CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG
Chuyên đề
HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CHO NHÀ CAO TẦNG
HUỲNH QUỐC HUY
HUỲNH NGỌC DIỆP
BÙI DUY KHẢI
NGUYỄN HỮU QUỐC HƯNG
TRƯƠNG NGỌC HUY
[Image Info] www.wizdata.co.kr - Note to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use.
NGUYỄN MINH HIẾU
NHÓM 2
.
Sài Gòn Tower – Số 29
Lê Duẩn, Q1. Quy mô 1
trệt, 1 lửng, 19 tầng
Saigon Trade Center – Số 37
Tôn đức Thắng, Q1. Quy mô
33 tầng, diện tích 40.000m
2

.
Thuận Kiều Plaza – Số
190 Hồng bàn, Q5. Quy
mô 33 tầng, diện tích
10.000m
2
An Phú Plaza – Số 117-119
Lý Chính thắng, Q3. Quy
mô 2 hầm, 19 tầng, diện
tích 21.977m
2

.
Saigon Pearl – Số 92 Nguyễn
Hữu Cảnh, Q. Bình Thạnh. Quy
mô 37 tầng, diện tích 110.000m
2
.
Mê Linh Point Tower – Số 2
Ngô Đức kế, Q.1. Quy mô 22
tầng, diện tích 20.000m
2
Cao ốc Fideco Tower – Số 81-85
Hàm Nghi, Q.1. Quy mô 20
tầng, diện tích 12.000m
2
.
New world – Số 76 Lê Lai,
Q.1. Quy mô 14 tầng, diện
tích 50.000m
2
Bitexco – Số 45 Ngô
Đức Kế, Q.1. Quy mô 68
tầng, diện tích 38.000m
2
I. Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản của nhà nhiều tầng:
1. Kết cấu theo phương đứng.
Các cấu kiện chịu lực chính tạo thành các hệ chịu lực nhà cao tầng bao
gồm:
- Cấu kiện dạng thanh: Cột, Dầm, Thanh chống, Thanh giằng.
- Cấu kiện dạng tấm: Tường( vách đặc hoặc có lỗ cữa), Sàn( sàn phẳng,
sàn sườn, các loại panen đúc sẵn có lỗ hoặc nhiều lớp…)

- Cấu kiện không gian: Lõi cứng, lưới hộp gồm các cấu kiện thanh hoặc
tấm phẳng ghép lại.
Hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng là bộ phận chủ yếu của công trình,
tiếp nhận các loại tải trọng rồi truyền xuống nền đất. Nó được tạo thành từ
một hoặc nhiều cấu kiện cơ bản trên.
Trong các nhà cao tầng tải trọng ngang là yếu tố chủ yếu của thiết kế kết
cấu, việc hạn chế chuyển vị ngang là cần thiết, đòi hỏi kết cấu phải có độ
cứng lớn và bố trí hợp lý.
* Yêu cầu đối với hệ chịu lực của nhà là:
- Mỗi cấu kiện phải đủ khả năng chịu lực, có biến dạng và dao động không
quá lớn .
- Hệ kết cấu phải đảm bảo sự ổn định tổng thể.
•
Từ các thành phần kết cấu chính nêu trên, tùy thuộc vào các giải pháp kiến
trúc. Khi chúng được liên kết với nhau theo những yêu cầu cấu tạo nhất
định sẽ tạo thành nhiều hệ chịu lực khác nhau theo sơ đồ dưới đây:
•
Tùy theo cách tổ hợp các kết cấu chịu lực có thể chia thành 2 nhóm:
+ Nhóm thứ nhất chỉ gồm một loại cấu kiện chịu lực độc lập như khung,
tường, vách, lõi hộp(ống)
+ Nhóm thứ hai là các hệ chịu lực được tổ hợp từ 2 hoặc 3 loại cấu kiện cơ
bản trở lên chẳng hạn:
● Kết cấu khung + Vách
● Kết cấu khung + lõi
● Kết cấu khung + Vách + lõi
v.v….
* Đặc điểm các hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng.
- Đặc điểm kết cấu chịu lực của nhà cao tẩng không chỉ phụ thuộc vào hình
dáng, tính chất làm việc của các bộ phận kết cấu mà còn phụ thuộc vào cả
công nghệ sản xuất và xây lắp cũng như phương án sử dụng vật liệu.

