung giằng
Hệ kết cấu chịu lực kiểu hộp
50
Hệ có vách cứng:
Thích hợp cho mặt bằng có nhiều không gian bị ngăn chia:
Vách cứng theo chiều ngang: các vách cứng chịu lực nằm vuông góc với
Vách cứng theo chiều ngang: các vách cứng chịu lực nằm vuông góc với chiều dài nhà.
Vách cứng theo chiều dọc: các vách chịu lực chính nằm song song với chiều dài nhà
dà à
Vách cứng chịu lực hỗn hợp: các vách chịu lực chính nằm theo cả phương ngang và dọc nhà
Một số dạng vách cứng chịu lực thường dùng 51
Các vách cứng thường có những khoảng trống để làm cửa đi và cửa sổ.
Số lượng, kích thước và cách bố trí các ô cửa ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của vách chịu lưc.a g a ệc cua ac c ịu ực
52
Hệ có lõi cứng:
Chịu được lực tác động từ nhiều phía, tổ chức không gian MB linh hoạt, rất thí h h h ô t ì h ê ầ ó khả ă hị tải t thẳ đứ lớ thích hợp cho công trình yêu cầu có khả năng chịu tải trọng thẳng đứng lớn.
Lõi cứng cũng là nơi bố trí các hệ thống giao thông đứng như thang máy, thang thoát hiểm, khu vệ sinh, hộp kỹ thuật và các không gian phụ trợ khác. Vị trí và số lượng lõi cứng trên MB có thể rất khác nhau Hình dạng lõi cứng cũng khá đa số lượng lõi cứng trên MB có thể rất khác nhau. Hình dạng lõi cứng cũng khá đa dạng: vuông, tròn, chữ nhật, tam giác, đa giác... nếu là lõi kín, cũng có thể có dạng chữ X, Y, I hay U nếu là lõi hở.
53
LÕI CỨNG Ở GIỮA & CÁC CỘT XUNG QUANH
54
LÕI CỨNG Ở GIỮA – VÁCH CỨNG NGOẠI VI
Hệ khung có nút cứng (hay hệ khung moment)
Kết cấu khung thuần túy gồm các dầm và cột nối với nhau bằng các nút cứng tạo
Kết cấu khung thuần túy gồm các dầm và cột nối với nhau bằng các nút cứng tạo thành kết cấu khung không gian.
Dầm và cột được cấu tạo thành các mạng lưới hình hộp chữ nhật, hình lập phương hoặc theo các hình dạng khác như hình trụ, elipse, đa giác…
D khô ó t ờ hị l ê bố ặt bằ khá li h h t ì ậ hệ kh
Do không có tường chịu lực nên bố cục mặt bằng khá linh hoạt, vì vậy hệ khung nút cứng có khả năng tạo ra các không gian tương đối lớn.
Chịu được lực tác động đứng tốt nhưng chịu lực xô ngang kém nên thường được kết hợp với các loại khung giằng, vách chịu lực hoặc lõi cứng để tăng cường khả ợp ạ g g g, ị ự ặ g g g năng chịu tải trọng ngang cho nhà cao tầng.
56
Hệ khung giằng (còn gọi là vách kiểu dàn thẳng đứng)
Cũng như hệ khung có nút cứng, hệ khung giằng là hệ thống kết cấu chịu tải g ệ g g, ệ g g g ệ g ị trọng ngang cơ bản của nhà cao tầng, áp dụng cho các công trình có chiều cao từ 40-50 tầng.
Khung giằng thực chất là các dàn thép thẳng đứng, có khả năng chịu tải trọng ngang chủ yếu nhờ độ cứng của các phần tử
trọng ngang, chủ yếu nhờ độ cứng của các phần tử.
Các giàn thép thẳng đứng được bố trí xung quanh lõi thang máy và các đường ống kỹ thuật, vì vậy các thanh chéo của giàn thép có thể bị che lấp bởi các bức tường lõi.g
Phân loại hệ khung giằng:
Hệ thanh đồng tâm (đồng quy).
Hệ thanh lệch tâm cho phép mở các cửa sổ cửa đi dễ dàng hơn
Hệ thanh lệch tâm, cho phép mở các cửa sổ, cửa đi dễ dàng hơn.
57
Các dạng khung giằng lệch tâm
Các dạng khung giằng đồng quy 58
Citigroup Center – NewYork Hệ kết cấu giằng thép.
