ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ETABS TRONG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ETABS TRONG TÍNH TOÁN & THIẾT
KẾ NHÀ CAO TẦNG

SVTH : TÔ THANH TRÍ
LỚP : 06XD1N
MSSV : 610070C

Sài Gòn, ngày 30 tháng 06 năm 2007


ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ETABS TRONG TÍNH TOÁN & THIẾT
KẾ NHÀ CAO TẦNG
PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG
PHẦN II : HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETABS
PHẦN III: MỘT SỐ VÍ DỤ TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG

SVTH : TÔ THANH TRÍ

LỚP : 06XD1N
MSSV : 610070C

Sài Gòn, ngày 30 tháng 06 năm 2007


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh
tế trong mọi lónh vực, ngành Xây Dựng cũng phát triển không ngừng, các công
trình nhà cao tầng, cao ốc ngày càng được xây dựng nhiều hơn. Vậy làm thế nào
để có những công trình xây dựng đồ sộ như vậy?
Có thể nói đó là thành tựu của rất nhiều ngành kết hợp lại như: toán học,
cơ học kết cấu, sức bền vật liệu và sức mạnh vó đại của công nghệ thông tin. Các
kỹ sư không thể tính bằng tay cho những kết cấu nhà hàng trăm tầng, giải các bài
toán hàng ngàn, hàng triệu ẩn số mà các kỹ sư không tính toán hết được. Để làm
được những công trình như vậy không thể không kể đến các phần mềm tính toán
kết cấu. Có thể kể đến một số phần mềm tên tuổi trong lónh vực này như:
STAADIII, STAAD.Pro,… của hãng Mỹ REI (Research Engineer International);
SAP 2000, ETABS, SAFE của hãng Mỹ CSI (Computer and Structure ,Inc); Sản
phẩm PKPM của Viện hàn lâm khoa học Trung Quốc; Bộ sản phẩm của Thái Lan
như: GRAPS, BAT, GEAR,… Trong đó hai hãng REI và CSI của Mỹ là hai sản
phẩm mạnh nhất về lónh vực này.
Tuy nhiên các chương trình trên đều là các chương trình kết cấu chuyên
dụng để thiết kế tính toán nhà cửa, công trình cầu, cống, các bài toán về móng,
tường chắn,… Trong khi đó phần mềm ETABS (Extended Tree Dimensional
Analysis of Building Systems) là một chương trình chuyên dụng trong tính toán
thiết kế nhà cao tầng mà ít được sử dụng ở thời điểm hiện nay.
Ở phần mềm ETABS cho phép máy tính mô tả công trình sẽ được xây
dựng giống hệt như công trình thật. Đối với công trình ETABS cung cấp các lựa
chọn tự động và chuyên dụng cần thiết qua đó giúp cho quá trình tạo mô hình kết

cấu, phân tích, thiết kế nhanh chóng, thuận tiện và dễ dàng thay đổi.
ETABS có giao diện thân thiện theo chuẩn Windows do đó dể sử dụng đối
với thiết kế công trình, nó cung cầp nhiều khả năng phân tích và thiết kế phức tạp
mà người thiết kế khó tìm thấy ở các chương trình khác.
Hiện nay CSI đưa ra sản phẩm ETABS phiên bản mới nhất là Version
9.0.4, phiên bản này đã đưa thêm một số tính năng mới vào như khả năng mộ
hình linh hoạt hơn,… ETABS trên thế giới đã được đưa vào sử dụng khá lâu, là
một chương trình kết cấu nổi tiếng. Được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi trên toàn
thế giới để thiết kế các công trình nhà cao tầng.


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ETABS & MỘT SỐ VÍ
DỤ ỨNG DỤNG
♦ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU :
1. Cơ sở lý thuyết và hướng dẫn sử dụng phần mềm kết cấu ETABS trong tính
toán thiết kế nhà cao tầng.
2. Một số ví dụ tính toán cụ thể.
♦ THỜI GIAN THỰC HIỆN : (6 tháng) - Từ 01/10/2006 đến 30/06/2007.
♦ TÀI LIỆU THAM KHẢO :
1. Ngô Minh Đức, Tài liệu Hướng Dẫn Sử Dụng ETABS v.8.4.5 – Phần Mềm
Kết Cấu Chuyên Dụng Trong Tính Toán Thiết Kế Nhà Cao Tầng - 03/2005
2. Lê Đình Quốc, Tài liệu Hướng Dẫn ETABS v.8.4.8, ĐHBK TP. Hồ Chí Minh
(Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng) – 06/2006
3. ETABS version 9.0.4, CSI Analysis Reference Manual – 2006

4. Lê Đức Hiển, Bài Giảng Môn Học Kết Cấu BêTông Cốt Thép 3 & Nhà Nhiều
Tầng (Phần II Nhà Nhiều Tầng), Trường ĐHBC Tôn Đức Thắng (Khoa Kỹ
Thuật Công Trình)
5. Phan Quang Minh (Chủ biên), Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Kết
Cấu Bêtông Cốt Thép (Phần Cấu Kiện Cơ Bản) – NXB Khoa Học Kỹ Thuật,
Hà Nội – 2006
6. Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trònh Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh, Kết
Cấu Bêtông Cốt Thép 2 (Phần Cấu Kiện Nhà Cửa) – NXB Khoa Học Kỹ
Thuật, Hà Nội – 2004
7. Wolfgang Schuller (W. Sollơ), Kết Cấu Nhà Cao Tầng (Bản Dòch) – NXB
Xây Dựng, Hà Nội – 1995
8. Triệu Tây An, Lý Quốc Thắng, Lý Quốc Cường, Đái Chấn Quốc , Hỏi –
Đáp Thiết Kế và Thi Công Nhà Cao Tầng (Bản dòch) – NXB Xây Dựng, Hà
Nội – 1996
9. Nguyễn Văn Hiệp, Kết Cấu BêTông Cốt Thép (Phần Cấu Kiện Đặc Biệt),
ĐHKT TP. Hồ Chí Minh (Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng) – 1998

