lựa chọn giải pháp kết cấu dự án thiết kế và tổ chức thi công chung cư tái định cư thị trấn thường tín Hà Nội

đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc
Chơng 2:Lựa chọn giải pháp kết cấu

2.1.Sơ bộ phơng án kết cấu.
2.1.1.phân tích các dạng kết cấu khung.
*Khái quát chung:
Lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình( hệ chịu lực chính, sàn) có
vai trò quan trọng tạo tiền đề cơ bản để ngời thiết kế có đợc định hớng thiết lập mô
hình, hệ kết cấu chịu lực cho công trình đảm bảo yêu cầu về độ bền, độ ổn định
phù hợp với yêu cầu kiến trúc, thuận tiện trong sử dụng và đem lại hiệu quả kinh
tế.
Trong thiết kế kế cấu nhà cao tầng việc chọn giải pháp kết cấu có liên quan
đến vấn đề bố trí mặt bằng, hình thể khối đứng, độ cao tầng, thiết bị điện, đờng
ống, yêu cầu thiết bị thi công, tiến độ thi công, đặc biệt là giá thành công trình và
sự làm việc hiệu quả của kết cấu mà ta chọn.
2.1.2.phơng án lựa chọn.
*Đối với nhà cao tầng có thể sử dụng các dạng sơ đồ chịu lực:
Hệ tờng chịu lực
Hệ khung chịu lực
Hệ lõi
Hệ kết cấu khung vách kết hợp
Hệ khung lõi kết hợp
Hệ khung, vách lõi kết hợp
*Hệ tờng chịu lực :
Trong hệ kết cấu này thì các cấu kiện chịu tải trọng đứng và ngang của nhà
là các tờng phẳng, Tải trọng ngang truyền đến các tấm tờng thông qua các bản sàn
đợc xem là cứng tuyệt đối, Trong mặt phẳng của chúng các vách cứng (chính là
tấm tờng) làm việc nh thanh công xôn có chiều cao tiết diện lớn,Với hệ kết cấu
này thì khoảng không bên trong công trình còn phải phân chia thích hợp đảm bảo
yêu cầu về kết cấu, thiếu độ linh hoạt về không gian kiến trúc.
SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2

6
đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc
Hệ kết cấu này có thể cấu tạo cho nhà khá cao tầng, tuy nhiên theo điều
kiện kinh tế và yêu cầu kiến trúc của công trình ta thấy phơng án này không thoả
mãn.
*Hệ khung chịu lực
Hệ đợc tạo bởi các cột và các dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành hệ
khung không gian của nhà, Hệ kết cấu này tạo ra đợc không gian kiến trúc khá
linh hoạt, Tuy nhiên nó tỏ ra kém hiệu quả khi tải trọng ngang công trình lớn vì
kết cấu khung có độ cứng chống cắt và chống xoắn không cao, Nếu muốn sử dụng
hệ kết cấu này cho công trình thì tiết diện cấu kiện sẽ khá lớn, làm ảnh hởng đến
tải trọng bản thân công trình và chiều cao thông tầng của công trình.
Hệ kết cấu khung chịu lực tỏ ra không hiệu quả cho công trình này.
*Hệ lõi chịu lực.
Lõi chịu lực có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở có tác dụng nhận
toàn bộ tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất, Hệ lõi chịu lực có
hiệu quả với công trình có độ cao tơng đối lớn, do có độ cứng chống xoắn và
chống cắt lớn, tuy nhiên nó phải kết hợp đợc với giải pháp kiến trúc.
So sánh với đặc điểm kiến trúc của công trình này ta thấy sử dụng hệ lõi
là không phù hợp.
*Hệ kết cấu hỗn hợp khung- vách-lõi chịu lực.
Đây là sự kết hợp của 3 hệ kết cấu đầu tiên, Vì vậy nó phát huy đợc u điểm của
cả 3 giải pháp đồng thời khắc phục đợc nhợc điểm của mỗi giải pháp,
Tuỳ theo cách làm việc của khung mà khi thiết kế ngời ta chia ra làm 2
dạng sơ đồ tính: Sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng,
Sơ đồ giằng :
Sơ đồ này tính toán khi khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tơng ứng
với diện tích truyền tải đến nó còn tải trọng ngang và một phần tải trọng đứng do
các kết cấu chịu tải cơ bản khác nh lõi, tờng chịu lực. Trong sơ đồ này thì tất cả

các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc các cột chỉ chịu nén.
Sơ đồ khung - giằng:
SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2