Chiều cao 279m
59
Hệ kết cấu kiểu hộp (hệ ống)
Vỏ bao che bên ngoài đóng vai trò chịu lực, được thiết kế dưới dạng khung chịu lực, tạo ra độ cứng và ổn định tổng thể cho tòa nhà.ự , ạ ộ g ị g
Hệ hộp gồm có các kiểu sau:
Hệ hộp khung
Hệ hộp dàn không gian Hệ hộp dàn không gian
Hệ hộp bó (nhiều đơn nguyên kiểu hộp).
Hệ hộp khung:g
Gồm các cột bên ngoài bố trí gần nhau và các dầm biên liên kết cứng với nhau, nối liên tục trên mặt đứng và tại các góc của công trình.
Tuỳ chiều cao và kích thước công trình, khoảng cách giữa các cột bên ngoài có thể từ 1 5m đến 4 5 m Chiều cao dầm biên đối với chung cư và cao ốc văn có thể từ 1,5m đến 4,5 m. Chiều cao dầm biên đối với chung cư và cao ốc văn phòng thông thường từ 0,6m - 1,2m.
Cách bố trí này tạo cho công trình giống như một hộp cao hình ống vươn lên từ mặt đất. Vị trí các ô cửa được ấn định trong phạm vi cột và dầm biên.
60
Brunswick Building - Chicago Brunswick Building - Chicago
AON CENTER – Chicago.
61 Cao 346m ( 83 taàng )
Jpmorgan Chase Tower - Texas
AT&T Center - Chicago 62
Hệ hộp giàn không gian
Đối với nhà siêu cao tầng, mật độ dày đặc của dầm và cột biên có ảnh
hưởng lớn tới kiến trúc mặt đứng Muốn khống chế được biến dạng của kết hưởng lớn tới kiến trúc mặt đứng. Muốn khống chế được biến dạng của kết cấu, tăng khả năng chịu lực thì cần phải giảm kích thước lỗ cửa trên vách hộp. Vấn đề này đặc biệt phức tạp, nhất là ở phần đế của công trình, nơi thường phải bố trí các lối vào rộng thoáng.
Hệ hộp giàn không gian: liên kết toàn bộ các cột ngoài bằng các thanh
giằng chéo để tạo ra một khối hộp cứng tổng thể có thể chống lại biến dạng theo phương ngang.
Ư điể t ủ hệ hộ ià khô i là ó b ớ ột khá lớ t
Ưu điểm quan trọng của hệ hộp giàn không gian là có bước cột khá lớn, tạo ra những diện rộng,có thể bố trí các ô cửa một cách thoải mái
Các thanh giằng chéo chạy suốt chiều dài mặt đứng => Mặt đứng có dạng khung giằng chéo
khung giằng chéo.
Có nhìều cách bố trí đường chéo khác nhau, mỗi cách đều có tác động lên hình thức kiến trúc bên ngòai công trình.
63
HỆ HỘP KHUNG VÀ DÀN HỖN HỢP
64
65 NGÂN HÀNG TRUNG HOA - HONG KONG – KTS. I.M.PEI
HỆ HỘP DÀN LỚN
KẾT CẤU HỘP DÀN
66
KẾT CẤU HỘP DÀN (kết hợp lõi cứng)
Hệ hộp bó (hộp nhiều đơn nguyên) ề
Hệ hộp bó được chia thành nhiều mô đun thông qua việc đưa vào bên
trong MB các thành hộp nhỏ hơn, có tác dụng làm giảm hiệu ứng biến dạng trên các cột giữa các khung nằm ở đầu và cuối hướng gió.
So với hệ hộp khung chu vi hệ hộp bó cho phép có bước cột lớn hơn trong
So với hệ hộp khung chu vi, hệ hộp bó cho phép có bước cột lớn hơn trong thành hộp => dễ dàng tổ chức không gian nội thất .
Đặc tính chịu xoắn tốt của hệ hộp ngoài có ưu thế trong các hình dạng kết cấu không đối xứng.g g
Về nguyên tắc, bất kỳ một hình dạng khép kín nào cũng có thể được sử dụng để tạo ra hệ hộp bó. Hệ hộp bó thích ứng với rất nhiều hình khối có MB khép kín phức tạp như hình tròn, hình lục giác, hình tam giác và các hì h đ iá khá Hì h d hiệ ả hất là hì h ô
hình đa giác khác. Hình dạng hiệu quả nhất là hình vuông
67
SEARS TOWER – CHICAGO KẾT CẤU HỆ HỘP BÓ
68
69