SVTH : TÔ THANH TRÍ

1

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

PHẦN I

GIỚI THIỆU CHUNG
♦ Những công trình như thế nào được xếp vào loại nhà cao tầng ??
Hiện nay vẫn chưa có câu trả lời chính xác, rõ ràng và được tất cả mọi người
công nhận. Nhà nhiều tầng được phân loại theo từng nước khác nhau.
Trong cuộc hội thảo quốc tế về nhà nhiều tầng tổ chức ở Moxkva năm 1971,
các nhà khoa học đã tạm thời phân loại nhà nhiều tầng như sau:
- Nhà nhiều tầng loại I, cao 9 – 16 tầng (dưới 50m).
- Nhà nhiều tầng loại II, cao 17 – 25 tầng (dưới 50m).
- Nhà nhiều tầng loại III, cao 26 – 40 tầng (dưới 50m).
- Nhà cực cao, trên 40 tầng (trên 100m).
♦ Độ cao khởi đầu của nhà cao tầng là bao nhiêu ??
Về độ cao khởi đầu của nhà cao tầng, các nước quy đònh khác nhau. Dựa
vào yêu cầu phòng cháy, tiêu chuẩn độ cao khởi đầu nhà cao tầng của một số
nước như sau:
Tên nước

Độ cao khởi đầu

Mỹ

22 – 25 tầng hoặc trên 7 tầng

Liên Xô (cũ)

Nhà ở 10 tầng và 10 tầng trở lên, kiến trúc khác 7 tầng

Pháp

Nhà ở > 50m, kiến trúc khác > 28m

Trung Quốc

Nhà ở 10 tầng và 10 tầng trở lên, kiến trúc khác

Anh

24,3m

Nhật Bản

11 tầng, 31m

Đức

22m (từ mặt nền nhà)

Bỉ

25m (từ mặt đất ngoài nhà)

♦
Theo đònh nghóa Taranath: “Nhà nhiều tầng là nhà mà khi tính toán bắt
đầu chuyển từ phân tích cơ học sang phân tích động học”
♦
Để khoa học hơn khái niệm về nhà nhiều tầng, Ủy ban Quốc tế nhà
nhiều tầng đã đưa ra đònh nghóa sau: Nhà nhiều tầng là một nhà mà chiều cao của
nó ảnh hưởng tới ý đồ và cách thức thiết kế. Hoặc nói cách khác, một công trình
xây dựng được xem là nhiều tầng ở tại một vùng hoặc một thời kỳ nào đó nếu
chiều cao của nó quyết đònh các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với
các nhà thông thường.

SVTH : TÔ THANH TRÍ

2

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

Hiện nay Tòa nhà TAIPEI 101 (Đài Loan) được thiết kế bởi kiến trúc sư
C.Y.Lee, công trình được hoàn thành vào tháng 7 năm 2003 và đến tháng 10 năm
2003 được hiệp hội các nhà chọc trời chính thức công nhận là tòa nhà cao nhất
thế giới, thay cho tháp đôi Pentronas (Malaysia), cho đến nay nó vẫn chiếm giữ vò
trí số một này. Toàn bộ tòa nhà là một công trình thương mại cao 509 mét, 101
tầng, tổng diện tích sàn là 412.555m 2, bao gồm những khu phức hợp thương mại
buôn bán sầm uất, khu vui chơi giải trí tiện nghi và là nơi đặt văn phòng của nhiều
tập đoà nổi tiếng thế giới. Tọa lạc ngay tại trung tâm tài chính của Đài Bắc, công
trình đã trở thành biểu tượng mới của Đài Loan trong thế kỷ 21.
TAIPEI 101 hiện diện như một cuộc trình diễn những công nghệ mới nhất,
hiện đại nhất của một tọa lạc chọc trời trong thế kỷ mới. Một hệ thống Internet vệ
tinh cho phép kết nối với tốc độ lên tới1GB/giây! Cũng ở công trình này, Toshiba
đã mang tới một công nghệ thang náy với tốc độ nhanh nhất thế giới: đến 63km/h,
người ta có thể di chuyển từ tầng trệt lên tầng 89 với thời gian ngắn kỷ lục: dưới 39
giây. Những công trình xây dựng khác thường này mở đầu cho thế kỷ 21, báo
trước một “kỷ nguyên vàng” của ngành xây dựng. Đây thật sự là công trình thể
hiện tinh hoa của Châu Á.
♦

HỆ TƯỜNG CỨNG CHỊU LỰC (SHEAR WALL) :

Hệ tường cứng chòu lực thường được bố trí trong nhà nhiều tầng là hệ kết
cấu gồm có các cấu kiện thẳng đứng chòu lực của nhà là các tấm tường phẳng,
dùng để chòu toàn bộ hay phần lớn tải trọng ngang (gió, động đất,...), tải trọng
ngang được truyền đến các tấm tường chòu tải thông qua các hệ bản sàn được
xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng. Tường chòu cắt làm việc như
kết cấu console có chiều cao tiết diện lớn được ngàm vào móng, chòu tác dụng
của lực dọc, lực cắt, momen uốn. Có thể chia hệ tường chòu lực theo các sơ đồ
sau: tường dọc chòu lực, tường ngang chòu lực, tường ngang và dọc cùng chòu lực.
Khi tỷ lệ chiều cao/chiều dài tường nhỏ, ảnh hưởng của hệ lực cắt trong
tường là đáng kể và cần phải lưu ý trong thiết kế. Chiều dài của tường bò khống
chế bởi yêu cầu về uốn (momen, biến dạng ngang).
♦

