tính toán thiết kế nhà cao tầng ( viện y học các bệnh lâm sàn nhiệt đới ), chương 3 ppt

Chng 3: giảI pháp kết cấu công
trình
Dựa vào thiết kế kiến trúc và điều kiện thi công để đ-a ra các
giải pháp kết cấu hợp lý.
Dùng kết cấu khung, lõi bê tông cốt thép đổ toàn khối. Với kết
cấu phần khung nh- vậy công trình vững chắc có độ ổn định cao và
có khả năng chịu lực phức tạp. Kết cấu khung còn tạo cho công
trình dáng đẹp, nhẹ nhàng và thi công tiện lợi hơn so với các loại
kết cấu khác. Kết cấu khung cho phép bố trí mặt bằng tầng đ-ợc
linh hoạt. lúc đó t-ờng chỉ có chức năng ngăn cách.
Sàn là sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối cùng với khung và lõi.
Nó làm tăng tính ổn định của công trình, thuận lợi cho lắp đặt các
thiết bị WC và chống thấm sàn.
Giải pháp kết cấu này đảm bảo cho dầm chịu mômen uốn đúng
với tính chất của nó là chịu uốn, còn cột thì chịu nén.
Khung đ-ợc đặt theo ph-ơng ngang nhà. Chúng đ-ợc liên kết tạo
thành 1 hệ siêu tĩnh bậc cao thông qua các dầm dọc nhà. Do bậc
siêu tĩnh theo ph-ơng ngang nhà là nhỏ hơn ph-ơng dọc nhà nên ta
tính toán khung ngang nhà nh- 1 khung phẳng làm việc độc lập (
an toàn hơn ). Hệ dầm dọc nhà có tác dụng giữ ổn định cho khung
ngang, chịu lực xô ngang và một phần tải trọng thẳng đứng. Hệ
dầm dọc còn có tác dụng tích cực khi có sự lún không đều theo
ph-ơng dọc nhà.
Kích th-ớc dầm và cột phải đủ để đảm bảo dầm không bị võng,
cột không mảnh quá dễ mất ổn định và các nút khung bị biến dạng
thành khớp không còn đúng với giả thiết tính toán nút khung là nút
cứng.
Về giải pháp móng, đối với công trình cao tầng này tải trọng tập
trung vào nút khung và truyền xuống móng là t-ơng đối lớn. Công
trình đ-ợc xây trên nền đất không đồng nhất . Vì vậy chọn giải
pháp móng khoan nhồi phù hợp với điều kiện chịu lực của công

trình.
Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu
2.2.1. Ph-ơng án sàn :
Trong công trình hệ sàn có ảnh h-ởng rất lớn tới sự làm việc
không gian của kết cấu. Việc lựa chọn ph-ơng án sàn hợp lý là điều
rất quan trọng. Do vậy, cần phải có sự phân tích đúng để lựa chọn
ra ph-ơng án phù hợp với kết cấu của công trình.
a. Ph-ơng án sàn s-ờn toàn khối :
Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn.
* Ưu điểm : tính toán đơn giản, chiều dày sàn nhỏ nên tiết kiệm vật
liệu bê tông và thép do vậy giảm tải đáng kể do tĩnh tải sàn. Hiện
đang đ-ợc sử dụng phổ biến ở n-ớc ta với công nghệ thi công
phong phú công nhân lành nghề, chuyên nghiệp nên thuận tiện cho
việc lựa chọn công nghệ, tổ chức thi công.
* Nh-ợc điểm : chiều cao dầm và độ võng của bản sàn lớn khi v-ợt
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 nh-ng tại các dầm là các t-ờng (tức là dầm
đ-ợc dấu trong t-ờng) phân cách tách biệt các không gian nên vẫn
tiết kiệm không gian sử dụng.
b. Ph-ơng án sàn ô cờ :
Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai ph-ơng,
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 2m.
* Ưu điểm : tránh đ-ợc có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm
đ-ợc không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các
công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn
nh- : hội tr-ờng, câu lạc bộ
* Nh-ợc điểm : không tiết kiệm, thi công phức tạp. Mặt khác khi
mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy,

