Nghiên cứu quy trình thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép phân tích theo giai đoạn thi công (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-----------------------

NGUYỄN NGỌC THỊNH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG
BÊ TÔNG CỐT THÉP PHÂN TÍCH THEO GIAI ĐOẠN
THI CÔNG
( In h6- 20, font Times New Roman)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

)( In hoa, cỡ chữ 14, font Times New

Hà Nội - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------( In hoa, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

NGUYỄN NGỌC THỊNH
KHÓA: 2014- 2016

( In hoa, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG
BÊ TÔNG CỐT THÉP PHÂN TÍCH THEO GIAI ĐOẠN
THI CÔNG
( In h6- 20, font Times New Roman)
Chuyên ngành: .Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN
Mã số

: 60.58.02.08

(in thường, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
( In thường, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. VŨ HOÀNG HIỆP
( In hoa, cỡ chữ 14, font Times New

Hà Nội - 2016


Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi đã được người hướng dẫn
khoa học là thầy giáo TS.Vũ Hoàng Hiệp tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cũng
như tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn của mình. Qua đây tôi
xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy.
Tôi cũng xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các cán bộ

khoa đào tạo Sau Đại Học thuộc trường đại học Kiến Trúc Hà Nội, đã giúp đỡ,
hướng dẫn, tạo điều kiện trong quá trình học tập và nghiên cứu
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã động viên và tạo mọi điều
kiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu
Do thời gian thực hiện đề tài không nhiều và trình độ có hạn, mặc dù đã
hết sức cố gắng nhưng trong luận văn sẽ không tránh khỏi những hạn chế nhất
định, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo
cùng các bạn để luận văn hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 24 tháng 06 năm 2016
Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Thịnh


Lêi cam ®oan
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa
học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Ngọc Thịnh


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ..........................................................................................................
Lời cam đoan ......................................................................................................
Mục lục ...............................................................................................................
Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ……………………………………………
Danh sách các hình vẽ, đồ thị .............................................................................

Danh sách các bảng biểu ....................................................................................
Trang
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 3
Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 3
Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 3
Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 3
NỘI DUNG…………………………………………………………………...4
CHƯƠNG 1 ........................................................................................................
TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG ................ 4
1.1 Khái niệm chung về nhà cao tầng ............................................................ 4
1.2 Phân loại nhà cao tầng .............................................................................. 5
1.3 Các hệ chịu lực cơ bản của nhà cao tầng ............................................... 6
1.3.1 Hệ khung chịu lực .............................................................................. 6
1.3.2 Hệ tường chịu lực ............................................................................... 8
1.3.3 Hệ lõi chịu lực .................................................................................... 9
1.3.4 Hệ hộp chịu lực ................................................................................ 10
1.4 Các hệ chịu lực hỗn hợp .......................................................................... 4
1.4.1 Hệ khung - tường chịu lực ............................................................... 11
1.4.2 Hệ khung - lõi chịu lực..................................................................... 12
1.4.3 Hệ khung - hộp chịu lực ................................................................... 13


1.4.4 Hệ hộp - lõi chịu lực......................................................................... 13
1.5 Các phương pháp phân tích kết cấu nhà cao tầng .............................. 13
1.5.1 Phương pháp cơ học kết cấu ............................................................ 14
1.5.2 Phương pháp sai phân hữu hạn ........................................................ 14
1.5.3 Phương pháp phần tử hữu hạn ......................................................... 14
1.6 Phân tích kết cấu nhà cao tầng theo giai đoạn thi công ..................... 18

1.6.1 Phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công kết cấu nhà cao tầng
bê tông cốt thép. .............................................................................................. 18
1.6.2 Các nghiên cứu về phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công kết cấu
nhà cao tầng bê tông cốt thép. ......................................................................... 24
CHƯƠNG 2 ........................................................................................................
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUY TRÈNH THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG
BÊ TÔNG CỐT THÉP PHÂN TÍCH THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG 35
2.1 Các loại tải trọng tác dụng lên nhà cao tầng ....................................... 35
2.1.1 Phân loại tải trọng ............................................................................ 35
2.1.2 Cách xác định tải trọng .................................................................... 36
2.2 Sơ đồ tính toán nhà cao tầng ................................................................. 39
2.2.1 Phân loại theo tính chất làm việc không gian .................................. 39
2.2.2 Phân loại theo tính chất của ẩn số .................................................... 40
2.3 Các nguyên tắc tính toán nhà cao tầng ................................................ 41
2.3.1 Tải trọng ........................................................................................... 41
2.3.2 Nội dung và phương pháp tính toán ................................................. 42
2.3.3 Kiểm tra độ cứng tổng thể ................................................................ 39
2.3.4 Kiểm tra dao động của công trình .................................................... 43
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích theo giai đoạn thi công
......................................................................................................................... 44
2.4.1 Thành phần tải trọng sử dụng trong phân tích ................................. 44