VÁCH CỨNG (WALL PIER) :

Trong các nhà mà tường chòu lực chỉ đặt theo một phương, sự ổn đònh của
công trình theo phương vuông góc được đảm bảo nhờ các vách cứng. Như vậy,
vách cứng được hiểu theo nghóa là các tấm tường chòu lực được thiết kế để chòu tải
trọng ngang.
♦

MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ MÔ HÌNH VÁCH CỨNG TRONG ETABS :

Gán Pier labels cho các Area thẳng đứng (Walls) và các Line thẳng đứng
(Columns). Các đối tượng thuộc cùng một tầng và có cùng tên Pier label thì được
xem như là một bộ phận của Pier đó. Một Wall Pier không thể vượt qua nhiều
tầng. Nó chỉ bao gồm các đối tượng thuộc cùng một tầng.

Gán Spandrel labels cho các Area thẳng đứng (Walls) và các Line nằm
ngang (Columns). Khác với Pier, một phần tử Spandrel có thể bao gồm các đối
tượng từ hai (hay nhiều) tầng khác nhau.
SVTH : TÔ THANH TRÍ

3

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

Frame/Line > Pier Label Command
Một thân trụ cột (Wall Pier) có thể bao gồm cả những đối tượng Area (Shell
elements) và những đối tượng Line (Frame elements). Đònh nghóa một Wall Pier
bằng cách chọn các Line hoặc Area tạo thành Pier đó rồi gán cho nó cùng một cái
tên (Pier label).
Ví dụ muốn khai báo một Pier có tên P1 tạo thành từ các đối tượng Line và
Area thì trước hết phải chọn Line đó và gán tên P1 cho nó bằng lệnh Assign menu
> Frame/Line > Pier Label, sau đó chọn các Area và gán tên P1 cho nó bằng lệnh
Assign menu > Shell/Area > Pier Label.
Frame/Line > Spandrel Label Command
Một dầm, lanh-tô (Wall spandrel) có thể bao gồm cả những đối tượng Area
(Shell elements) và những đối tượng Line (Frame elements). Đònh nghóa một
Spandrel Pier bằng cách chọn các Line hoặc Area tạo thành Spandrel đó rồi gán
cho nó cùng một cái tên (Spandrel label).
Ví dụ muốn khai báo một Spandrel có tên S1 tạo thành từ các đối tượng
Line và Area thì trước hết phải chọn Line đó và gán tên S1 cho nó bằng lệnh

Assign menu > Frame/Line > Pier Label, sau đó chọn các Area và gán tên P1 cho nó
bằng lệnh Assign menu > Shell/Area > Pier Label.
 Lưu ý quan trọng:
Không nhằm lẫn hệ trục đòa phương của Area objects với hệ trục đòa phương
của Pier và Spandrel elements. Chúng hoàn toàn khác nhau, không thể xoay Local
Axes của Pier và Spandrel được.
Very Small Openings
may not alter wall
behavior

Medium Openings
may convert shear
wall to Pier and
Spandrel System

Very Large Openings
may convert the wall
to Frame

Beam

Spandrel
Wall
Pier

Pier

Colunm

Openings in Shear Walls

SVTH : TÔ THANH TRÍ

4

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

♦ THIẾT KẾ VÁCH CỨNG :
1. Dùng lệnh Options menu > Preferences > Shear Wall Design để xem các thông
số thiết kế vách cứng, có thể hiệu chỉnh chúng nếu cần thiết. Thông thường
thì các thông số mặc đònh của chương trình là đã phù hợp cho hầu hết các
trường hợp thường gặp.
2. Tạo mô hình kết cấu.
3. Phân tích kết cấu (Analyze menu > Run Analysis).
4. Gán tên (Label) cho thân trụ cột (Wall Pier) Spandrel). Assign menu >
Frame/Line > Pier Label, và dầm lanh-tô (Wall Spandrel). Assign menu >
Shell/Area > Pier Label. Việc này có thể thực hiện trước hoặc sau khi chạy
phần thân phân tích kết cấu.
5. Gán Shear Wall Overwrites nếu cần thiết kế, Design menu > Shear Wall
Design > View/Revise Pier Overwrites và Design menu > Shear Wall Design >
View/Revise Spandrel Overwrites. Phải chọn trước các Piers hoâc Spandrels
trước khi thực hiện lệnh này.
6. Nếu muốn ETABS dùng tổ hợp tải trọng do người sử dụng khai báo (không
phải tổ hợp mặc đònh) để thiết kế vách thì vào Design menu > Shear Wall
Design > Select Design Combo.

7. Chạy bài toán thiết kế vách Design menu > Shear Wall Design > Start
Design/Check of Structure.
8. Xem kết quả thiết kế vách cứng:
a. Click Design menu > Shear Wall Design > Display Design Info.
b. Khi kết quả thiết kế đã hiển thò, Click phải lên một Pier hoặc Spandrel để
vào Interactive Wall Design Mode.
c. In kết quả thiết kế File menu > Print Tables > Shear Wall Design. Nếu ta
chọn một số Pier hoặc Spandrel trước khi dùng lệnh này thì chỉ có dữ
kiện của các phần tử đã chọn được hiển thò.
9. Nếu muốn, ta có thể thay đổi các thông số thiết kế Wall Pier và/hoặc
Spandrel rồi chạy lại bài toán thiết kế vách nhiều lần.
10.Nếu muốn Etabs thực hiện bài toán kiểm tra khả năng chòu lực của vách
cứng thì cần khai báo tiết diện vách có cốt thép bố trí trước. Tạo tiết diện có
cốt thép bằng cách dùng Section Designer, dùng lệnh Design menu > Shear
Wall Design > Define General Pier Sections. Sau đó dùng lệnh Design menu >
Shear Wall Design > Assign Pier Sections Type để gán tiết diện cho Piers; và
nhớ đánh dấu chọn ô Reinforcement to Be Check. Chạy lại Design để kiểm
tra khả năng chòu lực của vách.
SVTH : TÔ THANH TRÍ

5

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

CÁC KHÁI NIỆM CẦN LƯU Ý :

♦


Colunm, Shear Wall, Wall Pier,
Pier label, Area, Shell  Mesh thật (Edit > Mesh Area), liên kết với đất 
Mesh giả, tự động (Assign > Area Automesh).

♦



Khai thác kết quả của Pier.



Khai thác kết quả của Shell.



So sánh.
KẾT CẤU KHUNG - SÀN - VÁCH :


Mô tả cột dẹp chữ T như vách
luôn  xác đònh chính xác được chiều dài dầm gối vào vách, không lấy
khoảng cách trục vách  trục vách.

Dùng các mặt phẳng phụ trợ
(Referrence Plans) để dựng vách có lổ cửa.


Vẽ nhanh các vách trên mặt bằng,
dùng chế độ bắt điểm và Reference Line.
♦

NGHIÊN CỨU CÁCH MÔ TẢ ĐÚNG TẢI TRỌNG TƯỜNG BAO
CHE XÂY TRÊN SÀN (Tải phân bố theo đường) :


Thực tế thiết kế thường gặp trong
trường hợp tường xây trực tiếp lên sàn mà không có dầm đỡ tường. Phần tử
tấm vỏ (Shell) thì lại chỉ cho nhập tải trọng tại nút hoặc trên diện tích.

Cách xử lý thường thấy: quy tải
tường thành tải phân bố đều trên toàn ô sàn để tính cho dễ và đáp ứng yêu
cầu của phần mềm.

Nhận xét: rất có thể có sai số
thiên về kém an toàn, đặc biệt khi sàn không phải cứng tuyệt đối để tránh tập
trung ứng suất. Cần tìm phương pháp chính xác hơn để mô tả tải trọng tác
dụng theo một đường thẳng trên một mặt.
♦

TĨNH TẢI :


Trọng lượng bản thân kết cấu
(cột, dầm, sàn)  cho Etabs tính với hệ số vượt tải 1,1.

Trọng lượng các lớp hoàn thiện

trên sàn: cần phân biệt sàn thường, sàn khu vệ sinh (âm hoặc không âm),
sàn mái  nhập tải phân bố Area.

Trọng lượng tường xây: trên dầm
(tải phân bố trên Line), trên Area (nếu không cần chính xác thì nhập phân bố
đều trên Area, nếu cần chính xác thì cho tải phân bố trên một đoạn hoặc cả
nhòp dầm ảo tại vò trí có tường).

tâm (nếu có): hồ nước mái, cầu thanng,…
SVTH : TÔ THANH TRÍ

6

Các thành phần tải khác cần quan

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

HOẠT TẢI SỬ DỤNG :

♦

Tùy yêu cầu, có thể:
1.

Chỉ có xét trường hợp hoạt tải chất đầy trên tất cả các ô

sàn của tất cả các tầng.

2.

Xét 2 trường hợp hoạt tải xếp kiểu ô cờ kết hợp với cách

3.

♦

tầng.

Xét 2 trường hợp ô cờ cách tầng như trên, ngoài ra xét thêm
trường hợp hoạt tải chất đầy tầng chẵn, hoạt tải chất đầy tầng lẻ, hoạt
tải xếp hai nhòp kề nhau rồi cách nhòp,…

ĐỊNH NGHĨA CÁC TRƯỜNG HP TẢI VÀ TỔ HP TẢI TRỌNG
CHO CÔNG TRÌNH :



NẾU CHỈ XÉT HOẠT TẢI SỬ DỤNG CHẤT ĐẦY TRÊN TẤT CẢ CÁC
SÀN :

1. Các trường hợp tải :
Trường hợp tải

Ghi chú

(1) TINHTAI

Tónh tải

(2) HOATTAI

Hoạt tải thẳng đứng

(3) GIOX

Gió theo phương +X (trái )

(4) GIOXX

Gió theo phương -X (  phải)

(5) GIOY

Gió theo phương +Y ()
trước

(6) GIOYY

sau
Gió theo phương -Y ()

2. Tổ hợp tải trọng :
Tổ hợp

Cấu trúc tổ hợp

COMB1

TINHTAI + HOATTAI

COMB2

TINHTAI + GIOX

COMB3

TINHTAI + GIOXX

COMB4

TINHTAI + GIOY

COMB5

TINHTAI + GIOYY

COMB6

TINHTAI + 0.9 (HOATTAI + GIOX)

COMB7

TINHTAI + 0.9 (HOATTAI + GIOXX)

COMB8

TINHTAI + 0.9 (HOATTAI + GIOY)

COMB9

TINHTAI + 0.9 (HOATTAI + GIOYY)

SVTH : TÔ THANH TRÍ

7

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ENVE


ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

BAO của (COMB1, COMB2, …, COMB9)

NẾU XÉT 2 TRƯỜNG HP HOẠT TẢI KIỂU Ô CỜ CÁCH TẦNG :

(1) Tónh tải (TT)

(3) Hoạt tải 2 (HT2)

(2) Hoạt tải 1 (HT1) (4) Hoạt tải chất đầy (HT3)
1.

(6) Gió -X

(8) Gióù –Y

Cấu trúc

COMB1

TT + HT1

COMB2

TT + HT2

COMB3

TT + HT3

COMB4

TT + Gió X

COMB5

TT + Gió –X

COMB6

TT + Gió Y

COMB7

TT + Gió –Y

Các tổ hợp gồm tónh tải cộng với hai hoạt tải (đứng hoặc ngang):
Tổ hợp

3.

(7) Gió Y

Các tổ hợp gồm tónh tải cộng với một hoạt tải (đứng hoặc ngang):
Tổ hợp

2.

(5) Gió X

Cấu trúc

COMB8

TT + 0.9 (HT1 + Gió X)

COMB9

TT + 0.9 (HT1 + Gió –X)

COMB10

TT + 0.9 (HT1 + Gió Y)

COMB11

TT + 0.9 (HT1 + Gió –Y)

COMB12

TT + 0.9 (HT2 + Gió X)

COMB13

TT + 0.9 (HT2 + Gió –X)

COMB14

TT + 0.9 (HT2 + Gió Y)

COMB15

TT + 0.9 (HT2 + Gió –Y)

COMB16

TT + 0.9 (HT3 + Gió X)

COMB17

TT + 0.9 (HT3 + Gió –X)

COMB18

TT + 0.9 (HT3 + Gió Y)

COMB19

TT + 0.9 (HT3 + Gió –Y)

Tổ hợp bao (Envelope) BAO = max,min {COMB1, COMB2, …,
COMB19}:

SVTH : TÔ THANH TRÍ

8

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học



ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

NẾU XÉT 2 TRƯỜNG HP HOẠT TẢI CÁCH TẦNG CHẲN VÀ
HOẠT TẢI CÁCH TẦNG LẺ :

1. Các trường hợp tải :
Trường hợp tải

Ghi chú

(1) TT

Tónh tải

(2) HTCĐ

Hoạt tải thẳng đứng

(3) GIOX

Gió theo phương X

(4) GIOY

Gió theo phương Y

(5) HTCTC

Hoạt tải cách tầng chẳn

(6) HTCTL

Hoạt tải cách tầng lẻ

2. Tổ hợp tải trọng :
Tổ hợp
COMB1

COMB2
COMB3
COMB4
COMB5
COMB6
COMB7
COMB8
COMB9
COMB10
COMB11
COMB12
COMB13
COMB14
COMB15
COMB16
COMB17
COMB18
COMB19
COMB20
COMB21
COMB22
COMB23
COMB24
COMB25
COMB26
COMB27
COMB28
COMB29
SVTH : TÔ THANH TRÍ

Cấu trúc tổ hợp
TT + HTCĐ
TT + GIOX
TT – GIOX
TT + GIOY
TT – GIOY
TT + 0.7GIOX + 0.7GIOY
TT + 0.7GIOX – 0.7GIOY
TT – 0.7GIOX + 0.7GIOY
TT – 0.7GIOX – 0.7GIOY
TT + 0.9HT + 0.9GIOX
TT + 0.9HT – 0.9GIOX
TT + 0.9HT + 0.9GIOY
TT + 0.9HT – 0.9GIOY
TT + 0.9HT + 0.63GIOX + 0.63GIOY
TT + 0.9HT + 0.63GIOX – 0.63GIOY
TT + 0.9HT – 0.63GIOX + 0.63GIOY
TT + 0.9HT – 0.63GIOX – 0.63GIOY
TT + 0.9HTCTC + 0.9GIOX
TT + 0.9HTCTC – 0.9GIOX
TT + 0.9HTCTC + 0.9GIOY
TT + 0.9HTCTC – 0.9GIOY
TT + 0.9HTCTC + 0.7GIOX + 0.7GIOY
TT + 0.9HTCTC + 0.7GIOX – 0.7GIOY
TT + 0.9HTCTC – 0.7GIOX + 0.7GIOY
TT + 0.9HTCTC – 0.7GIOX – 0.7GIOY
TT + 0.9HTCTL + 0.9GIOX
TT + 0.9HTCTL – 0.9GIOX
TT + 0.9HTCTL + 0.9GIOY
TT + 0.9HTCTL – 0.9GIOY

9

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

COMB30
COMB31
COMB32
COMB33
ENVE
♦

ETABS :

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

TT + 0.9HTCTL + 0.7GIOX + 0.7GIOY
TT + 0.9HTCTL + 0.7GIOX – 0.7GIOY
TT + 0.9HTCTL – 0.7GIOX + 0.7GIOY
TT + 0.9HTCTL – 0.7GIOX – 0.7GIOY
BAO của (COMB1, COMB2, …, COMB33)

TRÌNH TỰ THỰC HIỆN MÔ HÌNH KẾT CẤU BÀI TOÁN TRONG

Sau đây là các bước cơ bản để mô hình hóa, phân tích và thiết kế kết cấu
trong Etabs, tuy nhiên cũng không cần thiết phải tuân theo chính xác các gợi ý này.
1. Đònh đơn vò (lực và chiều dài). Nên chọn đơn vò nào mà sử dụng thường
xuyên trong quá trình mô hình kết cấu, mặc dù có thể đổi đơn vò sử dụng

bất kỳ lúc nào ta muốn.
2. Bắt đầu tạo mô hình, vào File menu > New Model, chọn một trong những
phương pháp khởi tạo mô hình.
3. Thiết lập hệ thống lưới(Grid lines).
4. Đònh nghóa các tầng nhà.
5. Nếu muốn, ta có thể sử dụng những kết cấu mẫu của phần mềm (buit-in
Etabs templates).
6. Vào Options menu > Preferences để thay đổi các tùy chọn mặc đònh (nếu
muốn), ví dụ kích cỡ chữ, tiêu chuẩn thiết kế sẽ sử dụng,…
7. Vào Define menu để đònh nghóa các đặc trưng cơ học của vật liệu, tiết diện
phần tử thanh, tường, sàn.
8. Vào Define menu > Static Load Cases để đònh nghóa các trường hợp tải trọng
tónh. Có thể dùng chức năng tự động phát sinh tải trọng do tải gió và động
đất.
9. Nếu có sử dụng khối lượng trong mô hình tính toán (ví dụ để tìm các tầng
số và dao động tự nhiên,…) thì khai báo nguồn tạo ra khối lượng bằng cách
vào Define menu > Mass Source.
10.Vẽ các đối tượng Area (mặt), Line (đường) và Point (điểm) bằng cách dùng
các biểu tượng hoặc vào menu để tạo mô hình.
Trong quá trình vẽ các đối tượng hình học, ta nên gán luôn các đặc trưng
kết cấu, khối lượng và tải trọng cho chúng.
Lưu ý rằng ta có thể dùng đối tượng Line để làm các đường đònh vò để bắt
điểm, làm đường biên khi kéo dài (Extend) hay cắt bớt (Trim) các đối tượng
Line khác; hoặc làm các đường “nháp” để chia lưới Area (nếu ta chia lưới
thủ công).
Cần quan tâm đến khối lượng (Mass) nếu muốn tìm các dạng dao động tự
nhiên (Mode shape).
SVTH : TÔ THANH TRÍ

10

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

11.Có thể hiệu chỉnh sơ đồ kết cấu như mong muốn bằng cách dùng lệnh
trong Edit menu.
12.Dùng các lệnh trong Assign menu để hiệu chỉnh các đặc trưng của các đối
tượng phần tử (hình dạng, kích thước tiết diện, khối lượng, tải trọng, giải
phóng momen, liên kết nửa cứng,…). Cần chọn trước phần tử rồi mới thực
hiện các lệnh gán trong Assign menu cho các phần tử đã chọn đó.
13.Xem các thông tin của mô hình kết cấu đã dựng: vào Display menu > Show
Loads và Display menu > Set Input Table Mode. Ta cũng có thể click chuột phải
vào đối tượng cần xem thông tin thì màn hình sẽ xuất hiện ra một Form
cung cấp các thông tin về đối tượng đã chọn.
Dùng các lệnh trong View menu Set Building View Options để cho hiện hoặc
tắt các thông tin nào đó (ví dụ tiết diện, giải phóng momen, khớp dẻo,…)
14.Vào File menu > Print Tables > Input nếu muốn in thông tin đã nhập cho mô
hình ra máy in hay lưu thành File. Hoặc dùng File menu > Export > Save
Input/Output as Access Database File để lưu thông tin thành File cơ sở dữ liệu
có thể được xem, hiệu chỉnh và in trong phần mềm Microsoft Access.
15.Xác lập các thông số phân tích (ví dụ, số bậc tự do của mô hình tính toán )
trong Analyze menu > Set Analysis Options.
16.Nếu cần chia lưới thủ công cho sàn (Floor), tường/vách (Wall) hoặc mái dốc
(Ramp) thì vào Edit menu > Mesh Areas. Công việc chia lưới thủ công (Manual
meshing) nên thực hiện ngay trước khi cho Etabs phân tích kết cấu.
17.Dùng Analyze menu > Run Analysis để phân tích kết cấu. Khi phân tích xong,

nhớ kiểm tra xem phần mềm có thông báo lỗi gì hay không.
18.Hiển thò kết quả phân tích dưới dạng đồ họa hay bảng biểu.
Nhớ lưu ý một số vấn đề sau: quy ước các thành phần chuyển vò, quy ước
về nội lực trong phần tử Frame, nội lực trong phần tử Shell, vò trí xuất kết
quả và quy ước dấu nội lực cúa cột, dầm và vách cứng,…
19.Để in kết quả (dưới dạng bảng biểu), vào File menu > Print Tables > Analysis
Output. Muốn lưu kết quả thành File cơ sở dữ liệu của phần mềm Access thì
vào File menu > Export > Save Input/Output as Access Database File.
20.Sử dụng các lệnh trong Design menu để thiết kế kết cấu (có thể phải tính lập
vài lần). Sau khi chạy xong phần thiết kế,muốn giữ lại kết quả thì Save
trước khi thoát ra khỏi Etabs.
♦

SHELL :

TÓM TẮT MỘT SỐ ĐIỂM LÝ THUYẾT PHẦN TỬ FRAME VÀ

1. PHẦN TỬ FRAME :
Hệ tọa độ đòa phương (Local


Axis) của phần tử Frame :

SVTH : TÔ THANH TRÍ

11

MSSV : 610070C

Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

- Trục 1 (màu đỏ) : theo dọc trục của phần tử, chiều dương hướng từ nút I
đến nút J
- Mặt phẳng 1-2 luôn thẳng đứng, nghóa là song song với trục Z.
- Trục 2 (màu trắng) : hướng về phía chiều dương của trục Z, trừ khi mặt
phẳng thẳng đứng (cột) thì trục 2 song song và cùng chiều với trục +X.
- Trục 3 (màu xanh) : luôn nằm ngang, nghóa là song song với mặt phẳng XY.
 Từ đó ta rút ra nguyên tắc nhập các kích thước tiết diện của dầm, cột trong
thực tế.

Các thành phần nội lực phần tử


Frame :
- P : lực dọc.
- V2 : lực cắt trong mặt phẳng 1-2.
SVTH : TÔ THANH TRÍ

12

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

- V3 : lực cắt trong mặt phẳng 1-3.
- T : momen xoắn (quanh trục 1).
- M2 : Momen uốn trong mặt phẳng 1-3 (quanh trục 2).
- M3 : Momen uốn trong mặt phẳng 1-2 (quanh trục 3).
- Momen uốn M33 dương khi làm căng (kéo) thớ về phái âm của trục 2.
- Momen uốn M22 dương khi làm căng (kéo) thớ về phái âm của trục 3.

Lực dọc và lực xoắn dương

Momen và lực cắt trong mặt phẳng 1-2 dương

Momen và lực cắt trong mặt phẳng 1-3 dương
2. PHẦN TỬ SHELL :
SVTH : TÔ THANH TRÍ

13

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

- Phần tử Shell là sự kết hợp của ứng xử màng (Membrane) với ứng xử uốn
tấm (Plate-Bending), gồm có các loại kết cấu sau : tấm (bản sàn…), màng (tường
chòu cắt -Shear wall).
- Thông thường ta nên sử dụng phần tử Shell tổng quát (tức là bao gồm đặc
tính Plate + Membrane).
- Mỗi phần tử Shell có thể có dạng tứ giác được xác đònh bởi 4 nút j1, j2, j3

và j4 hoặc tam giác được xác đònh bởi 3 nút j1, j2 và j3.
- Phần tử tứ giác thì chính xác hơn, chỉ nên dùng phần tử tam giác để mô tả
các vùng chuyển tiếp.

* Các chú ý khi chia lưới (Meshing) :
- Góc trong phần tử tạo bởi 2 cạnh của nó phải nhỏ hơn 180 0, nên chia gần
900 hoặc trong khoảng từ 450 đến 1350.
- Nên khống chế aspect ratio không nên quá lớn. Trong phần tử tam giác,
aspect ratio là tỷ số giữa cạnh dài nhất và cạnh ngắn nhất.
- Trong phần tử tứ giác, aspect ratio là tỷ số giữa khoảng cách lớn nhất và
khoảng cách nhỏ nhất nối trung điểm từng cập cạnh đối diện, nên chọn tỷ số này
bằng 1 hoặc ít nhất thì cũng phải nhỏ hơn 4, không nên chọn tỷ số này lớn hơn 10.

Các mặt của phần tử Shell (tấm, vỏ):
Phần tử Shell có 6 mặt:

SVTH : TÔ THANH TRÍ

14

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

* Hệ tọa độ phương :
- Mỗi phần tử Shell có một có một hệ tọa độ đòa phương để đònh nghóa vật
liệu, tiết diện, tải trọng và xuất kết quả.

- Trục 1 và 2 nằm trong mặt phẳng phần tử.
- Trục 3 vuông góc với mặt phẳng phần tử, hướng của trục 3 theo chiều tiến
của cái vặn nút chai khi ta quay ngược chiều kim đồng hồ từ j1-j2-j3.

SVTH : TÔ THANH TRÍ

15

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

SVTH : TÔ THANH TRÍ

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

16

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

SVTH : TÔ THANH TRÍ

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

17

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

PHẦN II

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ETABS
CHƯƠNG 0 :

MÀN HÌNH LÀM VIỆC VÀ Ý NGHĨA CÁC BIỂU
TƯNG TRONG ETABS v.9.0.4
I. GIAO DIỆN MÀN HÌNH LÀM VIỆC TRONG ETABS :

PHẦN MỀM KẾT CẤU CHUYÊN DỤNG TRONG TÍNH
TOÁN VÀ THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG

ETABS v.9.0.4

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Chuyên Đề :
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ETABS VẢ
MỘT SỐ VÍ DỤ ỨNG DỤNG

II. CÁC THANH CÔNG CỤ (TOOLBARS) TRONG ETABS
Trong ETABS có các thanh công cụ giúp người sử
dụng có thể thao tác nhanh các tác các lệnh thông qua
các biểu tượng đặc trưng nằm trên đó. Các thanh công

cụ có thể bật/tắt theo ý người sử dụng.
Cách bật/tắt được thể hiện bằng cách:
- Thao tác thực hiện:
Chuột phải lên chỗ trống thanh Trình đơn (Menu Bar)
 Chọn các thanh công cụ cần thao tác.
1. Main :
SVTH : TÔ THANH TRÍ

18

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

Biểu tượng

/

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

Tên tiếng Anh

Ýù nghóa

New Model (Ctrl+N)

Tạo một bài toán mới

Open (Ctrl+O)

Mở một bài toán đã có

Save (Ctrl+S)

Lưu bài toán

Print Graphics (Ctrl+P)

In các màn hình đồ họa

Print Input Tables…

In số liệu và kết quả bài toán

Undo (Ctrl+Z)

Hủy bỏ lệnh trước đó

Redo (Ctrl+Y)

Lấy lại lệnh vừa hủy bỏ

Refresh Window

Làm sạch màn hình đồ họa

Lock/Unlock Model

Khóa/Mở khóa kết cấu

Run Analysis(F5)

Phân tích kết cấu

Rubber Band Z0om (F2)

Phóng to kết cấu theo cửa số xác
đònh

Restore Full View (F3)

Xem toàn bộ kết cấu

Restore Previuos Zoom

Lấy lại lệnh Zoom trước đó

Zoom In One Step

Phóng to kết cấu theo từng bước

Zoom Out One Step

Thu nhỏ kết cấu theo từng bước

Pan (F8)

