trung tâm thương mại và văn phòng cao cấp (kiến trúc kết cấu nền móng thi công) đầy đủ bản vẽ

Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Lời cảm ơn!
Xin trân trọng gửi đến lời cảm ơn sâu sắc nhất tới các giảng viên trong tr-ờng
Đại Học Dân lập Ph-ơng Đông về những kiến thức và trách nhiệm mà các thầy đã
trang bị cho em. Đặc biệt em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: GS. TSKH Nguyễn Trâm
và GS Lê Kiều đã tận tình chỉ bảo trong suốt quá trình làm đề tài tốt nghiệp. Cảm ơn tất
cả các bạn.
Kính chúc sức khoẻ, hạnh phúc và thành đạt!
Hà nội, tháng 4 năm 2006
Sinh viên

Lê Xuân Tùng
Lớp 816. Khoa Kiến trúc công trình
Tr-ờng Đại Học Dân Lập Ph-ơng Đông

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

1


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Phần 1: kiến trúc
( 10% )
Nhiệm vụ:
- giới thiệu công trình

- thể hiện mặt bằng các tầng của công trình
- thể hiện các mặt đứng công trình
- thể hiện các mặt cắt công trình

Giảng viên h-ớng dẫn

: gs tskh nguyễn trâm

Sinh viên thực hiện

: lê xuân tùng

Mã số sinh viên

: 816085

Hà Nội, 04/2006

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

2


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Phần I . Kiến trúc công trình
I. Tổng quan.

Nhà cao tầng xuất hiện do hậu quả của việc tăng dân thành phố, thiếu đất
xây dựng và giá đất cao. Việc xây dựng nhà cao tầng hàng loạt phản ánh quan
điểm của các nhà thiết kế khi giải quyết các bài toán xây dựng đô thị.
Mặt khác, Xây dựng là một ngành phục vụ cho phát triển kinh tế, chịu ảnh
h-ởng nhiều mặt của khu vực hoá và toàn cầu hoá. Trong những năm gần đây,
nhờ chính sách đổi mới của Đảng và Nhà n-ớc, các doanh nghiệp xây dựng đã
tìm kiếm đ-ợc các nguồn vốn để đầu t- chiều sâu, nâng cấp trình độ công nghệ,
do đó năng suất lao động và chất l-ợng sản phẩm của ngành đã tăng rõ rệt. Các
chủng loại sản phẩm cũng phong phú hơn. Nhiều công nghệ và thiết bị thi công
mới đã đ-ợc áp dụng.
Với toà nhà TRUNG TÂM THƯƠNG MạI và văn phòng CAO CấP
mang dáng vóc là kết cấu hiện đại, đ-ợc thiết kế xây dựng theo sự định h-ớng
phát triển bền vững sẽ là một công trình đ-ợc sử dụng hiệu quả trong suốt tuổi thọ
của nó.
Công trình đ-ợc xây dựng ở quận Cầu Giấy thành phố Hà Nội, sẽ hứa hẹn
là một toà nhà -u việt và mang tính thời đại.

II. Quy mô và đặc điểm công trình
Công trình có 41 tầng nổi và 3 tầng hầm, cao đến 150,3 m. Hình khối kiến
trúc đ-ợc thiết kế theo kiến trúc hiện đại, bao gồm các hệ kết cấu thép kết hợp với
kính và màu sơn tạo nên sự thanh thoát cho công trình.
Lựa chọn vật liệu kết cấu bằng thép và thép bêtông liên hợp, là một trong
những loại ít khống chế ngăn cản trở ý đồ thiết kế kiến trúc, tạo nên những b-ớc
cột rộng rãi thông thoáng, phù hợp với các đại sảnh, siêu thị, hội tr-ờng, nh-ng
vẫn có thể chia nhỏ, phục vụ cho các văn phòng làm việc bằng các vách ngăn nhẹ
nhàng. Các tầng của công trình có các chức năng chính nh- sau:
1. Các tầng ngầm
Sự cần thiết của các tầng hầm:
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

3


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

- Nền d-ới nhà đ-ợc giảm tải trọng do lấy đi lớp đất do hầm chiếm chỗ.
- Hạ thấp trọng tâm công trình, nên tăng độ ổn định khi chịu các tác động
ngang rất đáng kể.
- Móng của tầng hầm đ-ợc đẩy xuống khá sâu có thể đặt trên nền đất tốt
- Theo định luật Acsimet, n-ớc ngầm sẽ đẩy nổi công trình, làm giảm tải cho
móng.
- Sử dụng đ-ợc thêm diện tích phục vụ ở những tầng sâu
Không gian bố trí d-ới tầng hầm
Không gian sử dụng d-ới tầng hầm khá rộng, đ-ợc bố trí nh- sau:
Thang máy bố trí ở giữa, chỗ đậu xe xung quanh. Các hệ thống kỹ thuật nhbể chứa n-ớc sinh hoạt, trạm bơm, trạm xử lý n-ớc thải, bố trí hợp lý, giảm tối
thiểu chiều dài ống dẫn. Tầng ngầm 1 có bố trí thêm các bộ phận kỹ thuật về điện
nh- trạm cao thế, hạ thế, phòng quát gió
Đ-ờng cho xe xuống và lên các tầng hầm đ-ợc bố trí hợp lý theo chu vi
công trình, tạo không gian rộng rãi để đậu xe cũng nh- l-u thông an toàn và
nhanh chóng. Có 4 ô thông hơi thông suốt từ các tầng hầm lên đến cao độ tầng 2,
nên không khí l-u thông ở các tầng hầm dễ dàng.
2. Tầng 1 và tầng 2
Tầng 1 và tầng 2 là tầng kinh doanh dịch vụ và giới thiệu sản phẩm. Với
kiểu dáng kiến trúc mở rộng hơn so với những tầng bên trên, nên tạo sự vững chắc
và bề thế cho công trình. Bên ngoài có bố trí bồn hoa rộng, vị trí trồng cây xanh
tạo mỹ quan cho công trình.
3. Các tầng kỹ thật 3, 18, 40

Các tầng này có những chức năng nh- sau:
- Bố trí các hệ thống kỹ thuật ( nh- hệ thống điện, n-ớc, thiết bị phòng cháy,
điều hoà)
- Có chiều cao tầng 5,65m, sử dụng trần treo là vật liệu chống cháy, nên tác
dụng là những tầng ngăn cháy.
- Tạo sự thay đổi về hình khối kiến trúc.
- Được thiết kế kết cấu để trở thành các tầng cứng, có tác dụng ngăn cản
chuyển vị ngang của công trình rất hiệu quả.
4. Tầng mái

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

4


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Đây là tầng phục vụ giải khát và ăn nhanh . Mái là hệ dàn l-ới không gian
dạng phẳng 2 lớp, tạo cho con ng-ời một cảm giác th- giản dễ chịu và gần gủi với
thiên nhiên.
5. Các tầng còn lại
Đây là các tầng có chức năng làm văn phòng và hội tr-ờng cho thuê. Hệ
thống hành lang rộng rãi đ-ợc bố trí quanh lõi thang máy và thang bộ. Nhà kho,
khu vệ sinh, khu kỹ thuật đ-ợc bố trí theo nguyên tắc hợp lý về mặt sử dụng.

III. Các hệ thống kỹ thuật chính trong công trình
1. Hệ thống giao thông:

Gồm có 2 cầu thang bộ thoát hiểm và 11 thang máy để vận chuyển ng-ời tới
mọi nơi , mọi chỗ của ngôi nhà.
2. Hệ thống cấp thoát n-ớc:
Thấy rõ tầm quan trọng của cấp thoát n-ớc đối với công trình cao tầng, nhà
thiết kế đã đặc biệt chú trọng đến hệ thống này.
+ Độ dốc thoát n-ớc m-a là 5% phù hợp với điều kiện khí hậu m-a nhiều,
nóng ẩm ở Việt Nam.
+ Nguồn cung cấp n-ớc lấy từ mạng l-ới cấp n-ớc thành phố, đ-ợc nhận vào
bể ngầm đặt tại tầng hầm công trình.
+ N-ớc đ-ợc bơm chuyển tiếp lên bể n-ớc trên tầng 18 và tầng mái công
trình. Việc điều khiển quá trình bơm đ-ợc thực hiện hoàn toàn tự động.
3. Hệ thống chiếu sáng
Không gian tầng siêu thị, các phòng làm việc và hệ thống giao thông chính
trên các tầng đều đ-ợc tận dụng hết khả năng chiếu sáng tự nhiên thông qua các
cửa kính bố trí bên ngoài. Ngoài ra chiếu sáng nhân tạo cũng đ-ợc bố trí sao cho
có thể phủ hết đ-ợc những điểm cần chiếu sáng.
4. Hệ thống điện
Các thiết bị lắp đật, chống sét, nối đất, hệ thống báo cháy nội bộ, điện thoại,
điện báo đ-ợc bố trí rất hợp lý. Dùng hệ thống điện cao áp 22kw và dự phòng các
máy phát điện.
5. Hệ thống điện lạnh và thông gió

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

5


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp

***************************

Sử dụng hệ thống điều hoà không khí trung tâm đ-ợc xử lý và làm lạnh theo
hệ thống đ-ờng ống chạy theo cầu thang theo ph-ơng thẳng đứng, và chạy trong
trần theo ph-ơng ngang phân bố đến các vị trí tiêu thụ.
6. Hệ thống phòng - chữa cháy
a. Hệ thống báo cháy:
Thiết bị phát hiện báo cháy đ-ợc bố trí ở mỗi tầng và mỗi phòng, ở nơi
công cộng của mỗi tầng. Mạng l-ới báo cháy có gắn đồng hồ và đèn báo cháy,
khi phát hiện đ-ợc cháy, phòng quản lý, bảo vệ nhận tín hiệu thì kiểm soát và
khống chế hoả hoạn cho công trình.
b. Hệ thống cứu hoả :
- N-ớc: Đ-ợc lấy từ bể n-ớc xuống, sử dụng máy bơm xăng l-u động. Các
đầu phun n-ớc đ-ợc lắp đặt ở các tầng theo khoảng cách th-ờng 3m/1 cái và đ-ợc
nối với các hệ thống cứu cháy khác nh- bình cứu cháy khô tại các tầng, đèn báo
các cửa thoát hiểm, đèn báo khẩn cấp tại tất cả các tầng.
- Thang bộ: Cửa vào lồng thang bộ thoát hiểm dùng loại tự sập nhằm ngăn
ngừa khói xâm nhập. Trong lồng thang bố trí điện chiếu sáng tự động, hệ thống
thông gió động lực cũng đ-ợc thiết kế để hút gió ra khỏi buồng thang máy chống
ngạt.
Tất cả các hệ thống kỹ thuật đều đ-ợc đi ngầm trong trần kỹ thuật. Đây
là một trong những -u điểm nổi bật của công trình bằng kết cấu thép là sử
dụng hiệu quả không gian của trần phục vụ cho các đ-ờng ống kỹ thuật.

IV. Điều kiện khí hậu, thuỷ văn
Công trình nằm ở thành phố Hà nội, nhiệt độ bình quân hàng năm là 27C
chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất (tháng 4) và tháng thấp nhất (tháng 12) là
12C. Thời tiết hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt là mùa m-a và mùa khô. Mùa
m-a từ tháng 4 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau. Độ ẩm
trung bình từ 75% đến 80%. Hai h-ớng gió chủ yếu là gió Tây-Tây Nam, Bắc Đông Bắc.Tháng có sức gió mạnh nhất là tháng 8, tháng có sức gió yếu nhất là

tháng 11. Tốc độ gió lớn nhất là 28m/s.
V. GiảI pháp kết cấu.
- Mặt bằng kết cấu đối xứng theo 2 trục, nên thuận tiện cho việc chế tạo các
cấu kiện để xây dựng công trình.
- Giải pháp kết cấu sàn:
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

6


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

+ Các tầng điển hình và tầng kỹ thuật sử dụng loại sàn liên hợp thép
bêtông (sàn composite).
+ Các tầng hầm và tầng siêu thị thì giải pháp kết cấu sàn là: Dầm thép liên
hợp với bản sàn bêtông cốt thép đáy phẳng, đúc tại chổ trên dầm.
- Giải pháp kết cấu theo ph-ơng đứng gồm:
+ Khung thép : Là hệ thống các cột và dầm thép
+ Vách dàn thép: Hệ vách dạng dàn thép đ-ợc bố trí ở 4 góc của công trình
+ ống dàn thép: Là hệ thống lõi cứng dạng dàn thép, đ-ợc bố trí ở trung tâm
toà nhà.
+ Dầm thép v-ơn ( outriggers ) : Là dầm dạng dàn phẳng, đ-ợc tăng c-ờng
trong hệ kết cấu để ngăn cản chuyển vị ngang công trình.
+ Dàn thép đai (belt truss): là dàn thép đ-ợc bố trí xung quanh công trình và
liên kết với các cột biên. Thông th-ờng các dàn này có chiều cao bằng 1 tầng, và
có cao độ cùng với các outriggers.
Trong đó:

Các hệ khung thép, dầm thép v-ơn, dàn thép đai đ-ợc phủ bằng vật liệu
chống cháy.
Hệ thống cột và dầm d-ới các tầng hầm đ-ợc bọc liên hợp với bêtông.
Còn hệ vách dàn thép và ống dàn thép đ-ợc bọc bằng bêtông, tạo thành các
mảng t-ờng đặc.
Với quy mô đồ án này, em sử dụng phần mềm Sap200_8.23 để tính kết cấu
theo sơ đồ khung không gian.

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

7


§Ò TµI : Trung t©m th-¬ng m¹i vµ v¨n phßng cao cÊp
***************************

PhÇn 2: THIẾ T KẾ KẾ T
CẤ U
( 45% )

gvhd : gs – tskh nguyÔn tr©m .

SVTH : Lª Xu©n Tïng .

8


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp

***************************

Ch-ơng 1: Tổng quan về thiết kế nhà cao tầng
Đối với các nhà cao tầng, thiết kế kiến trúc có ảnh h-ởng quyết định tới
thiết kế kết cấu. Trong giai đoạn hiện nay, yêu cầu cần phải có những giải pháp
thiết kế đạt hiệu quả kinh tế. Các công trình có thiết kế kiến trúc phức tạp xuất
hiện ngày càng nhiều, yếu tố ấy dẫn tới vai trò ng-ời kỹ s- kết cấu rất quan trọng
tham gia ngay trong giai đoạn thiết kế.
Nhiệm vụ của kỹ s- kết cấu trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng là tìm ra một
giải pháp tối -u với giá thành thấp nhất. Nh- vậy, ng-ời kỹ s- kết cấu cần ý thức
đ-ợc tầm quan trọng và mối liên hệ giữa các lĩnh vực khác nhau nh- kiến trúc, kỹ
thuật công nghệ và kinh tế.
I. Định nghĩa về nhà cao tầng.
Về mặt kết cấu một công trình đ-ợc định nghĩa là nhà cao tầng khi độ bền
vững và chuyển vị của nó do tải trọng ngang quyết định. Tải trọng ngang có thể
d-ới dạng gió bão hoặc động đất. Mặc dù ch-a có một thống nhất chung nào về
đinh nghĩa nhà cao tầng, nh-ng có một ranh giới đ-ợc đa số các kết cấu s- chấp
nhận đó là từ nhà thấp tầng đến nhà cao tầng có một sự chuyển tiếp từ phân tích
tĩnh học sang phân tích động học.
Các công trình cao tầng sẽ ngày càng cao hơn, nhẹ hơn và mảnh hơn so với
nhà cao tầng trong quá khứ. Các nghiên cứu trên thế giới khẳng định xu h-ớng
này thông qua các kết quả so sánh cho thấy các công trình có độ mảnh cao sẽ
đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
II. Các yêu cầu về mặt kết cấu.
Trong thiết kế nhà cao tầng để đạt tới một thiết kế hợp lý thì cần phải phối
hợp đ-ợc 3 điều kiện sau: về khả năng chịu lực, các yêu cầu sử dụng bình th-ờng
( dao động , chuyển vị) và độ ổn định. Yếu tố ảnh h-ởng lớn nhất là tải trọng
ngang, công trình càng cao thì ảnh h-ởng này đối với hình dạng kết cấu càng lớn.
Khi chiều cao công trình tăng lên thì các yếu tố sau trở nên hết sức quan trọng:
ảnh h-ởng của tải trọng ngang do gió và động đất

Việc xác định độ lớn của tải trong ngang đ-a vào thiết kế
Chuyển vị ngang tại đỉnh công trình và chuyển vị lệch giữa các mức
tầng
Gia tốc dao động
ảnh h-ởng của chuyển vị ngang đến các bộ phận không chịu lực
Hiệu ứng uốn dọc ( P Delta ), chuyển vị do từ biến, chuyển vị chênh
lệch giữa các kết cấu chịu tải trong thẳng đứng
ổn định tổng thể chống lật và chống tr-ợt
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

9


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Tầm quan trọng của các cấu kiện chịu kéo
Việc xét tới các t-ơng tác nền và công trình
III. Tải trọng:
a. Tải trọng:
Việc xác định chính xác tải trọng thiết kế là hết sức quan trọng để đảm bảo sự dung
hoà giữa hai yếu tố: độ bền vững cho kết cấu và tính kinh tế của toàn bộ công trình.
Kết cấu nhà cao tầng đ-ợc tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:

+ Tải trọng thẳng đứng ( th-ờng xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn ).
+ Tải trọng gió ( gió tĩnh và nếu có cả gió động ).
+ Tải trọng động của động đất ( cho các công trình xây dựng trong vùng có
động đất ).

Ngoài ra: Kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải đ-ợc tính toán kiểm tra với các
tr-ờng hợp tải trọng sau :
- Do ảnh h-ởng của sự thay đổi nhiệt độ.
- Do ảnh h-ởng của từ biến.
- Do sinh ra trong quá trình thi công.
- Do áp lực của n-ớc ngầm và đất.
Khả năng chịu lực của kết cấu cần đ-ợc kiểm tra theo từng tổ hợp tải trọng,
đ-ợc quy định theo các tiêu chuẩn hiện hành.
Riêng với tải trọng gió: Đối với nhà cao tầng thì cần kể thêm Hệ số tầm
quan trọng
b. Tính toán hệ kết cấu:
+ Hệ kết cấu nhà cao tầng cần thiết đ-ợc tính toán cả về tĩnh lực, ổn định
và động lực.
+ Các bộ phận kết cấu đ-ợc tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất
(TTGH 1).
Trong tr-ờng hợp đặc biệt do yêu cầu sử dụng thì mới theo trạng thái giới
hạn thứ hai (TTGH 2).
+ Khác với nhà thấp tầng trong thiết kế nhà cao tầng thì việc kiểm tra ổn
định tổng thể công trình đóng vai trò hết sức quan trọng. Các điều kiện cần kiểm
tra gồm:
* Kiểm tra ổn định tổng thể
* Kiểm tra độ cứng tổng thể
Tải trọng và tác động đ-ợc lấy theo TCVN 2737-1995.
IV. Hình dạng công trình và sơ đồ bố trí kết cấu:
IV.1. Sơ đồ mặt bằng, sơ đồ kết cấu :
+ Nhà cao tầng cần có mặt bằng đơn giản, tốt nhất là lựa chọn các hình có
tính chất đối xứng cao. Trong các tr-ờng hợp ng-ợc lại công trình cần đ-ợc phân
ra các phần khác nhau để mỗi phần đều có hình dạng đơn giản.
+ Các bộ phận kết cấu chịu lực chính của nhà cao tầng nh- vách, lõi, khung
cần phải đ-ợc bố trí đối xứng. Trong tr-ờng hợp các kết cấu này không thể bố trí

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

10


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

đối xứng thì cần phải có các biện pháp đặc biệt chống xoắn cho công trình theo
ph-ơng đứng.
+ Hệ thống kết cấu cần đ-ợc bố trí làm sao để trong mỗi tr-ờng hợp tải
trọng sơ đồ làm việc của các bộ phận kết cấu rõ ràng mạch lạc và truyền tải một
cách mau chóng nhất tới móng công trình.
+ Tránh dùng các sơ đồ kết cấu có các cánh mỏng và kết cấu dạng congson
theo ph-ơng ngang vì các loại kết cấu này rất dễ bị phá hoại d-ới tác dụng của
động đất và gió bão.
IV.2. Theo ph-ơng thẳng đứng:
+ Độ cứng của kết cấu theo ph-ơng thẳng đứng cần phải đ-ợc thiết kế đều
hoặc thay đổi đều giảm dần lên phía trên.
+ Cần tránh sự thay đổi đột ngột độ cứng của hệ kết cấu (nh- làm việc
thông tầng, giảm cột hoặc thiết kế dạng cột hẫng chân cũng nh- thiết kế dạng sàn
giật cấp).
+ Trong các tr-ờng hợp đặc biệt nói trên ng-ời thiết kế cần phải có các biện
pháp tích cực làm cứng thân hệ kết cấu để tránh sự phá hoại ở các vùng xung yếu.
IV.3. T-ơng tác giữa các bộ phận trong hệ kết cấu chịu lực (hệ kết cấu
khung - giằng):
+ Với các nhà còn thấp thì hệ kết cấu khung tỏ ra -u việt nh-ng khi chiều
cao nhà tăng lên một mức độ nhất định thì kết cấu khung cứng lại tỏ ra kém hiệu

quả (vì kết cấu này có khả năng chịu cắt kém).
+ Khắc phục nh-ợc điểm của kết cấu khung ng-ời ta đ-a vào kết cấu công
trình các vách cứng (hoặc có các giằng xiên).
Hệ kết cấu bao gồm khung cứng - vách cứng gọi là hệ kết cấu khung - giằng.
Hệ kết cấu khung giằng: Đặc điểm nổi bật là kết cấu khung chịu lực cắt
kém nh-ng lại có độ cứng chống uốn lớn, ng-ợc lại các vách cứng lại có độ cứng
chống cắt lớn hơn nh-ng độ cứng chống uốn t-ơng đối nhỏ, đặc biệt là khi chiều
cao nhà tăng lên. Do tính chất khác biệt của hai bộ phận kết cấu nói trên trong
quá trình làm việc đồng thời chịu tải trọng ngang vách cứng và khung cứng t-ơng
tác lẫn nhau. Hiệu ứng này thể hiện rõ khi chiều cao nhà tăng lên.
IV.4. Cấu tạo các bộ phận liên kết:
+ Kết cấu nhà cao tầng cần phải có bậc siêu tĩnh cao để trong tr-ờng hợp bị
h- hại do các tác động đặc biệt nó không bị biến thành các hệ biến hình.
+ Các bộ phận kết cấu đ-ợc cấu tạo làm sao để khi bị phá hoại do các
tr-ờng hợp tải trọng thì các kết cấu nằm ngang sàn, dầm bị phá hoại tr-ớc so với
các kết cấu thẳng đứng: cột, vách cứng.
V. Lựa chọn vật liệu:
+ Nhà cao tầng th-ờng có tải trọng rất lớn, nên vật liệu xây dựng cần có
c-ờng độ cao, trọng l-ợng nhỏ, khả năng chống cháy tốt để tạo điều kiện giảm
đ-ợc đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng nh- tải trọng
ngang do lực quán tính.

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

11


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp

***************************

+ Vật liệu có tính biến dạng cao: Khả năng biến dạng dẻo cao có thể bổ
sung cho tính năng chịu lực thấp.
+ Vật liệu có tính thoái biến thấp: Có tác dụng rất tốt khi chịu tác dụng của
tải trọng lặp lại (động đất, gió bão).
+ Vật liệu có tính liền khối cao: Có tác dụng trong tr-ờng hợp tải trọng có
tính chất lặp lại không bị tách rời các bộ phận công trình.
+ Vật liệu có giá thành hợp lý.
Trong điều kiện Việt Nam hay các n-ớc hiện nay thì vật liệu BTCT hoặc thép là
các loại vật liệu đang đ-ợc các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu
nhà cao tầng.
VI. Thiết kế nhà cao tầng theo ph-ơng pháp đa ngành đa lĩnh vực
Thiết kế nhà cao tầng yêu cầu một sự phối hợp hết sức chặt chẽ giữa nhiều lĩnh vực,
nhiều thành phần khác nhau nh- chủ đầu t-, công t- tài chính, công ty bất động sản,
kiến trúc s-, kỹ s- kết cấu, kỹ s- kinh tế, kỹ s- cơ điện, nhà thầu thi công và các đơn vị
kỹ thuật liên quan khác. Tr-ớc đây công việc thực hiện bởi mỗi thành viên tham gia thiết
kế rất ít khi đ-ợc tối -u hoá.

Trong vòng thập kỹ gần đây, xu h-ớng đẩy mạnh sự phối hợp giữa các bên
liên quan trong quá trình thiết kế đã trở nên rất phổ biến trên thế giới. Mục tiêu
cuối cùng của việc tăng c-ờng hợp tác này nhằm đạt tới một giải pháp thiết kế
tổng thể có hiệu quả kinh tế cao nhất.
Một trong những ví dụ điển hình là đánh giá sự lợi ích phối hợp giữa kỹ skết cấu và kỹ s- cơ điện trong việc thiết kế lõi cứng và hệ thống sàn. ở đây các
yếu tố quan trọng nhất yêu cầu sự kết hợp là việc quyết định chiều cao tầng, vị trí
cũng nh- kích th-ớc của các kết cấu thẳng đứng nh- lõi cứng, lõi, cột.
Trong quá trình thiết kế định h-ớng vai trò của ng-ời kỹ s- cơ đIửn chỉ giới
hạn xung quanh việc cung cấp các thông số yêu cầu về không gian cần thiếtcho
phòng đặt máy, chiều cao tối thiểu cho các hệ thống ống đi ngầm trên trần và kích
th-ớc thang máy.

VII. Thiết kế tính đến toàn bộ thời gian sử dụng công trình
Ngoài các khía cạnh kỹ thuật còn phải đặc biệt chú ý đến các khía cạnh kinh tế có liên
quan đến giá thành công trình của nhà cao tầng.

Một công trình cao tầng th-ờng có thời gian sử dụng trong vòng từ 50 đến
100 năm và phải đảm bảo chức năng sử dụng trong suốt thời gian đó. Nh-ng do
gần đay có sự thay đổ nhanh chóng những nhu cầu về tiện nghi sử dụng, yêu cầu
ngày càng cao về môi tr-ờng sống, không gian sinh hoạt và làm việc của những
c- dân sống trong nhà cao tầng nên luôn có yêu cầu hiện đại hoá các nhà cao tầng
đang sử dụng.
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

12


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Chính vì lẽ đó nên trong quá trình thiết kế ng-ời kỹ s- phải l-ờng tr-ớc
đ-ợc những thay đổi có thể xảy ra trong t-ơng lai, chọn giải pháp kết cấu hợp lý,
cho phép thực hiện những thay đổi mà không ảnh h-ởng gì đến độ bền vững của
công trình và đồng thời cũng không đ-ợc quá tốn kém. Các yếu tố cần quan tâm
bao gồm:
- Kết cấu: chọn vật liệu nào cho phép dễ thay đổi, ví dụ hệ thống sàn composite
có -u thế hơn sàn ứng suất tr-ớc.
- Tải trọng: theo kinh nghiệm thiết kế thì tại các khu công cộng hay kho chứa
nên tăng tải trọng thiết kế so với nhu cầu hiện tại để tính đến những thay đổi về
sau.

- Tầng kỹ thuật: việc bố trí tầng kỹ thuật cũng nh- trọng l-ợng bản thân của hệ
thống kỹ thuật ( thiết bị , máy móc, ..) phải đ-ợc xác định đầy đủ.
- Kết cấu bao che: chọn loại dễ tháo lắp để thay đổi ( vì th-ờng có c-ờng độ bền
10 20 năm) ví dụ thay đổi t-ờng gạch pa- nen đúc sẵn với các liên kết cho
phép sửa đổi nhanh chóng.
- Kết cấu chịu lực thẳng đứng: chú ý đến tải trọng hiện tại, t-ơng lai và tải trọng
phát sinh trong thi công , sữa chữa (khi cần nâng thêm tầng hoặc lắp thêm các
tháp ăng teng trên nóc nhà).
- Độ bền theo thời gian: Sự suy giảm độ bền theo thời gian phải đ-ợc kiểm soát,
quan trắc, tuy là công việc kho khăn, nh-ng cần thiết để thực hiện việc bảo trì
đúng thời gian yêu cầu, nhằm duy trì độ bền lâu của công trình.
Trong cơ cấu giá thành nói trên không đ-ợc quên những chi phí cho bảo
trì, và để tính những chi phí sau xây dựng thì ph-ơng pháp thực dụng là chuyển
đổi tất cả các chi phí cho công trình trong t-ơng lai về giá trị hiện tại.
Trong giai đoạn thiết kế và thi công thì việc lựa chọn giải pháp thiết kế hợp lý , hoặc
có thể chọn ph-ơng pháp thiết kế tối -u, là có ý nghĩa nhất.
Ví dụ khi chọn hệ lõi để chịu lực ngang của nhầco tầng thì những vấn đề sau đây
cần đ-ợc xem xét kỹ.

- Giảm tối đa giá thành vật liệu: cân nhắc 3 yếu tố liên quan là khối l-ợng
bêtông, l-ợng cốt thép và c-ờng độ bêtông. Nh- hình vẽ d-ới đây thể hiện, trong
3 yếu tố trên thì tăng c-ờng độ bêtông đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.

2.0

gốc

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

1.0

Ườ

l Ượng
ng hà
m

3.0

Chỉ tă

Giá vật liệu

thép

4.0

u
hiề

ỉ
Ch

yt
dà

ng

gc
tăn

bêtông
SVTH
Lêđộ
Xuân
Tùng .
Ườ:ng
Chỉ tăng c

13


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Biến thiên về giá thành và c-ờng độ chịu lực của vách cứng
- Tối -u hoá kích th-ớc hình học của lõi để lõi chịu tải trọng dọc trục theo hiệu ứng kéo
đẩy và chịu các thành phần mômen uốn theo 2 ph-ơng, vì vậy các vách phía ngoài
chịu tải trọng lớn hơn các vách phía trong.

- Giảm tối thiểu diện tích lõi để tăng tối đa diện tích sử dụng
- Giảm tối thiểu thời gian thi công để giảm lãi suất ngân hàng
- Giảm tối thiểu chiều cao tầng khi đặt hệ thống ống kỹ thuật đi ngầm trong
sàn.
Hiện nay có 2 xu h-ớng tác động đến giá thành nhà cao tầng. Một là giá
thành nhà sẽ giảm xuống đáng kể khi dùng xật liệu mới nhẹ nh-ng c-ờng độ cao,
khai thác không gian ngầm d-ới mặt đất nên hiệu suất 1m 2 đấtđ-ợc tăng lên và
ph-ơng pháp thi công hiện đại đã rút ngắn thời gian xây dựng. Hai là giá thành hệ
thống thiết bị kỹ thuật (thang máy, an toàn, cháy nổ, đảm bảo điều kiện môi
tr-ờng) có xu h-ớng tăng hơn tr-ớc. Do vậy, giá thành càng là bài toán có tính

chiến l-ợc trong phát triển xây dựng nhà cao tầng.

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

14


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Ch-ơng 2 : nghiên cứu về kết cấu nhà cao tầng
và lựa chọn giải pháp tối -u
I. Nghiên cứu kết cấu nhà cao tầng hiện đại

Trong những năm gần đây, ở Việt Nam cũng nh- trên thế giới, yêu cầu về
nhà cao tầng ngày một bức xúc vì nhiều lý do khác nhau xuất phát từ yêu cầu thực
tế dân số tăng và sự tiến bộ của xã hội, đi kèm theo đó là sự phát triển của khoa
học công nghệ, cơ khí và tự động hoá... Để đáp ứng những yêu cầu đó và để giải
quyết thi công nhanh, nhất là đối với cao ốc có tầm cao rất lớn, giải pháp sử dụng
kết cấu thép hoặc kết cấu liên hợp thép - bê tông cho khung s-ờn nhà cao tầng là
ph-ơng án rất có hiệu quả vì nhiều lý do sau đây:
* Kết cấu t-ơng đối nhẹ so với bê tông cốt thép, trọng l-ợng chỉ bằng
khoảng 60% kết cấu BTCT. Tuy đơn giá vật liệu đắt hơn, nh-ng theo thống kê từ
những công trình đã thi công tr-ớc đây, giá thành xây lắp vẫn có khả năng giảm
khoảng 80%; vì ph-ơng án nền móng có thể đơn giản, đỡ tốn kém hơn và nhịp
khung dầm có thể v-ợt khẩu độ lớn hơn, vì vậy có khả năng bớt đ-ợc số l-ợng
cột.
* Các cấu kiện đ-ợc tiền chế trong điều kiện kiểm tra giám sát chất l-ợng

chặt chẽ trong nhà máy và dễ dàng cơ giới hoá khi lắp dựng, có khả năng thi công
với mức độ chính xác cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, nhân công. Đồng thời, khung
thép vốn dĩ là những cấu kiện lắp ghép ở mức độ lý t-ởng, tạo điều kiện đẩy
nhanh tiến độ thi công, sớm đ-a công trình vào phục vụ khai thác.
* Các chi tiết trong khung thép nhà cao tầng th-ờng giống nhau, có thể lắp
ráp theo nhiều động tác trùng lặp. Hiện tr-ờng công tác gọn nhẹ, điều kiện thi
công trong khô ráo cũng là nguyên nhân giảm bớt các thất thoát về vật liệu, lao
động và thời gian.
Để đạt đ-ợc những -u điểm trên và khắc phục những nh-ợc điểm của kết
cấu thép là giá thành cao, biến dạng lớn, thanh nén dễ mất ổn định, rất nhạy cảm
đối tải trọng động, với môi tr-ờng xâm thực và nhất là hoả hoạn... vấn đề thiết kế
nhà cao tầng bằng thép đòi hỏi phải có những nghiên cứu nghiêm túc của kiến
trúc s-, kỹ s- thiết kế và các nhà thầu thi công. Không những phải thông hiểu bản
chất kết cấu khung s-ờn thép, mà còn phải biết rõ mọi cấu kiện hoàn thiện khác
lắp dựng sau, chẳng hạn, kết cấu bao che, trang thiết bị kỹ thuật, hoàn thiện nội
thất v.v... Cần phải xem kết cấu thép nh- một phần của tổng thể kết cấu, phải
phối hợp các bộ phận có liên quan, đảm bảo tiêu chuẩn hoá và lặp lại tối đa. Về
nguyên tắc, mục tiêu chủ yếu vẫn là ba vần đề : kỹ thuật, kiến trúc và kinh tế.
+ Về kỹ thuật, mục tiêu hàng đầu là phải đảm bảo kết cấu khung thép nhà
cao tầng đủ chắc khoẻ, chịu đ-ợc mọi tác động trong suốt quá trình thi công và
khai thác sử dụng công trình, kể cả các tác dụng của những tải trọng tai biến, hoả
hoạn. Vật liệu nên dùng loại có c-ờng độ cao, trọng l-ợng nhẹ và dẻo dai bền
chắc.
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

15

Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

+ Về tổ chức không gian sử dụng, kết cấu khung thép là một trong những
loại ít khống chế ngăn trở ý đồ thiết kế kiến trúc, có khả năng tạo đ-ợc những
b-ớc cột rộng rãi thông thoáng, rất cần cho các đại sảnh, hội tr-ờng, các phòng ốc
cần thoáng đãng, nh-ng vẫn có thể dễ dàng chia nhỏ, phục vụ cho các văn phòng
làm việc bằng các vách ngăn nhẹ nhàng.
+ Về kinh tế, nếu xét cả vốn đầu t- xây lắp và hiệu quả do thi công nhanh,
mức độ công nghiệp hoá cao, khai thác sử dụng công trình sớm v.v... nhiều công
trình nhà cao tầng khung thép và thép-bê tông liên hợp đã đạt mục tiêu kinh tế tốt
hơn, nhất là những siêu cao tầng.
Sau đây, giới thiệu bảng phân tích so sánh giá thành theo tỷ lệ % các công
đoạn xây dựng nhà cao tầng dùng kết cấu thép :
- Xây lắp gồm:
1 - San nền, thi công phần móng và bê tông

: 11%

2 - Khung s-ờn thép, sàn tầng và phòng hoả

: 10%

3 - Xây nề

: 4%

4 - ốp lát trong ngoài, nhôm kính

: 22%

5 - Lợp mái

: 5%
52%

- Hoàn thiện gồm:
6 - Sàn, trần

: 7%

7 - Đá ốp ngoài

: 5%

8 - Công việc khác

:8%
20%

- Trang thiết bị gồm:
9 - Cứu hoả

: 4%

10 - HVAC

: 12%

11 - Điện

: 8%

12 - Thang máy

: 4%
28%

Riêng vật liệu chỉ chiếm khoảng 30-40% tổng giá thành xây lắp, 60-70% còn
lại là chi phí thiết kế, chế tạo, lắp ráp, hoàn thiện, các trang thiết bị bảo trì v.v...

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

16


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Cơ cấu giá thành chi tiết các bộ phận công trình của một cao ốc văn phòng
55 tầng cụ thể tại Melbourne (Australia) cũng cho thấy giá thành của riêng phần
kết cấu, bao gồm cả móng, cũng chỉ chiếm một tỷ lệ khiêm tốn khoảng 28%.
Phần còn lại là chi phí chủ yếu cho kiến trúc bao gồm công tác hoàn thiện và lắp
đặt trang thiết bị, kể cả phần cơ điện (khoảng 10%) và các hệ thống phục vụ khác
(khoảng 20%).

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

17


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

II. Hệ thống nhà cao tầng khung thép và thép bêtông
liên hợp.
II.1. về ph-ơng diện kết cấu

Đối với công trình nhà cao tầng bằng thép, mặc dù có nhiều -u điểm nh-ng
về mặt kết cấu, khung thép th-ờng có độ mảnh lớn. Những cấu kiện chủ yếu đều
chịu nén và chịu uốn, rất dễ mất ổn định. Mặt khác, các loại tải trọng ngang nh- :
gió, động đất, sẽ gây ra những tác động bất lợi. Do đó, khi nghiên cứu thiết kế hệ
thống kết cấu, đòi hỏi phải có sự l-u ý đặc biệt về một số tiêu chí quan trọng,
chẳng hạn, tải trọng ngang thiết kế, điều kiện địa kĩ thuật, tiêu chuẩn về các trạng
thái giới hạn ( chuyển vị ngang, dao động, c-ờng độ, ổn định v.v...). Ngoài ra, hệ
thống kết cấu nhà cao tầng còn cần đ-ợc nghiên cứu thiết kế một cách tổng hợp,
thoả mãn cả những yêu cầu phi kết cấu, ví dụ: về hình thức bề ngoài, về tỷ lệ kích
th-ớc và cảnh quan kiến trúc; về tổ chức không gian sử dụng; về chủng loại vật
liệu phù hợp và dễ cung ứng; về vốn đầu t- và điều kiện kinh tế; về công nghệ xây
dựng và tổ chức thi công; về hệ thống trang thiết bị kĩ thuật và cấp độ phòng hoả;
về điều kiện khai thác và quản lý công trình v.v...
Cao ốc với khung s-ờn bằng thép cũng th-ờng sử dụng làm nhà ở chung
c-, văn phòng cho thuê, khách sạn. Một số khác còn dùng làm bệnh viện, tr-ờng
học v.v... Tuy công năng không giống nhau, nh-ng nguyên tắc xử lý kết cấu nói
chung không khác nhau nhiều: cấu trúc khung s-ờn nhà cao tầng gồm dầm và cột
với nhiều cách bố trí cấu tạo khác nhau sẽ cùng chịu lực và mọi tác động trong

một hệ kết cấu thống nhất và truyền tải trọng xuống nền móng công trình. Các bộ
phận khác nh- sàn tầng, t-ờng ngăn và kết cấu bao che...tuy chủ yếu chịu lực cục
bộ nh-ng rồi cũng đều truyền tải trọng lên hệ khung s-ờn thép.
Những siêu cao tầng hoặc nhà có độ mảnh lớn th-ờng rất nhạy cảm với tải
trọng gió và động đất, nh- vậy cần thấu hiểu mọi trạng thái của kết cấu. Những
thông số quan trọng nhất tác động đến công trình, chẳng hạn nh- biên độ dao
động giới hạn trên đỉnh lầu do gió bão gây ra không đ-ợc ảnh h-ởng đến sinh
hoạt bình th-ờng cũng nh- tác động xấu đến tâm sinh lý của những ng-ời c- trú
trên tầng cao, đồng thời cũng không gây hậu quả bất lợi cho hoạt động của thang
máy, không làm rạn nứt kết cấu bao che và các vách ngăn, không ảnh h-ởng đến
kích th-ớc vốn chặt chẽ của khuôn cửa khi đóng mở v.v... Ví dụ nh- ở Hoa Kỳ
chỉ số ''lắc ngang'' t-ơng đối /h ( trong đó h là độ cao tính từ mặt đất) quy định
không đ-ợc v-ợt quá 1,5 3%o trong gió bão 10 năm , tức là biên độ dao
động chỉ khoảng 1m khi đỉnh lầu cao 400m so với mặt đất. Nếu thiết kế với gió
bão lớn hơn nữa, ví dụ: tần suất 1/100 và 2/100 (gió bão 100 năm và 50 năm ) chỉ
số /h giới hạn khoảng 4,8%o tức là chuyển vị trên d-ới 2m đối với các loại nhà
cao hơn 400m. Theo tiêu chuẩn thiết kế của V-ơng quốc Anh BS 5950 cũng
t-ơng tự nh- vậy: (1/300 ~1/600)h.
Vấn đề động đất đối với nhà cao tầng nói chung cần nghiên cứu thiết kế
đặc biệt, nhất là với gia tốc nằm ngang của địa chấn. Ngoài thép bổ sung cho các
cấu kiện chịu lực, phải tăng c-ờng thêm các giằng chống và mối nối chịu mômen,
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

18


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

đồng thời cũng phải nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu phù hợp có c-ờng độ
cao, trọng l-ợng nhẹ và tính năng mềm dẻo v.v...
Trong thực tế thiết kế và xây dựng nhà cao tầng, biện pháp giảm chấn cục
bộ hoặc tổng thể trong thời gian gần đây cũng đ-ợc nghiên cứu nhiều, mục đích
tránh gây cảm giác khó chịu và bất lợi cho sinh hoạt của c- dân sống trên các
tầng cao khi có gió bão hoặc động đất. Có thể bố trí bổ sung những chi tiết giảm
chấn bằng các thanh thép hình có điểm chảy thấp, hoặc bằng vật liệu có tính đàn
dẻo dễ hấp thu năng l-ợng dao động. Cũng có thể dùng những thiết bị giảm chấn
hiện đại có điều khiển đặt trên đỉnh (lầu th-ợng) hoặc d-ới chân móng công trình.
Khung s-ờn thép đ-ợc phòng hoả bằng cách bọc bê tông, thạch cao, gốm sứ hoặc
phun phủ bằng các loại vật liệu kỵ lửa có dung trọng nhẹ. Vách ngăn, t-ờng bao,
sàn tầng th-ờng đ-ợc xây cất bằng bê tông, gạch gốm, nhôm kính, thép và kim
loại cán nóng cũng nh- tạo hình nguội, hoặc vật liệu compozit hiện đại...
II.2. Phân loại kết cấu nhà cao tầng :
Các loại nhà cao tầng có thể phân thành nhiều cách khác nhau. Riêng về
kết cấu khung s-ờn chịu lực có mấy cách phân loại sau :
a. Theo cách phân loại của khan Fazlur (1966), gồm 4 loại :
Loại I : Hệ khung, gồm 2 loại: khung cứng và khung nửa cứng (th-ờng dùng cho
những cao ốc 1518 tầng);
Loại II : Hệ khung giằng, gồm 2 loại: khung giằng có và không có dàn đai
(thích dụng đối với cao ốc 4550 tầng);
Loại III : Hệ ống thanh thành mỏng, tiết diện hở, gồm 2 loại : có các vách dạng
dàn phẳng và dạng tiết diện chữ I (6065 tầng);
Loại IV: Hệ ống kín, gồm 3 loại: ống có khung bên trong , ống lồng ống, kể cả
ống bó và ống có giằng chéo lớn bên ngoài ( 90, 100, 110 tầng).
b. Theo cách phân loại chi tiết của Wolgang Schueller (1976), kết cấu thông
dụng nhất trong xây dựng nhà cao tầng nh- sau:
Hệ kết cấu chỉ có vách cứng song song theo một h-ớng (H.2a);
Hệ có lõi cứng ở giữa và vách cứng xung quanh biên (H.2b);

Hệ gồm các blốc lắp ghép theo kiểu khối xây (H.2c);
Hệ lõi cứng và các tầng sàn ngàm công-xôn xung quanh (H.2d);
Hệ khung gồm cột và các sàn tầng không dầm (H.2e);
Hệ lõi cứng và các côngxôn cao bằng một tầng, bố trí cách tầng (H.2f);
Hệ lõi cứng và các sàn treo vào dầm gánh bố trí trên tầng đỉnh (H.2g);
Hệ có các dàn cao bằng một tầng đặt so le và cách tầng (H.2h);
Hệ khung không gian nút cứng (H.2i);
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

19


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Hệ lõi cứng làm việc t-ơng tác với khung cứng (H.2j);
Hệ vách cứng dạng dàn t-ơng tác với khung cứng (H.2k);
Hệ lõi cứng dạng dàn với dàn đỉnh và dàn đai (H.2l);
Hệ ống lồng ống (H.2m);
Hệ gồm nhiều ống bố trí thành cụm, thành bó ống (H.2n).

Hình 2

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

20

Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

c. Theo hệ kết cấu do CTBUH, group SC phân loại (1980):
Loại I : Khung chịu cắt gồm : khung nửa cứng và khung cứng;
Loại II : Hệ hỗn hợp : khung+dàn giằng và khung+dàn giằng+dàn đai;
Loại III : Hệ ống 1 phần : ống hở+dàn phẳng và ống hở+dàn chữ I ;
Loại IV
120

loại i

110

loại ii
loại iii

: Hệ ống kín: ống ngoài; ống bó và ống ngoài có giằng chéo .

loại iv
100

90

80

70

60

50

loại i

loại ii

loại iii

ống ngoài và giằng chéo

ống bó

ống khung ngoài

ống hở và vách gi-ã chữ I

khung, vách và dàn v-ơn

0

khung + vách dàn

10

khung cứng

20

khung nửa cứng

30

ống hở và vách dàn giữa

40

loại iv

Hình 3
d. Theo Uỷ ban về nhà cao tầng ( 1984, Falconer và Beedle ) gồm 4 cấp
Cấp A: Các hệ khung (xx): vách, lõi, khung, ống;
Cấp B : Các hệ giằng (xx,yy,z): khung giằng, khung cứng, vách, lõi giằng;
Cấp C : Các hệ khung sàn (xx): thép, bê tông, liên hợp thép-bê tông;
Cấp D : Dạng cao ốc và hệ truyền tải (xx,yy,z): dạng mặt bằng, dạng mặt đứng,
hệ truyền tải.

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

21


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Vách

cấp a

cấp b

Hệ khung
(XX)

Hệ giằng
(XX, YY, Z)

Lõi

Khung

ống

Kết cấu phẳng 1

Khung giằng

Lõi thép giằng

cấp c

BTCT

Nút cứng

ống

Vách giằng

Lõi BT giằng

cấp d

Hệ khung sàn
(XX)

Thép

Kết cấu phẳng 2

Dạng cao ốc và truyền tải

Thép - BT

Kết cấu phẳng 1

Kết cấu phẳng 2

ống

Hình 4

e. Theo các tác giả Trung Quốc về kết cấu gồm 4 loại :
- Kết cấu khung;
- Kết cấu t-ờng chịu cắt ( vách cứng );
- Kết cấu hỗn hợp khung-t-ờng chịu cắt;
- Kết cấu ống (lõi): ống trong, ống ngoài, ống lồng, ống bó và ống tổ hợp .

f. Riêng về chung c- cao tầng mới đây (tháng 4 năm 2002) ở Nhật bản phân loại
gồm 4 dạng kết cấu khác nhau:
Kết cấu khung có nút cứng chịu mômen (H.5a là ví dụ cao ốc 38 tầng);
Kết cấu khung và t-ờng chịu cắt

(H.5b là ví dụ cao ốc 25 tầng);

Kết cấu ống (lõi) lồng ống

(H.5c là ví dụ cao ốc 25 tầng);

Kết cấu ống lồng và vách nh- ống thứ 3 (H.5d là ví dụ cao ốc 32 tầng).