- Nhà cao tầng kết cấu BTCT có thể xây dựng theo công nghệ bê tông đổ liền
khối hay lắp ghép.
- Nhà cao tầng kết cấu kim loại hoặc thép – bê tông.
Căn cứ vào khả năng tiếp thu tải trọng, nhất là đối với tải trọng ngang có thể
chia thành các hệ chịu lực như sau.
a) Hệ thuần khung.
• Kết cấu thuần khung bao gồm hệ thống cột và dầm liên kết cứng tại các
nút. Nhiều khung phẳng tạo thành khung không gian vừa chịu tải trọng
đứng và tải trọng ngang.
• Kết cấu thuần khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt có
thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sử dụng công trình.
•
Kết cấu thuần khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng độ cứng theo
phương ngang tương đối nhỏ, khả năng chịu cắt theo phương ngang kém,
năng lực chống lại các tác động của tải ngang kém khi chiều cao công
trình lớn.
•
Chiều cao tối đa của nhà khi sử dụng kết cấu thuần khung phụ thuộc vào
tải trọng ngang ( gió: 15 tầng hay động đất: 10 tầng), còn phụ thuộc vào số
nhịp, độ lớn các nhịp và tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng nhà.
• Khi tính toán chọn mô hình tính toán khung sàn kết hợp với giả thiết bản
sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó.
• Các nội lực trong cột bao gồm: Lực dọc, lực cắt, momen uốn theo hai
phương, momen xoắn.
Một số mặt bằng kết cấu khung điển hình như sau:

b) Hệ kết cấu vách cứng chịu lực.
• Kết cấu vách chịu lực là một hệ thống vách vừa chịu tải đứng vừa chiu tải
ngang, đồng thời làm cả nhiệm vụ vách ngăn các phòng.
• Vách cứng (BTCT) trong nhà cao tầng phải bố trí suốt từ móng đến mái,

phải đồng trục. vách cứng có khả năng chịu lực cắt và chịu uốn tốt.
•
Hệ kết cấu này là tổ hợp các vách phẳng, phải được bố trí theo hai phương.
•
Trong mặt bằng nhà hạn chế bố trí các vách cứng tập trung ở trọng tâm
nhà do khả năng chống xoắn kém, tốt nhất nên bố trí các vách cứng dọc
theo chu vi nhà vì nhà có khả năng chóng xoắn tốt hơn và chịu tải cả 2
phương.
Bố trí vách cứng trong mặt bằng
a) Nhà không có khả năng chống xoắn
b) Nhà có khả năng chống xoắn tốt hơn
•
Vách cứng liên tục không khoét lỗ gọi là vách đặc. Trong nhà thường chỉ
có một số ít là vách đặc, còn lại là vách bị khoét lỗ dành cho cữa đi và cửa
sổ.
•
Kết cấu vách cứng có những đặc điểm cơ bản sau:
•
Kết cấu vách cứng đổ tại chỗ có tính liền khối tốt, độ cứng theo phương
ngang lớn, kết hợp với bản sàn tạo thành kết cấu hộp nhiều ngăn có khả
năng chịu tải lớn, đặc biệt là khả năng chịu tải ngang ( tải động đất )
•
Loại kết cấu này có khoảng không gian nhỏ nên chỉ phù hợp với các công
trình nhà ở.
•
Kết cấu này có trọng lượng bản thân lớn, độ cứng lớn làm tăng tải trọng
động đất.
•
kết cấu vách cứng được xem như là một tấm phẳng chỉ chịu lực trong mặt
phẳng bản thân, không chịu lực ngoài mặt phẳng đó. Do đó cần phải bố trí

vách cứng theo cả hai phương.
•
Cách bố trí vách cứng sao cho công trình có khả năng chịu xoắn cao khi
chịu tải ngang.
•
Vách cứng được coi như một Conson ngàm với móng và chịu uốn trong
mặt phẳng của nó.
•
Nội lực trong vách bao gồm: lực dọc, momen uốn và lực cắt trong mặt
phẳng vách.
.
.
c) Kết cấu lõi.
• Đối với một số công trình cần có không gian rộng với việc bố trí mặt bằng
đa dạng, để đáp ứng yêu cầu này cần tạo hệ chịu lực bằng các vách cứng
theo các phương liên kết lại với nhau gọi là lõi cứng. Lõi cứng vừa chịu tải
đứng vừa chịu tải ngang. Một ngôi nhà có thể có một hoặc nhiều lõi cứng,
nếu chỉ có một lõi cứng thường được bố trí ở trung tâm, nếu có nhiều lõi
cứng thì các lõi được đặt xa nhau và nên bố trí đối xứng trên mặt bằng
không nên bố trí lõi cứng lệch một bên. Các lõi cứng phải bố trí sao cho
tâm độ cứng của chúng trùng với trọng tâm nhà để tránh công trình bị xoắn
khi dao động.
• Lõi cứng có tiết diện kín hoặc hở, thường gặp là tiết diện nửa hở do có
khoét lỗ cửa.
Bố trí lõi cứng trên mặt bằng
a,b) Lõi cứng bố trí đối xứng
c) Lõi cứng bố trí lệch một bên (không nên)
.
d) Kết cấu ống.
• Hệ kết cấu này gồm các cột đặt dày đặc trên toàn bộ chu vi công trình

được liên kết với nhau bằng hệ dầm giao nhau.
• Nếu các cột đặt xa nhau thì kết cấu làm việc theo sơ đồ khung.
•
Điểm hạn chế là do các cột đặt dày đặc nên gây cản trở đến mỹ quan công
trình.
e) Hệ kết cấu khung - vách.
•
Hệ kết cấu này thường được sử dụng cho những nhà có mặt bằng chữ nhật
kéo dài , chịu lực chủ yếu theo phương ngang nhà. Trong các kiểu nhà lắp
ghép tấm lớn nhiều tầng có thể xem các tấm tường liên kết với nhau tạo
thành một hệ tường cứng ngang dọc liên tục. Các mô hình tính toán phụ
thuộc nhiều vào cấu tạo các mạch lắp ghép tương với tường và tường với
sàn.
• Kết cấu khung vách thường sử dụng phổ biến hơn cả vì hệ này phù hợp với
hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng. Hệ kết cấu này tạo điều kiện
ứng dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau như vừa có thể lắp
ghép vừa đổ tại chỗ các kết cấu BTCT.
•
Vách cứng có thể bố trí một phương hay hai phương, hoặc liên kết với
nhau thành một nhóm (kín hay hở).
• Đặc điểm của kết cấu này là khả năng chịu tải trọng ngang rất tốt, vách
cứng chủ yếu để chịu tải ngang trên 85%, nên thường sử dụng trong các
nhà cao tầng.
•
Kết cấu vách đạt hiệu quả trong nhà từ 20 đến 40 tầng.
•
Khả năng chịu tải của vách phụ thuộc phần lớn vào hình dạng tiết diện
ngang của nó.
•
Nhà cao tầng nên tránh dùng kết cấu thuần khung, thường nên kết hợp

vách và khung.

Một số dạng vách cứng thường gặp.
* Nguyên tắc bố trí vách cứng.
- Trong thực tế thiết kế, khi bố trí vách cứng hợp lý về sơ đồ chịu lực lại
thường mâu thuẫn với giải pháp bố cục kiến trúc trên mặt bằng. Vì thế bố
trí vách cứng cần dựa vào các nguyên tắc sau.
+ Đối với nhà không cao quá 40m nếu phương án kiến trúc được coi là tối ưu
thì bố trí các vách cứng phải tùy thuộc vào phương án kiến trúc.
+ Đối với nhà cao hơn 40m thì việc bố trí vách cứng phải tuân theo những
yêu cầu chặt chẽ sau:
● Cần phối hợp chặt chẽ với phương án kiến trúc, cần tăng chiều dày vách
cứng hơn là bố trí quá nhiều vách cứng, việc tăng số lượng vách cứng chỉ
hợp lý đối với nhà có mặt bằng kéo dài.
● Điều kiện cần và đủ để đảm bảo tính bất biến hình của ngôi nhà là phải
có một hệ thống vách cứng, trong đó có ít nhất ba vách cứng không được
cắt nhau trên một đường thẳng.
● Mặt bằng nhà nên bố trí đối xứng qua 2 trục và 2 trục này cũng chính là
các trục đối xứng của hệ vách.
- Trong thực tế, điều kiện này thường rất khó thỏa mãn, nên cần bố trí hệ
vách cứng sao cho khoảng cách từ tâm cứng đến trọng tâm hình học của
nhà là bé nhất.
.