nó cũng không tránh đ-ợc những hạn chế do chiều cao dầm chính
phải cao đề giảm độ võng.
c. Ph-ơng án sàn không dầm (sàn nấm) :
Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột.
* Ưu điểm : chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm đ-ợc chiều cao công
trình. Tiết kiệm đ-ợc không gian sử dụng dễ phân chia không gian.
Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa (6 - 8m). Kiến trúc
đẹp, thích hợp với các công trình hiện đại.
* Nh-ợc điểm : tính toán phức tạp, chiều dày sàn lớn nên tốn kém
vật liệu, tải trọng bản thân lớn gây lãng phí. Yêu cầu công nghệ và
trình độ thi công tiên tiến, hiện nay số công trình tại Việt Nam sử
dụng loại này còn hạn chế, nh-ng trong t-ơng lai không xa sàn
không dầm kết hợp với sàn ứng suất tr-ớc sẽ đ-ợc sử dụng rộng rãi
và sẽ đem lại hiệu quả cao về kinh tế và kết cấu ở n-ớc ta.
d. Ph-ơng án sàn lắp ghép
Sàn lắp ghép bằng panen gồm các tấm sàn(panen) gác lên các
dầm hoặc t-ờng .Các dầm gác lên cột hoặc t-ờng .khe hở giữa các
tấm đ-ợc chèn bê tông -ớt
.
-u điểm:thi công nhanh, độ chống ồn tốt
nh-ợc điểm:tính liền khối không cao,tấm sàn dày dẫn đến chiều
cao công trình lớn,phụ thuộc vào sản xuất và vị trí thi công.
e. Kết luận :
- Căn cứ vào :
+ Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công
trình.
+ Cơ sở phân tích sơ bộ ở trên.
+ Thời gian và tài liệu có hạn.
Em lựa chọn ph-ơng án sàn s-ờn toàn khối để thiết kế hệ sàn cho
công trình.

2.2.2. Hệ kết cấu chịu lực :
Công trình thi công là Kí túc xá tr-ờng y tế Đà Nẵng gồm 8
tầng không có tầng hầm. Nh- vậy có 3 ph-ơng án hệ kết cấu chịu
lực hiên nay hay dùng có thể áp dụng cho công trình :
a. Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng :
- Hệ kết cấu vách cứng có thể đ-ợc bố trí thành hệ thống một
ph-ơng, hai ph-ơng hoặc liên kết lại thành hệ không gian gọi là lõi
cứng.
- Loại kết cấu này có khả năng chịu lực xô ngang tốt nên th-ờng
đ-ợc sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng. Tuy
nhiên, hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở để tạo ra
không gian rộng.
b. Hệ kết cấu khung giằng : (khung và vách cứng)
- Hệ kết cấu khung - giằng đ-ợc tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống
khung và hệ thống vách cứng. Hệ thống vách cứng th-ờng đ-ợc tạo
ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh trung hoặc
ở các t-ờng biên là các khu vực có t-ờng liên tục nhiều tầng. Hệ
thống khung đ-ợc bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà. Hai
hệ thống khung và vách đ-ợc liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn.
Trong tr-ờng hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa lớn. Th-ờng
trong hệ kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải
trọng ngang, hệ khung chủ yếu đ-ợc thiết kế để chịu tải trọng
thẳng đứng. Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối -u hoá
các cấu kiện, giảm bớt kích th-ớc cột, dầm, đáp ứng đ-ợc yêu cầu
của kiến trúc.
- Hệ kết cấu khung giằng tỏ ra là 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 đ-ợc thiết kế cho vùng có động đất
cấp 7.
c. Hệ kết cấu khung chịu lực +gằng dọc tạo hệ không gian,t-ờng

bao che :
- Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh
hoạt thích hợp với các công trình công cộng. Hệ thống khung có sơ
đồ làm việc rõ ràng, nh-ng lại có nh-ợc điểm là kém hiệu quả khi
chiều cao của công trình lớn. Trong thực tế kết cấu khung BTCT
đ-ợc sử dụng cho các đ-ợc sử dụng cho các công trình có chiều
cao số tầng nhỏ hơn 20 đối với các cấp phòng chống động đất
7.
- Tải trọng công trình (tải trọng đứng và ngang) đ-ợc dồn tải theo
tiết diện truyền về các khung phẳng, coi chúng chịu tải độc lập.
Cách tính này ch-a phản ánh đúng sự làm việc của khung, lõi
nh-ng tính toán đơn giản, thiên về an toàn, thích hợp với công trình
có mặt bằng dài
Kết luận :
Qua xem xét đặc điểm của hệ kết cấu chịu lực trên áp dụng
đặc điểm của công trình, yêu cầu kiến trúc và đ-ợc sự nhất trí của
thày giáo h-ớng dẫn , em chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình
là
Hệ kết cấu khung chịu lực +gằng dọc tạo hệ không gian,t-ờng
bao che: