BÀI GIẢNG KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

1
KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG
NHỮNG KHÁI NiỆM CƠ BẢN
2
y ban nhà cao tầng quốc tế
Phân lọai theo số tầng và chiều cao :
Loại I : 9 – 16 tầng (chiều cao nhà H<50m).
Loại II : 17-25 tầng (H=50 – 75m).
Loại III : 26-40 tầng (H=75 – 100m)
Loại IV: siêu cao tầng (>40 tầng, cao > 100m)
ĐỊNH NGHĨA NHÀ CAO TẦNG
Một tòa nhà đïc
xem là cao tầng nếu
chiều cao của nó
quyết đònh các điều
kiện thiết kế, thi
công và sử dụng
khác với các ngôi
nhà thông thường.
Theo vật liệu xây dựng :
BTCT, thép, liên hợp
BTCT+ thép
Theo sơ đồ kết cấu:
khung, tường (vách),
hộp, khung-tường kết
hợp, vv…
Bài 1. TỔNG QUAN
3
Yêu cầu đối với thiết kế kết cấu nhà cao tầng:
Yếu tố quan trọng: Tải trọng ngang
Hạn chế chuyển vò ngang. Nếu chuyển vò ngang lớn tăng nội lực do độ

lệch tâm của trọng lượng; hư hỏng các bộ phận phi kết cấu; khó bố trí thiết
bò; người có cảm giác khó chòu và hoảng sợ
Yêu cầu chống động đất: không hư hại khi động đất nhẹ; hư hại các bộ
phận không quan trọng khi động đất vừa; có thể hư hại nhưng không sụp đổ
khi động đất mạnh  kết cấu cần có độ dẻo và khả năng tiêu tán năng
lượng động đất
Giảm nhẹ trọng lượng bản thân  giảm tải trọng xuống móng; giảm tải
động đất  kinh tế, an toàn
Thường nhạy cảm với độ lún lệch của móng vì kết cấu vốn có độ siêu tónh
cao quan tâm tương tác kết cấu thượng tầng –nền đất
Khả năng chòu lửa cao, dễ thoát hiểm
Yêu cầu độ bền, tuổi thọ cao
TỔNG QUAN
4
TOÅNG QUAN
5
Bài 2. HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC
CÁC HỆ KẾT CẤU CƠ BẢN
• Hệ khung: Dầm-cột; chòu tải đứng+ ngang
• Hệ tường chòu lực (vách cứng): tường chòu trọng đứng + ngang; ngăn phòng
• Hệ lõi: dạng vỏ hộp rỗng ghép bởi tường vách, không gian bên trong tận
dụng làm thang bộ, thang máy, hệ thống kỹ thuật, …
•
Hệ ống: cột dày đặc trên toàn bộ chu vi nhà,liên kết nhờ hệ dầm ngang
CÁC HỆ KẾT CẤU HỖN HP
• Hệ khung-giằng, hệ khung-vách
• Hệ ống-lõi
• Hệ ống tổ hợp (bó ống)
•
Vv,

6
Hệ chòu lực Số tầng tối đa
Sàn phẳng (không dầm) và cột
Sàn phẳng và vách cứng
Sàn phẳng, vách cứng và cột
Khung cứng (có dầm)
Hệ ống mở rộng theo chu vi
Khung cứng với dầm mở rộng vách
Có lõi cứng chòu lực (và cột)
Hệ khung và vách cứng
Hệ khung và vách cứng, dầm có vách
Hệ ống theo chu vi khép kín
Hệ ống theo chu vi và lõi cứng
Hệ ống chéo theo chu vi, lõi cứng
Hệ bó ống (theo chu vi và lõi)
10
15
20
25
30
30
40
50
60
70
80 (WTC)
90
120 (thường là thép)
Taranath B.S, đối với nhà cao tầng, hệ chòu lực bằng BTCT:
Structural Analysis & design of Tall Buildings – Bungale S. Taranath – Mc Graw Hill, 1988

HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC
7
HEÄ KEÁT CAÁU CHÒU LÖÏC
Credit : Dr.Hal S. Iyengar (1972)
8
HEÄ KEÁT CAÁU CHÒU LÖÏC
Credit : Dr.Hal S. Iyengar (1972)
9
1. HEÄ KHUNG CÖÙNG
Shear frame systems
10
HỆ KHUNG CỨNG
Nút khung (cứng, nửa cứng) chòu
được moment
Bố trí không gian, nội thất linh hoạt
Nhòp 6-9 m
11
HEÄ KHUNG CÖÙNG
12
2. HỆ KHUNG -GIẰNG
Các hệ thống giằng
 Khu thang bộ, thang máy, WC,
điều hòa, kỹ thuật  thường tập
trung thành lõi (services cores).
 Kết cấu tường của khu này có thể
thiết kế thành kết cấu giữ ổn đònh
ngang cho công trình:
 vách, lõi cứng BTCT toàn
khối  độ cứng cao, thi công
chậm

 Khung thép có thanh giằng:
 đối xứng  thường
dùng, liên kết đơn giản
 không đối xứng  cần
khả năng chống uốn
Shear truss (shear wall) and frame systems
13
Các hệ thống giằng
 Khu thang bộ, thang máy, WC,
điều hòa, kỹ thuật  thường tập
trung thành lõi (services cores).
 Kết cấu tường của khu này có thể
thiết kế thành giữ ổn đònh ngang
cho ctrình:
 vách, lõi cứng BTCT toàn
khối  độ cứng cao, thi công
chậm
 Khung thép có thanh giằng:
 đối xứng  thường
dùng, liên kết đơn giản
 không đối xứng  cần
khả năng chống uốn
HỆ KHUNG – GIẰNG
14
 Các hệ thống giằng đều thông qua sàn _ như vách cứng nằm ngang _ để
truyền lực ngang.
 HT giằng: phải bảo đảm ổn đònh hai phương, kể cả xoắn  cách bố trí
hợp lý!
Với nhà dài không có khe co giãn nhiệt độ  tránh bố trí tường dọc hai
đầu (ngăn cản biến dạng do nhiệt  sinh nội lực lớn)

Hệ thống khung có giằng: kinh tế nhất cho nhà có chiều cao trung bình
15
16
17
18
19
3. LOÕI CÖÙNG + DAØN BIEÂN
Frame, vertical truss, belt and outrigger truss
20
21
ỐNG
-kết hợp lõi và khung
-Cột biên dày đặc + dầm cao giữa các
cửa sổ  hệ hộp có đục lỗ
- Outrigger Frames'moment: lõi cứng
giảm nhiều nhờ các dàn ngang
22
4. OÁNG (HOÄP)
Framed tube