2.4.2 Tốc độ thi công................................................................................. 47
2.4.3 Độ ẩm môi trường ............................................................................ 50
2.4.4 Mô hình vật liệu ............................................................................... 53
2.5 Thiết kế nhà cao tầng phân tích theo giai đoạn thi công .................... 62
2.5.1 Tải trọng ........................................................................................... 62
2.5.2.Phân tích kết cấu .............................................................................. 63
2.5.3 Tổ hợp nội lực .................................................................................. 64

CHƯƠNG 3 ........................................................................................................
KHẢO SÁT, ĐỀ XUẤT QUY TRÈNH THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG......
BÊ TÔNG CỐT THÉP PHÂN TÍCH THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG 65
3.1 Lựa chọn sơ đồ khảo sát ......................................................................... 66
3.2 Kích thước tiết diện, vật liệu sử dụng trong phân tích ........................ 68
3.2.1 Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện ................................................ 68
3.2.2 Vật liệu ............................................................................................ 69
3.3 Tải trọng tác dụng lên công trình ......................................................... 69
3.3.1 Tĩnh tải ............................................................................................. 69
3.3.2 Hoạt tải sử dụng. .............................................................................. 70
3.3.3 Tải trọng gió. .................................................................................... 70
3.3.4 Tải trọng động đất. ........................................................................... 70
3.4 Bài toán 1 .................................................................................................. 71
3.5 Bài toán 2 .................................................................................................. 86
3.6 Bài toán 3 .................................................................................................. 95
3.7 Tổng hợp kết quả bài toán 1, bài toán 2, bài toán 3........................... 108
3.8 Đề xuất quy trình thiết kế nhà cao tầng phân tích theo giai đoạn thi
công ............................................................................................................... 115
3.9 Kiểm soát kết quả phân tích kết cấu trong thời gian thi công .......... 125
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 128


TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH MỤC CÂC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Tên đầyđủ

BTCT

Bê tông cốt thép

BT1A

Bài toán 1A

BT1B

Bài toán 1B

PTHH

Phần tử hữu hạn

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TT

Tĩnh tải

TTSQ

Tĩnh tải phân tích theo giai đoạn thi công

TTBT

Tĩnh tải bản thân

TTHT

Tĩnh tải hoàn thiện

TH

Tổ hợp

THSQ

Tổ hợp có thành phần tĩnh tải bản thân phân tích
theo giai đoạn thi công

DANH S¸CH H×NH VÏ
Số hiệu hình

Tên hình

Hình 1.1.

Một số loại mặt bằng nhà cao tầng hệ khung chịu lực

Hình 1.2.

Hệ khung chịu lực có thanh xiên và thanh dàn ngang

Hình 1.3.

Các sơ đồ hệ tường chịu lực

Hình 1.4.

Hình dạng vách cứng

Hình 1.5.

Cách bố trí lõi cứng trong công trình

Hình 1.6.

Hệ khung - tường chịu lực

Hình 1.7.

Sơ đồ làm việc của hệ khung - tường chịu lực


Hình 1.8.

Hệ khung - lõi chịu lực

Hình 1.9.

Phần tử một chiều

Hình 1.10.

Phần tử hai chiều

Hình 1.11.

Phần tử ba chiều

Hình 1.12.

Phân tích tĩnh tuyến tính được thực hiện với toàn bộ hệ kết cấu
và không xét đến thi công theo giai đoạn ở mỗi tầng

Hình 1.13.

Phân tích tĩnh phi tuyến theo giai đoạn thi công ở mỗi tầng

Hình 1.14.

Hình ảnh công trình

Hình 1.15.

Mặt bằng kết cấu tầng điển hình

Hình 1.16.

Khung khảo sát trục G

Hình 1.17.

Chênh lệch co ngắn của cột C1 và C2 phân tích thông thường

Hình 1.18 .

Chênh lệch co ngắn của cột C1 và C2 phân tích theo giai
đoạn
thi công

Hình 1.19.

Co ngắn cột của nhà 40 tầng khi tốc độ thi công thay đổi

Hình 1.20.

Co ngắn cột của nhà 40 tầng khi độ ẩm thay đổi

Hình 1.21.

Co ngắn cột của nhà 40 tầng khi hệ số co ngót thay đổi

Hình 1.22.

Mô tả sơ lược hệ quả của hiệu ứng shortening

Hình 1.23.

Dầm nối vách cột vách

Hình 1.24.

Moment do tĩnh tải khi phân tích thông thường.

Hình 1.25.

Moment do tĩnh tải khi phân tích theo giai đoạn thi công

Hình 1.26.

Moment nội lực tầng 24, 25 khi phân tích theo giai đoạn sử dụng
thông thường

Hình 1.27.

Moment nội lực tầng 24, 25 khi phân tích theo giai đoạn thi công

Hình 1.28.

Biến dạng tầng 24, 25 khi phân tích theo giai đoạn sử dụng
thông thường


Hình 1.29.

Biến dạng tầng 24, 25 khi phân tích theo giai đoạn thi công

Hình 2.1.

Sơ đồ tính toán một chiều và hai chiều

Hình 2.2.

Sơ đồ tính toán rời rạc và rời rạc - liên tục

Hình 2.3.

Sơ đồ tính toán liên tục

Hình 2.4.

Mặt bằng công trình văn phòng

Hình 2.5.

Mặt bằng công trình chung cư

Hình 2.6.

Mô hình kết cấu khung nhà 20 tầng

Hình 2.7.

Biều đồ co ngắn cột nhà 20 tầng do tốc độ thi công thay đổi

Hình 2.8.

Biều đồ chênh lệch co ngắn cột và vách nhà 20 tầng do tốc độ
thi công thay đổi

Hình 2.9.

Biều đồ co ngắn cột nhà 20 tầng khi độ ẩm tương đối thay đổi

Hình 2.10.

Biều đồ chênh lệch co ngắn cột và vách nhà 20 tầng khi hệ số
độ ẩm tương đối thay đổi

Hình 2.11.

Chức năng khai báo ảnh hưởng của thời gian đến tính chất vật
liệu theo tiêu chuẩn CEB-FIP90 trong ETABS 2015

Hình 2.12.

Biều đồ co ngắn cột nhà 20 tầng do hệ số co ngót thay đổi

Hình 2.13.

Biều đồ chênh lệch co ngắn cột và vách nhà 20 tầng khi hệ số
co ngót thay đổi

Hình 2.14 .

Biều đồ so sánh co ngắn cột nhà 20 tầng giữa mô hình từ biến
“ Tích phân đầy đủ” và mô hình chuỗi Dirichlet với các
trường hợp thay đổi số số hạng chuỗi

Hình 2.15.

Biều đồ chênh lệch co ngắn cột và vách nhà 20 tầng giữa mô
hình từ biến “ Tích phân đầy đủ” và mô hình chuỗi Dirichlet
với các trường hợp thay đổi số số hạng chuỗi

Hình 3.1.

Mô hình không gian 3D công trình 25 tầng

Hình 3.2.

Mặt bằng kết cấu công trình 25


Hình 3.3.

Biểu đồ moment khung trục 2 phân tích thông thường (BT1A)

Hình 3.4.

Biểu đồ moment khung trục 2 phân tích theo giai đoạn thi công
(BT1B)

Hình 3.5.

Lực dọc khung trục 2 phân tích thông thường (BT1A)

Hình 3.6.

Lực dọc khung trục 2 phân tích theo giai đoạn thi công (BT1B)

Hình 3.7.

Biến dạng khung trục 2 phân tích thông thường (BT1A)

Hình 3.8.

Biến dạng khung trục 2 phân tích theo giai đoạn thi công
(BT1B)

Hình 3.9.

Biểu đồ moment dầm B4 phân tích thông thường và phân tích
theo giai đoạn thi công tại vị trí tầng 23,24,25

Hình 3.10.

Biểu đồ chênh lệch co ngắn giữa cột C6 và vách phân tích
thông thường (BT1A)

Hình 3.11.

Biểu đồ chênh lệch co ngắn giữa cột C6 và vách phân tích
phi tuyến theo giai đoạn thi công (BT1B)

Hình 3.12.

Biểu đồ moment dầm B4 của tĩnh tải tổ hợp TTBT+TTHT bài
toán 2 và tĩnh tải thông thường bài toán 1A tại vị trí
tầng 23,24,25

Hình 3.13.

Biểu đồ so sánh chênh lệch co ngắn của cột C6 và vách theo
bài toán 1A và bài toán 2

Hình 3.14.

Biểu đồ moment dầm B4 của TH8 và TH8SQ tại vị trí tầng
23,24,25

Hình 3.15.

Biểu đồ chênh lệch co ngắn cột C6 và vách của TH6
và TH6SQ

Hình 3.16.

Chức năng khai báo các đặc trưng vật liệu trong ETABS 2015

Hình 3.17.

Chức năng khai báo các thông số ảnh hưởng theo thời gian
đến vật liệu trong ETABS 2015


Hình 3.18.

Chức năng khai báo nhóm các phần tử trong ETABS 2015

Hình 3.19.

Chức năng khai báo phương pháp phân tích các loại tải trọng
trong ETABS 2015

Hình 3.20.

Chức năng khai báo tốc độ thi công trong ETABS 2015

Hình 3.21.

Chức năng khai báo các nhóm phần tử và tải trọng ứng với
mỗi giai đoạn thi công thực tế trong ETABS 2015

Hình 3.22.

Quá trình chủ động đổ bù bê tông trong thực tế

Hình 3.23.

Vị trí quan trắc giá trị co ngắn trong công trình

Danh s¸ch c¸c b¶ng biÓu
Số hiệu bảng

Tên bảng, biểu

Bảng 2.1.

Tĩnh tải bản thân của công trình

Bảng 2.2.

Tĩnh tải hoàn thiện của công trình

Bảng 2.3.

Bảng tổng hợp tĩnh tải của công trình

Bảng 2.4.

Tĩnh tải bản thân của công trình nghiên cứu

Bảng 2.5.

Tĩnh tải hoàn thiện sàn của công trình nghiên cứu

Bảng 2.6.

Bảng tổng hợp tĩnh tải sàn của công trình nghiên cứu

Bảng 2.7.

So sánh chênh lệch co ngắn của cột và vách với các tốc độ
7 ngày/ tầng, 8 ngày/ tầng, 9 ngày/ tầng, 10 ngày/ tầng

Bảng 2.8.

So sánh chênh lệch co ngắn của cột và vách với độ ẩm mặc
định 50 % của ETABS và các độ ẩm 53%; 80%;87.6%

Bảng 2.9.

Bảng so sánh chênh lệch co ngắn của cột và vách do hệ số
co ngót mặc định của ETABS 2015 với các hệ số co ngót
thay đổi

Bảng 2.10.

So sánh chênh lệch co ngắn của cột và vách giữa mô hình từ
biến “ Tích phân đầy đủ” và mô hình chuỗi Dirichlet với


các trường hợp thay đổi số số hạng chuỗi .
Bảng 3.1.

Bảng chọn tiết diện cột

Bảng 3.2.

Bảng chọn tiết diện dầm

Bảng 3.3.

Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn

Bảng 3.4.

Tĩnh tải tường

Bảng 3.5.

So sánh nội lực dầm B4 theo hai phương pháp phân tích

Bảng 3.6.

So sánh lực dọc cột C6 theo hai phương pháp phân tích

Bảng 3.7.

Chênh lệch co ngắn giữa cột C6 và vách phân tích
thông thường (BT1A)

Bảng 3.8.

Chênh lệch co ngắn giữa cột C6 và vách phân tích theo
giai đoạn thi công (BT1B)

Bảng 3.9.

So sánh chênh lệch co ngắn giữa cột C6 và vách theo hai
phương pháp phân tích

Bảng 3.10.

Bảng so sánh moment dầm B4 bài toán 1A và bài toán 2

Bảng 3.11.

Bảng so sánh lực dọc cột C6 bài toán 2 và bài toán 1A

Bảng 3.12.

Bảng so sánh chênh lệch co ngắn cột C6 và vách bài toán 2
và bài toán 1A

Bảng 3.13.

So sánh giá trị moment dầm B4 giữa TH8 và TH8SQ

Bảng 3.14.

So sánh giá trị chênh lệch lực dọc giữa TH5 và TH5SQ

Bảng 3.15.

So sánh giá trị chênh lệch co ngắn giữa cột và vách giữa TH6
và TH6SQ

Bảng 3.16.

So sánh tỷ lệ chênh lệch moment giữa phân tích thông thường
và phân tích theo giai đoạn thi công của ba bài toán1,2,3

Bảng 3.17.

So sánh tỷ lệ chênh lệch lựcdọc giữa phân tích thông thường
và phân tích theo giai đoạn thi công của ba bài toán1,2,3

Bảng 3.18.

So sánh tỷ lệ chênh lệch co ngắn giữa cột C6 và vách giữa


phân tích thông thường và phân tích theo giai đoạn thi công
của ba bài toán 1,2,3

1

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Bước sang thế kỷ 21, nền kinh tế thế giới phát triển mạnh, tốc độ đô thị
hóa tăng nhanh chóng, dân số ngày càng đông dẫn đến các nhu cầu về nhà ở,
trụ sở làm việc và các công trình công cộng ... trở thành vấn đề cấp bách cho
các đô thị trên thế giới nói chung và các đô thị tại Việt Nam nói riêng.
Xuất phát từ thực trạng như vậy nên giải pháp xây dựng các nhà cao
tầng là biện pháp hữu hiệu nhất để giải quyết các vấn đề về tăng dân số cũng
như các nhu cầu khác của các đô thị. Trong những năm trở lại đây, hàng loạt
các công trình nhà cao tầng với quy mô và chiều cao lớn đã được đưa vào xây
dựng và sử dụng tại Việt Nam như các công trình thuộc khu đô thị mới Trung
Hòa - Nhân Chính, khu đô thị Linh Đàm, khu đô thị Mỹ Đình,...với chiều cao
từ 17-34 tầng, khu đô thị Văn Phú, Xa La - Hà Đông với chiều cao từ 30-40
tầng, và đặc biệt đã xuất hiện các công trình có chiều cao lớn như Lotte -Liễu
Giai cao 65 tầng, công trình cao nhất Việt Nam hiện nay - tòa nhà Keangnam
cao 70 tầng tại đường Phạm Hùng - Hà Nội. Trên thế giới, nhà cao tầng cũng
phát triển từ rất sớm với tốc độ rất nhanh. Hiện nay công trình cao nhất thế
giới là tòa nhà Burj Kharifa ở Dubai thuộc các tiểu vương quốc Ả rập thống
nhất hoàn thành năm 2010 có chiều cao lên đến 868m với 168 tầng.
Với sự phát triển của nhà cao tầng diễn ra nhanh chóng như vậy, đòi
hỏi công tác thiết kế kết cấu nhà cao tầng cũng cần phải có sự phát triển tương
ứng. Việc tính toán công trình phải được thực hiện sao cho sự làm việc của
công trình được mô phỏng trên máy tính, phòng thí nghiệm. và công trình
thực tế ngày càng tiệm cận với nhau. Qua đó giúp cho việc tính toán nhà cao
tầng ngày một chính xác hơn, an toàn và tiết kiệm hơn.

2

Hiện nay khi tính toán nhà cao tầng theo các quy phạm hiện hành được
thực hiện bằng các phần mềm theo phương pháp phần tử hữu hạn qua các các
bước cơ bản như sau :
- Xác định tải trọng
- Mô hình hóa hệ kết cấu công trình
- Gán các trường hợp tải trọng lên mô hình kết cấu công trình
- Chạy chương trình, xác định được các giá trị nội lực của các phần tử
trong hệ kết cấu.
- Tổ hợp nội lực ( tải trọng), thiết kế các cấu kiện của công trình.
Theo trình tự như vậy được hiểu rằng các trường hợp tải trọng tác dụng
lên công trình sau khi toàn bộ hệ kết cấu đã được thi công hoàn chỉnh. Tuy
nhiên trên thực tế công trình được chất tải (tĩnh tải) dần từ tầng dưới lên trên
theo quy trình thi công. Như vậy đã có sự sai khác giữa sơ đồ tính toán thiết
kế và sơ đồ thực tế của hệ kết cấu.
Nhiệm vụ của công tác thiết kế kết cấu là tính toán sao cho công trình
vừa có khả năng thích ứng về yêu cầu sử dụng, vừa có khả năng đảm bảo về
chịu lực dưới tác động của các loại tải trọng khác nhau, tại những thời điểm
khác nhau. Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về lý thuyết cũng như phân tích
sự khác nhau giữa thiết kế theo giai đoạn sử dụng và thiết kế phân tích theo
giai đoạn thi công. Tuy nhiên việc lấy tải trọng thế nào, xác định giá trị tải
trọng cũng như các yếu tố đầu vào để thiết kế ra sao , là những vấn đề đang
cần nghiên cứu.
Để có cái nhìn đầy đủ hơn về sự làm việc khi xét đến ảnh hưởng của
quá trình thi công trong thiết kế nhà cao tầng, phù hợp với các tiêu chuẩn của
Việt Nam hiện hành, đề tài chọn hướng nghiên cứu với nội dung cụ thể là:
“NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG
BÊ TÔNG CỐT THÉP PHÂN TÍCH THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG”.

3

Mục đích nghiên cứu
-Thu thập và nghiên cứu tổng quan về nhà cao tầng.
- Xác định tải trọng, các yếu tố đầu vào khi thiết kế nhà cao tầng phân
tích theo giai đoạn thi công.
- Xem xét ảnh hưởng của quá trình thi công đến hệ kết cấu nhà cao tầng
trong quá trình thiết kế.
- Đề xuất quy trình thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép phân tích theo
giai đoạn thi công.
- Tập hợp các kết quả tính toán, từ đó đánh giá sự khác nhau thực tế về kết
quả khi áp dụng quy trình đề xuất khi thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép
phân tích theo giai đoạn thi công và thiết kế theo giai đoạn sử dụng thông
thường.
Đối tượng nghiên cứu
- Hồ sơ thiết kế các nhà cao tầng bê tông cốt thép.
- Nghên cứu các công trình đã xây dựng và đang trong giai đoạn thiết kế
- Mô hình hóa các phương án nhà cao tầng bằng phương pháp phần tử hữu
hạn có xét đến ảnh hưởng của quá trình thi công .
Phạm vi nghiên cứu
- Các công trình nhà cao tầng bê tông cốt thép toàn khối (hệ hỗn hợp
khung- lõi,vách).
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu, khảo sát số, phân tích được sử dụng
trong luận văn.
- So sánh, tổng hợp và rút ra các nhận xét, kết luận.

THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


129

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
* KẾT LUẬN
1. Qua các nội dung được nghiên cứu, khảo sát, phân tích trong đề tài
luận văn cho thấy trong công tác thiết kế kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép
thi công toàn khối, việc sử dụng phương pháp mô phỏng và phân tích kết cấu
theo giai đoạn thi công là hướng tiếp cận sát hơn sự làm việc kết cấu, hạn chế
những sai lệch về kết quả nội lực cũng như biến dạng trong từng cấu kiện và
của cả hệ so với thực tế.
2. Đề tài đã mô tả chi tiết các bước trong trình tự thi công, nghiên cứu
sự ảnh hưởng của các thông số ảnh hưởng đến quá trình phân tích kết cấu
theo giai đoạn thi công như: tải trọng dùng trong phân tích, tốc độ thi công, độ
ẩm môi trường, loại xi măng, hệ số co ngót, mô hình từ biến, thu được kết quả
sau:
+)Yếu tố tốc độ thi công chênh lệch ít theo thực tế hiện nay giữa các
công trình ở trong nước gây chênh lệch co ngắn các cấu kiện đứng cột- vách
không đáng kể.
+) Độ ẩm môi trường thay đổi ảnh hưởng lớn đến giá trị chênh lệch co

ngắn của cột và vách. Với độ ẩm thay đổi trong khoảng 50% đến 80% có ảnh
hưởng rõ đến kết quả phân tích kết cấu theo giai đoạn thi công.
+) Loại xi măng được sử dụng có làm thay đổi hệ số co ngót, thay đổi
biến dạng co ngắn cột, vách, tuy nhiên việc thay đổi loại xi măng không ảnh
hưởng nhiều đến giá trị chênh lệch co ngót của cột và vách trong trường hợp
cả hệ thi công toàn khối, nó chỉ có tác động lớn khi hệ sử dụng các kết cấu
kết hợp: lắp ghép - toàn khối, thép - bê tông cốt thép.
+) Mô hình từ biến “Tích phân đầy đủ” và mô hình chuỗi Dirichlet lấy
từ 5 số hạng là đủ để phân tích hiện tượng từ biến mà không gây sai lệch
nhiều so với nhau.


130

3. Quy trình thiết kế nhà cao tầng phân tích theo giai đoạn thi công
được đề xuất, mô tả chi tiết vấn đề xây dựng mô hình, phân chia các tải trọng
sử dụng trong quá trình phân tích, các thông số đầu vào, tổ hợp nội lực và tính
toán cấu kiện, quan trắc kiểm soát tính toán có thể áp dụng thực hành.
4. Dựa trên quy trình thiết kế đề xuất, sử dụng các thông số đầu vào đã
được nghiên cứu, đề tài đã khảo sát các ví dụ làm rõ ảnh hưởng của phương
pháp phân tích phi tuyến theo giai đoạn thi công kết hợp phân tích tĩnh tuyến
tính so với phân tích tĩnh tuyến tính toàn phần các tải trọng cho thấy sự chênh
lệch kết quả nội lực khách quan hơn.
+) Ví dụ khảo sát so sánh kết quả 2 phương pháp phân tích đối với
trường hợp chỉ xét riêng thành phần tĩnh tải cho moment đầu dầm chênh lệch
125,79% nhưng kết quả tổ hợp nội lực của tĩnh tải và các trường hợp tải trọng
khác cuối cùng chỉ chênh lệch moment là 25,75 %.
+) Tương tự lực dọc trong cột chênh lệch hai kết quả lần lượt là 42,27
và 16,2%.
*KIẾN NGHỊ

Tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng cần có những lưu ý về hiện tượng
co ngắn cột, sự chênh lệch co ngắn của các cấu kiện và hướng dẫn các
phương pháp phân tích kết cấu phù hợp.
Khi sử dụng phương pháp phân tích kết cấu theo giai đoạn xây dựng
cần tìm hiểu kỹ lưỡng các thông số đặc trưng vật liệu, điều kiện môi trường,
tiến độ thi công để đánh giá chính xác hơn các hiện tượng co ngót và từ
biến của bê tông đối với hiện tượng co ngắn nhà cao tầng.
Cần thêm kết quả thí nghiệm, quan trắc đánh giá độ tin cậy của kết quả
phân tích kết cấu.
Hướng nghiên cứu tiếp theo:
Nghiên cứu quy trình thiết kế nhà cao tầng bê tông cốt thép lắp
ghép phân tích theo giai đoạn thi công.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt :
1. Triệu Tây An và nhóm tác giả (1996), Hỏi đáp thiết kế và thi công kết cấu
nhà cao tầng (tập 1), NXB Xây Dựng, Hà Nội, trang 25-34.
2. Lâm Văn Ánh (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng dọc trục của cột
đến sự phân bố nộ i lực trong kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép , luận văn

thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
3. Nguyễn Xuân Bảo, Nguyễn Năng Anh (1985), Phương pháp sai phân hữu
hạn và ứng dụng giải các bài toán kết cấu, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội.
4. Võ Như Cầu (2005), Tính kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn,
NXB Xây Dựng, Hà Nội.
5. Hồ Việt Hùng (2001), Shortening - Nguyên nhân, mâu thuẫn và phương
pháp hạn chế sai sót,KetcaushoftGroup.
6. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), Kết cấu bê
tông cốt thép (Phần cấu kiện cơ bản), NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội .

7. Ngô Thế Phong, Lý Trần Cường, Trịn Kim Đạm, Nguyễn Lê Ninh (2006),
Kết cấu bê tông cốt thép (Phần kết cấu nhà cửa), NXB Khoa học và kỹ thuật,
Hà Nội, trang 197-226.
8. W.Sullơ (1995), Kết cấu nhà cao tầng, NXB Xây Dựng, Hà Nội, trang 15,
128-133.
9. Trần Ích Thịnh, Ngô Như Khoa (2007), Phương pháp phần tử hữu hạn,
NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
10. Nguyễn Tuấn Trung, (2005), Nhà cao tầng - Ảnh hưởng của tuần tự
thicông đối với hệ kết cấu, Diễn đàn kỹ sư kết cấu www.ketcau.com.
11. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động
-Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây Dựng, Hà Nội.


12. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: TCVN 5574 -2012, Kết cấu bê tông và
cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây Dựng, Hà Nội.
13. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: TCXD 198:1997, Kết cấu bê nhà cao
tầng - Hướng dẫn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, NXB Xây
Dựng,
Hà Nội.
14. Quy chuẩn Việt Nam 02:2009/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu
điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng, NXB Xây Dựng.
Tiếng Anh :
15. Mallick P.K.(2012), Axial deformation of column in tall structures,
EConference on Design and Construction of Tall Buildings, Structural
Engineering Forum of India.
16. Mark Fintel, S.K. Ghosh, Hal Iyengar (2012), Column Shortening in tall
strucutures - Prediction and Compensation , Technical Report.
17. Vafai A. Ghabdian M, Estekanchi H.E, Desai C.S. (2009), “Calculation
of creep and shrinkage in tall Concrete buildings using nonlinear staged
Construction analysis”, Asian journal of Civil Engineering (Building and

Housing), Vol.10, No.4.
18. Nilson A.H., D.Darwin, C.W.Dolan (2010) Design of concrete
structures, Mc Graw Hill, New York.


PHô LôC
1 TÝnh to¸n dao ®éng c«ng tr×nh
TÇn sè dao ®éng cña c«ng tr×nh
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Period
(Time)
2,443
2,12
1,307
0,537
0,506
0,421

0,237
0,223
0,221
0,16
0,133
0,129

Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Period
(Time)
2,443
2,12
1,307
0,537
0,506
0,421
0,237

0,223
0,221
0,16
0,133
0,129

Ux

Uy

Sum
Ux

Sum
Uy

0,6532
0
2,46E-05
0,179
0
0,0001
0,001
0,0676
8,24E-07
0,0001
0
0,0351

0

0,6662
0
0
0,1749
0
5,01E-07
9,74E-07
0,0663
0
0,0331
0

0,6532
0,6532
0,6532
0,8322
0,8322
0,8323
0,8333
0,9009
0,9009
0,9009
0,9009
0,936

0
0,6662
0,6662
0,6662
0,8412

0,8412
0,8412
0,8412
0,9075
0,9075
0,9406
0,9406

Ux

Uy

-46,3959
-0,04025
0,284737
24,28431
0,007312
-0,50589
1,786037
14,92673
-0,05212
0,459073
-0,00299
10,75613

-0,039156
46,855866
0,028147
0,010452
-24,010736

0,040297
-0,040624
0,056665
14,780553
-0,00822
-10,445469
-0,002209

Modal
Stiff
6,61666
8,78307
23,12489
136,7102
154,4504
223,1174
704,8115
796,3047
806,958
1550,466
2246,162
2375,376

f
(1/T)
0,41
0,47
0,77
1,86
1,98

2,38
4,22
4,48
4,52
6,25
7,52
7,75
f
(1/T)
0,41
0,47
0,77
1,86
1,98
2,38
4,22
4,48
4,52
6,25
7,52
7,75