7
đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc
Hệ kết cấu khung - giằng đợc tạo ra bằng sự kết hợp giữa khung và vách
cứng, Hai hệ thống khung và vách đợc lên kết qua hệ kết cấu sàn. Khung cũng
tham gia chịu tải trọng đứng và ngang cùng với lõi và vách. Hệ thống vách cứng
đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu 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 thớc cột và dầm, đáp ứng đợc yêu cầu kiến trúc.
Sơ đồ này khung có liên kết cứng tại các nút (khung cứng).
Kết luận:
Qua phân tích u nhợc điểm của các hệ kết cấu, đối chiếu với đặc điểm kiến trúc
của công trình ta thấy : sự kết hợp của giải pháp kết cấu khung-vách-lõi cùng chịu lực
tạo ra sự biến dạng không đồng điệu có khả năng chịu tải cao cho các công trình cao
tầng cỡ trung bình ( nhỏ hơn 20 tầng), Dới tác dụng của tải trọng ngang khung chịu cắt
là chủ yếu tức là chuyển vị tơng đối của các tầng trên là nhỏ, của các tầng dới lớn hơn,
trong khi đó lõi và vách chịu uốn là chủ yếu, tức là chuyển vị tơng đối của các tầng trên
lớn hơn của các tầng dới,điều này khiến cho chuyển vị của cả công trình giảm đi khi
chúng làm việc cùng nhau,
Với những u điểm đó ta quyết định chọn giải pháp kết cấu khung-vách-lõi
chịu lực, làm việc theo sơ đồ hệ khung- giằng.
*Các lựa chọn cho giải pháp kết cấu sàn.
Để chọn giải pháp kết cấu sàn ta so sánh 2 trờng hợp sau:
Kết cấu sàn không dầm (sàn nấm)
Hệ sàn nấm có chiều dày toàn bộ sàn nhỏ, làm tăng chiều cao sử dụng do
đó dễ tạo không gian để bố trí các thiết bị dới sàn (thông gió, điện, nớc, phòng
cháy và có trần che phủ), đồng thời dễ làm ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông

khi thi công, Tuy nhiên giải pháp kết cấu sàn nấm là không phù hợp với công trình
vì không đảm bảo tính kinh tế do tốn vật liệu
Kết cấu sàn dầm
Là giải pháp kết cấu đợc sử dụng phổ biến cho các công trình nhà cao
tầng,Khi dùng kết cấu sàn dầm độ cứng ngang của công trình sẽ tăng do đó
SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2

8
đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc
chuyển vị ngang sẽ giảm, Khối lợng bê tông ít hơn dẫn đến khối lợng tham gia
dao động giảm, Chiều cao dầm sẽ chiếm nhiều không gian phòng ảnh hởng nhiều
đến thiết kế kiến trúc, làm tăng chiều cao tầng, Tuy nhiên phơng án này phù hợp
với công trình vì bên dới các dầm là tờng ngăn , chiều cao thiết kế kiến trúc là tới
3,2m nên không ảnh hởng nhiều.
Kết luận :
Lựa chọn phơng án sàn dầm.
2.1.3.kích thớc sơ bộ của kết cấu và vật liệu:
Chú ý: Các công thức trong chọn kích thớc sơ bộ dùng cm.
Chọn chiều dày sàn
Chiều dày bản chọn sơ bộ theo công thức:
Sơ bộ lựa chọn theo công thức
m
lD
h
b
*
=
Với : D = 0,8 - 1,4
l là cạnh ngắn của ô bản.
Theo mặt bằng kết cấu, ô bản lớn nhất (l

1
x l
2
= 4450x 4500); chọn D = 0,9
với hoạt tải 300kg/m
2
= 3.10
-3
Mpa
Với bản kê bốn cạnh chọn m = 35 - 45, ta chọn m =40 ta có chiều dày sơ
bộ của bản sàn:
cm
m
lD
h
b
01,10
40
445.9,0
.
1
===
Chọn thống nhất h
b
= 10 cm cho toàn bộ các mặt sàn,
Chọn tiết diện dầm
Chọn dầm ngang:
- Các lớn AB- 9m , CD- 8m, tính sơ bộ l
d
=900 cm