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

22


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Hình 5

III. Sự làm việc của kết cấu thép nhà cao tầng :
Cấu kiện chịu lực chủ yếu của nhà cao tầng khung thép cũng gồm những
cấu kiện cột, dầm, sàn tầng tạo thành khung không gian và các hệ thống giằng tạo
thành các vách cứng, lõi cứng hoặc các loại dầm dàn ngang (dàn đỉnh, dàn đai,
dầm v-ơn...). Những cấu kiện này về mặt chịu lực có thể phân loại thành 2 nhóm

chính :
1/ Hệ chịu tác động của tải trọng thẳng đứng. Bao gồm hệ dầm thép đỡ các
sàn tầng nằm ngang, chịu toàn bộ tải trọng đứng tác dụng trên sàn, liên kết với hệ
thống cột hoặc vách, lõi cứng cấu tạo d-ới dạng các dàn t-ờng thẳng đứng và
truyền tải xuống nền móng theo nguyên tắc truyền tải trọng thẳng đứng thông
th-ờng.
2/ Hệ chịu tác động của tải trọng nằm ngang. Bao gồm cột và dầm thép, nối
cứng với nhau tạo thành một hệ khung cứng trong không gian hoặc gồm hệ các
thanh giằng chéo phối hợp với cột và dầm tạo thành những dàn đứng đ-ợc gọi là
các vách hoặc lõi cứng (các thanh giằng chéo bố trí trong các ô chữ nhật bao
quanh bởi các phần tử cột và dầm). Các phần tử của sàn tầng liên kết chặt chẽ với
nhau trong mặt phẳng ngang cũng tạo ra những bản ngăn cứng chịu tải trọng
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

23


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

ngang. Ngoài ra, các ''tầng cứng'' đ-ợc tạo ra từ những dầm hoặc dàn có chiều cao
bằng độ cao của cả một hoặc hai ba tầng nhà, có độ cứng rất lớn, v-ơn từ lõi giữa
ra tới hàng cột biên nên đ-ợc gọi là các dầm v-ơn (outriggers), cũng cải thiện
đáng kể tình hình chịu lực ngang của cao ốc.
Ngoài giải pháp sử dụng khung s-ờn chịu lực hoàn toàn bằng thép, nhất là
trong các tr-ờng hợp siêu cao tầng, đối với các loại cao ốc có tầm cao trung bình
(khoảng trên 20 tầng), ph-ơng án đ-ợc dùng nhiều nhất là kết cấu thép-bêtông
liên hợp, vì kết cấu bêtông với cốt thép thông th-ờng cũng sẽ không hợp lý: hoặc

kích th-ớc tiết diện cấu kiện quá lớn, hoặc là hàm l-ợng cốt thép v-ợt quá giới
hạn max trong điều kiện tính toán kết cấu BTCT.
Ưu điểm của kết cấu thép-bêtông liên hợp đã đ-ợc thử nghiệm trong nhiều
nhà cao tầng ở nhiều n-ớc, cụ thể là:
Nếu so với kết cấu thép, -u điểm nổi bật của loại hình kết cấu này là có khả
năng bảo vệ thép chống xâm thực của môi tr-ờng, tăng c-ờng độ cứng, do đó tăng
khả năng ổn định cho kết cấu thép thanh mảnh và nhất là tăng khả năng chống
cháy nổ cho công trình.
Nếu so với kết cấu BTCT, kết cấu thép-bêtông liên hợp có biến dạng lớn
hơn, do đó chịu các tải trọng ngang tốt hơn, nhất là đối với tác động của địa chấn.
Kết cấu cho phép không sử dụng đà giáo đúc sàn, dễ dàng dùng ván khuôn tr-ợt
trên hệ khung thép để thi công vách và lõi cứng, đẩy nhanh tiến độ xây dựng.Với
kích th-ớc tiết diện cột khá nhỏ so với kết cấu BTCT, nên hiệu suất sử dụng mặt
bằng các sàn tầng sẽ kinh tế hơn.
III.1. Sàn tầng :
Chiều cao cấu trúc sàn tầng tuỳ theo chiều dày của các lớp cấu tạo từ trên
xuống d-ới gồm : Lớp lát, tấm sàn BTCT, dầm thép, khoảng trống dành cho các
đ-ờng ống kỹ thuật và cáp điện, d-ới cùng là trần treo (Hình .6).
Đ-ờng ống có áp
Dầm vát

Đèn trần
ống kỹ thuật (ống cấp)

Trần treo

ống kỹ thuật (ống thải)

Hình 6

gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

24


Đề TàI : Trung tâm th-ơng mại và văn phòng cao cấp
***************************

Nói chung, chiều cao này có thể lớn hơn tấm sàn không dầm BTCT đúc tại
chỗ khoảng 100-200mm (Hình .7). Tuy nhiên, nếu bố trí hợp lý các đ-ờng ống kỹ
thuật trong khoảng trống giữa tấm trần treo và sàn tầng cũng có thể khắc phục
đ-ợc yếu điểm này, đặc biệt là nếu dùng kết cấu liên hợp thép-bê tông. Bản thân
dầm thép còn có thể giảm bớt chiều cao nếu đ-ợc liên kết cứng hoặc liên kết nửa
cứng vào cột, vì mômen âm xuất hiện ở hai đầu dầm sẽ làm giảm mô men d-ơng
ở giữa nhịp. Cũng có thể dùng thép có c-ờng độ cao hơn hoặc các loại vật liệu
mới, hiện đại khác.

Riêng bản sàn, nếu chọn quá mỏng, độ cứng chống uốn nhỏ, độ võng của
sàn không bảo đảm, ảnh h-ởng đến điều kiện sử dụng, khả năng cách âm và mỹ
quan công trình, nhất là gây ra những bất lợi do rung động khi đi lại trên sàn,
đồng thời cũng kém hiệu quả khi toàn bộ kết cấu khung s-ờn thép chịu tải trọng
ngang. Nếu chọn bản sàn quá dày, không những trọng l-ợng bản thân tăng mà
còn ảnh h-ởng trực tiếp đến chiều cao, nền móng và giá thành công trình.

Dầm phụ

Dầm phụ

Dầm sàn thép th-ờng bao gồm các cấu kiện tiền chế tiêu chuẩn, tạo thành
những mạng dầm điển hình hoá với các b-ớc cột nhất định, phù hợp với công
năng của từng loại cao ốc. Tuy nhiên, kết cấu sàn thép th-ờng chịu lực theo một
h-ớng, bởi vậy cần l-u ý thiết kế mạng dầm sàn sao cho phù hợp, để tải trọng
phân bố hợp lý và hiệu quả nhất. Ô sàn giữa các cột có dạng hình chữ nhật sẽ có
hiệu quả hơn các ô sàn hình vuông. Dầm chính chịu lực lớn sẽ bố trí theo nhịp
ngắn ( theo chiều rộng ). Dầm phụ có nhịp dài, bố trí t-ơng đối dày, kê vào dầm
chính và bảo đảm cho bản sàn BTCT kề lên có chiều dài nhịp phù hợp (khoảng
2,53,0m, nh- hình .8).

24-30m

24-30m

24-30m

24-30m

Dầm chính

Dầm chính

không hiệu quả

tốt hơn

Hình 8
gvhd : gs tskh nguyễn trâm .

SVTH : Lê Xuân Tùng .

25