Dòch chuyển quan sát kết cấu

Set Default 3D View

Quan sát không gian kết cấu

Set Plane View

Quan sát mặt bằng kết cấu

Set Elevation View

Quan sát mặt đứng kết cấu

Rotate 3D View

Xoay kết cấu trong cửa sổ 3D

Perspective Toggle

Quan sát phối cảnh kết cấu

Move Up in List

Dòch chuyển lên một bước lưới

Move Down in List

Dòch chuyển xuống một bước lưới

Object Shrink Toggle

Quan sát kết cấu dạng thu ngắn

Set Building View Options

Thiết lập các thông số hiển thò

Assign Group Names

Khai báo nhóm các đối tượng

2. View :
SVTH : TÔ THANH TRÍ

19

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

Biểu tượng

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

Tên tiếng Anh

Ýù nghóa

Show Joints

Bật/tắt các đối tượng nút

Show Frames

Bật/tắt các đối tượng thanh

Show Shells

Bật/tắt các đối tượng tấm vỏ

Show Grid (F7)

Bật/tắt hệ lưới

Show Axes

Bật/tắt hệ tọa độ tổng thể

Show selection Only

Chỉ thể hiện được chọn

Show All

Hiển thò tất cả các đối tượng

3. Edit :

Biểu tượng

Tên tiếng Anh

Ýù nghóa

Cut (Ctrl+X)

Cắt nhóm đối tượng được chọn

Copy (Ctrl+C)

Sao chép nhóm đối tượng

Paste (Ctrl+V)

Dán nhóm đối tượng

Delete (Delete)

Xóa nhóm đối tượng được chọn

Replicate

Sao chép đối tượng theo tùy chọn
khác nhau

Edit Grid Data

Chỉnh sửa lưới mặt bằng

Edit Story Data

Chỉnh sửa các lưới tầng

Merge Points

Gộp các nút nằm gần nhau

Align Points/Lines/Edges

Hiệu chỉnh nút, thanh, biên đối
tượng

Move Points/Lines/Areas

Di chuyển nút, thanh, tấm vỏ

Expand/Shrink Area

Phóng to hay thu nhỏ đối tượng
vùng

Merge Areas

Gộp phần tử tấm vỏ

Mesh Areas

Chia phần tử tấm vỏ

Joint Lines

Gộp phần tử thanh

Divide Lines

Chia phần tử thanh

SVTH : TÔ THANH TRÍ

20

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

Extrude Points to Lines

Hiệu chỉnh nút tới đối tượng thanh

Extrude Lines to Areas

Hiệu chỉnh thanh tới đối tượng tấm
vỏ

4. Point and Joints Assigns :

Biểu tượng

Tên tiếng Anh

Ýù nghóa

Diaphragm

Gán liên kết màng cứng cho
nút

Assign Panel Zone

Gán kiểu Panel Zone

Assign Restraints (Supports)

Gán điều kiện biên (nút)

Assign Point Springs

Gàn liên kết đàn hồi

Assign Link Properties

Gán liên kết đặc trưng

Assign Additional Point Mass

Gán khối lượng nút

Assign Force

Gán tải trọng cho nút

Assign Ground Displacement

Gán tải trọng chuyển vò nút

Assign Point Temperature

Gán tải trọng nhiệt độ cho nút

5. Frame and Line Assigns :

Biểu tượng

Tên tiếng Anh

Ýù nghóa

Assign Frame Section

Gán tiết diện thanh

Assign Frame
Releases/Partial Fixity

Gán giải phóng liên kết

Assign Frame End (Length)

Offsets

Gán vùng cứng phần tử thanh

Assign Frame Output Station

Gán số mặt cắt phần tử thanh

Assign Frame Local Axes

Gán trục đòa phương phần tử
thanh

Assign Line Springs

Gán liên kết đàn hồi thanh

Assign Additional Line

Gán khối lượng riêng của
thanh

Assign Point Load

Gán tải tập trung trên thanh

SVTH : TÔ THANH TRÍ

21

MSSV : 610070C


Đề tài nghiên cứu khoa học

ETABS trong tính toán & thiết kế Nhà Cao Tầng

Assign Frame Distributed
Load

Gán tải trọng phân bố trên
thanh

Assign Frame Temperature

Gán tải trọng nhiệt độ trên
thanh

6. Draw :

Biểu tượng

Tên tiếng Anh

Ýù nghóa

Select Object

Con trỏ chuột đối tượng

Reshape Object

Thay đổi tọa độ nút

Draw Point Objects

Vẽ nút (điểm)

Draw Line (Plan, Elev, 3D)

Vẽ thường phần tử thanh

Creat Line in Region or at
Clicks (Plan, Elev, 3D)

Vẽ nhanh phần tử thanh

Creat Colunm in Region or at
Clicks (Plan)

Vẽ phần tử cột theo vùng xác
đònh

Creat Secondary Beams in
Region or at Clicks (Plan)

Vẽ hệ dầm phụ

Creat Braces in Region or at
Clicks (Elev)

Vẽ hệ thanh giằng

Draw Areas (Plan, Elev, 3D)

Vẽ phần tử sàn qua 3, 4 diểm

Draw Rectangular Area (Plan,
Vẽ thường phần tử sàn
Elev)
Creat Areas at Click (Plan,
Elev)

Vẽ nhanh phần tử sàn

Draw Walls (Plan)

Vẽ thường phần tử vách cứng

Creat Walls in Region or at
Click (Plan)

Vẽ nhanh phần tử vách cứng

Draw Developed Elevation
Definition

Vẽ mặt cắt kết cấu

Draw Dimention Line

Do kích thước phần tử

Draw Reference Point

Vẽ điểm tham chiếu

7. Shell and Area Assigns :
SVTH : TÔ THANH TRÍ

22

MSSV : 610070C