T1X 1 2,443 0,6532
T2X 3 1,307 0,6532
T3X 4 0,537 0,8322

T1Y 2

Phương Y

Phơong X

Giá trị các dạng dao động cơ bản theo câc phương
2,12

0,6662

T2Y 5 0,506

0,8412

T3Y 7 0,237

0,8412

2.Tải trọng gió
Hà Nội

- Địa điểm xây dựng :
- Vùng gió :

II

c-=0,6( gió hút

) c+=0,8( gió đẩy )

- Địa hình :B

- Hệ số độ tin cậy g :1,2 - Giá trị Wo = 0,095 ( t/m2 )

Bảng tính toán gió tĩnh theo phương X

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Độ cao
Zi
(m)
3,3

6,6
9,9
13,2
16,5
19,8
23,1
26,4
29,7
33
36,3
39,6
42,9
46,2
49,5
52,8
56,1
59,4
62,7
66

Hệ số
ki
0,800
0,918
0,998
1,051
1,095
1,128
1,158
1,188

1,217
1,238
1,258
1,278
1,297
1,317
1,337
1,351
1,364
1,378
1,389
1,401

Gió
đẩy
Wiđ
(t/m2)
0,073
0,084
0,091
0,096
0,100
0,103
0,106
0,108
0,111
0,113
0,115
0,117
0,118

0,120
0,122
0,123
0,124
0,126
0,127
0,128

Gió
hút
Wih
(t/m2)
0,055
0,063
0,068
0,072
0,075
0,077
0,079
0,081
0,083
0,085
0,086
0,087
0,089
0,090
0,091
0,092
0,093
0,094

0,095
0,096

Giá trị
L
(m)
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000
24,000

Cao
tầng
hi

(m)
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3

Gió
đẩy
Piđ
(t)
5,778
6,634
7,206
7,593

7,909
8,148
8,364
8,578
8,793
8,942
9,085
9,228
9,371
9,514
9,657
9,760
9,855
9,950
10,036
10,119

Gió
hút
Pih
(t)
4,334
4,975
5,404
5,695
5,932
6,111
6,273
6,434
6,594

6,707
6,814
6,921
7,028
7,136
7,243
7,320
7,391
7,463
7,527
7,590


21
22
23
24
25

69,3
72,6
75,9
79,2
82,5

1,413
1,424
1,436
1,447
1,457

0,129
0,130
0,131
0,132
0,133

0,097
0,097
0,098
0,099
0,100

24,000
24,000
24,000
24,000
24,000

3,3
3,3
3,3
3,3
3,3

10,203
10,286
10,370
10,453
10,528

7,652
7,715
7,777
7,840
7,896

Bảng tính toán gió tĩnh theo phương Y
Độ cao
Zi
TT
(m)
1
3,3
2
6,6
3
9,9
4
13,2
5
16,5
6
19,8
7
23,1
8
26,4
9
29,7

10
33
11
36,3
12
39,6
13
42,9
14
46,2
15
49,5
16
52,8
17
56,1
18
59,4
19
62,7
20
66
21
69,3
22
72,6
23
75,9
24
79,2

25
82,5

Hệ số
ki
0,800
0,918
0,998
1,051
1,095
1,128
1,158
1,188
1,217
1,238
1,258
1,278
1,297
1,317
1,337
1,351
1,364
1,378
1,389
1,401
1,413
1,424
1,436
1,447
1,457

Gió
đẩy
Wiđ
(t/m2)
0,073
0,084
0,091
0,096
0,100
0,103
0,106
0,108
0,111
0,113
0,115
0,117
0,118
0,120
0,122
0,123
0,124
0,126
0,127
0,128
0,129
0,130
0,131
0,132
0,133

Gió
hút
Wih
(t/m2)
0,055
0,063
0,068
0,072
0,075
0,077
0,079
0,081
0,083
0,085
0,086
0,087
0,089
0,090
0,091
0,092
0,093
0,094
0,095
0,096
0,097
0,097
0,098
0,099
0,100

Giá trị
L
(m)
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000
18,000

Cao
tầng
hi
(m)
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3

Gió
đẩy
Piđ
(t)
4,334
4,975
5,404
5,695
5,932
6,111
6,273
6,434
6,594
6,707
6,814
6,921
7,028
7,136
7,243
7,320
7,391
7,463
7,527
7,590
7,652
7,715
7,777
7,840
7,896

Gió
hút
Pih
(t)
3,250
3,731
4,053
4,271
4,449
4,583
4,705
4,825
4,946
5,030
5,110
5,191
5,271
5,352
5,432
5,490
5,544
5,597
5,645
5,692
5,739
5,786
5,833
5,880
5,922