Sơ bộ lựa chọn theo công thức h
dc
cml )7590(
12
900
10
900
12
1
10
1
ữ=ữ=






ữ=
;
Chọn h
dc
=80 cm
cmhb
dcdc
)4024(80).5,03,0().5,03,0(
ữ=ữ=ữ=
Chọn b
dc
= 40 cm

SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2

9
đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc
Ta đợc: D
1
( 400x800)
- Dầm chính nhịp nhỏ BC, với l
d
= 300cm chọn
Sơ bộ lựa chọn theo công thức: h
d

cml )2530(
12
300
10
300
12
1
10
1
ữ=ữ=






ữ=

Chọn h
dc
=30 cm, chọn b
d
= 22 cm
Để tiện cho việc bố trí thép sau này chọn : D
2
(400x 400)
Chọn dầm dọc:
- Nhịp của dầm l
d
= 750 cm
Sơ bộ lựa chọn theo công thức h
d
cml )5.375,62(
18
750
12
750
18
1
12
1
ữ=ữ=

ữ=
Chọn h
d
= 50 cm, b
d
= 22 cm
Ta đợc: D
3
( 220x500)
Chọn các kết cấu còn lại:
- Dầm bổ sung sàn D
4
(220x300)
- Dầm bổ sung tờng 110 là D
5
( 110x220)
- Dầm thang DT( 220x300)
Chọn kích thớc tờng:
Đợc xây chung quanh chu vi nhà, do yêu cầu chống thấm, chống ẩm nên t-
ờng dày 220 xây bằng gạch đặc Mác 75, Tờng có hai lớp trát dày 2 x 15
Dùng ngăn chia không gian trong mỗi phòng, song tuỳ theo việc ngăn giữa
các căn hộ hay ngăn trong 1 căn hộ mà có thể là tờng 220 hoặc 110, Tờng có hai
lớp trát dày 2 x 15.
Chiều cao tầng 1 : H
tờng
= H
t
- h
d
= 4200- 750 = 3450

Chiều cao tầng điển hình : H
tờng
= H
t
- h
d
= 3200- 750 = 2450
Chọn tiết diện cột
Sơ bộ lựa chọn theo công thức : F
b
= k
n
R
N
Trong đó:
k là hệ số(k=1,2 ữ1,5)

lấy k=1,5
R
n
=14,5 Mpa
SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2

10
đồ án tốt nghiệp gvhd:pgs.ts.nguyễn văn ngọc
N : lực dọc lớn nhất có thể xuất hiện trong cột
Tính gần đúng N = n x q x S
n là số tầng
S là diện chịu tải
q : Tải trọng sơ bộ trên 1m

2
sàn(q = 1200 Kg/m
2
=0,012 Mpa)
Dự kiến cột thay đổi tiết diện 1 lần tầng 1-2, tầng 3-10 và trong 1 tầng sử
dung 2 tiết diện cột (cột trục A và D giống nhau còn cột trục B và C giống nhau )
Cột tầng 1,2 :
Chú ý: tính toán theo ô sàn lớn nhất mà cột phải chịu.
- Trục A,D:
S =
2
4,25
2
9
2
8,35,7
m
=ì
+
= 2,5.10
6
mm
2
N= 10.2,5.10
6
.0,012 = 2,9.10
6
( N)
F
b

=
23
6
45066610.300
5.14
10.9,2
5,1 mmx
==ì

Sơ bộ chọn cột: C
1
( 600x800)
- Trục B,C
S =
262
10.9,339,33
2
39
2
8.35.7
mmm
==
+
ì
+
N= 10.33,9.10
6
.0,012= 4,07.10
6
(N)

F
b
=
23
6
500*84210.421
5.14
10.07,4
5,1 mm
==ì

Sơ bộ chọn cột: C
2
(600x900)
Ngoài ra các cột bổ xung trục A* - C
t
( D= 600) 1*, 10* dùng cột C
cm
Cột từ tầng 3-10:
- Trục A,D
N= 8.2,5.10
6
.0,012= 240.10
3
N
F
b
=
23
3

45055010.8,24
5,14
10.240
5,1 mmx
==ì
Sơ bộ chọn cột: C
3
( 600x 700)
- Trục B,C
SV:hoàng văn nam _lớp xdd47_dh2

11