PDA

View Full Version : Các hệ kết cấu nhà cao tầng


Airblade
07-28-2008, 03:16 PM
1/ Hệ kết cấu chịu tải trọng ngang- lực gió, động đất.
Hệ kêt cấu chịu tải trọng thiên nhiên như tải trọng gió, lực động đất bao gồm kết cấu khác nhau sau đây:
- Vách cứng chịu môment uốn, xoắn và tường chịu cắt,độ cứng ngang tương đối lớn, Nhưng khoảng cách của vách nhỏ,không gian mặt bằng sử dụng bị hạn chế, kết cấu này dùng nhiều cho chung cư căn hộ, khách sạn, cư xá sinh viên...(H/B< 6).
- Khung cột dầm, khung cột trụ không dầm, khung chịu moment, độ cứng ngang kết cấu nhỏ (H/B < 4). Kết cấu khung không gian lớn bố trí tại tầng dưới đỡ vách cứng các tầng trên: Chân các tường-vách cứng của kết cấu vách không kéo dài suốt tới đáy sàn tầng trệt dùng làm cửa hàng hoặc một số tầng hầm phần cuối để garage ôtô. Để đáp ứng yêu cầu chống động đất, tiềt diện dầm và cột tương đối lớn, bố trí cốt thép tương đối nhiều (m > 4%)
- Giàn cứng tạo thành bởi khung cột nối hai dầm song song tại đỉnh và chân cột tại một tầng nào đó tạo thành, có tác dụng truyền tải ngang từ khung ngoài cột biên vào lõi cứng bố trí dạng ống tại trung tâm mặt bằng kết cấu.Tầng bố trí giàn cứng gọi là tầng cứng, nói chung không nhiều hơn 3 tầng cứng: thưòng ở tầng mái,vị trí tại 1/3H và 2/3H (H là chiều cao công trình)
- Hệ tổ hợp - kết cấu lõi dạng ống tại giữa mặt bằng kiểu hạt nhân và các vách cứng chịu cắt+ khung chịu moment bao quanh lõi dạng ống không gian lớn là lấy lợi thế của lõi bổ xung cho bất lợi của khung. Hệ kết cấu Công trình này vừa có không gian sử dụng lớn ,vừa có tính năng chống lực ngang cao (H/B < 5).Tỉ lệ sử dụng phòng chính từ 80-85%.
2/ Hệ kết cấu chịu tải trọng đứng - lực trọng trường
- Hệ khung cột -sàn phẳng không dầm hoặc sàn có dầm kết cấu chịu lực
- Hệ khung cột thẳng đứng là hệ truyền tải từ n dầm phụ v..v...
- Các hệ thống tiêu tán năng lượng do động đất
- Sự lựa chọn hệ kết cấu này phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:
+ Mặt bằng bố trí nội thất và chức năng mặt bằng;
+ Xử lí kiến trúc mặt chính toà nhà ;
+ Giá thành vật tư, vật liệu xây dựng;
+ Công nghệ thi công xây dựng;
+ Các yêu cầu giao thông theo chiều đứng, thang máy;
+ Các nhu cầu dịch vụ.
+ Chiều cao và tỉ lệ cân đối của toà nhà
Một kiến trúc sư trong quá trình thiết kế đòi hỏi trình độ tư duy trìu tượng về dáng dấp, hình khối bề ngoài công trình, am hiểu kĩ thuật giữa các bộ môn khác nhau làm sao công trình đạt được hiệu quả mỹ quan, an toàn và kinh tế.
Toà Nhà 101 tầng Đài Bắc ở Đài Loan cho chúng ta thấy rằng, toà nhà đòi hỏi tay nghề khéo léo kĩ năng cao về thi công xây dựng và thiết kế đã phải đầu tư công nghệ kĩ thuật xây dựng hiện đại mới đáp ứng được hình dạng kiến trúc toà nhà cao 508m có bốn góc chịu lực gió thổi cực mạnh trên toàn bề mặt tháp. Dưới điều kiện áp lực gió thì các tiêu chí về độ mảnh, độ cao toà nhà, bắt buộc các kĩ sư kết cấu phải xét đến bài toán ảnh hưởng gió thổi một chiều từ góc phải thành gió xoay chiều như gió lốc cắt ngang toà nhà tương tự như dòng nước xoáy của cơn lũ cuốn trôi tảng đá. Hình dạng toà tháp cao 101 tầng duy nhất ở Đài Bắc đòi hỏi phát triển một hệ kết cấu đặc biệt trực tiếp chịu lực kháng của thiên nhiên.
Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu
Mục đích của tiêu chuẩn thiết kế kết cấu là sự lựa chọn hệ kết cấu sao cho đủ bền vững để chịu được tất cả các loại tải trọng và tác động thiên nhiên (tải trọng đặc biệt), kết cấu đủ cứng để bảo đảm biến dạng ngang nằm trong giới hạn cho phép và một cách cơ bản thuyết phục Chủ đầu tư yên tâm về kinh tế.
Các vấn đề mà nội dung tiêu chuẩn phải xét đến là:
1/ Các loại tải trọng gồm: tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió, lực động đất,
2/ Độ bền và ổn định của hệ kết cấu,
3/ Độ cứng và độ chuyển dịch ngang toà nhà trong giới hạn cho phép,
4/ Tiêu chuẩn nhân văn là con người sinh sống vẫn cảm giác dễ chịu ngay khi nhà bị dao động do lực thiên nhiên tác động,
5/ Các yếu tố môi trường: nhiệt độ, co ngót, từ biến vật liệu.
6/ Phòng chống cháy, nổ
7/ Độ lún lệch và lún đều của móng
8/ Tác động tương hỗ giữa độ cứng kết cấu trên mặt đất và nền móng dưới mặt đất.
Nhà cao tầng chịu các tải trọng tổ hợp
A. Tải trọng gió
Tải trọng gió tác động lên nhà cao tầng được bắt nguồn từ các yếu tố sau đây:
1/ Thành phần tải trọng gió tĩnh trung bình (một cách tổng quát nó phụ thuộc trực tiếp vào vận tốc gió và chiều cao nhà tính từ trên mặt đất và vùng qui hoạch các công trình lân cận, chu kì lặp lại, địa điểm xây dựng và hình dáng bên ngoài toà nhà)
2/ Vận tốc gió thổi thẳng góc vào mặt đứng toà nhà trên suốt chiều cao
3/ (Xét thành phần gió động) nếu như chu kì gió thổi nhỏ hơn tần số dao động toà nhà
4/Có thành phần gió động do nguyên nhân lắc lư, đu đưa của toà nhà.

[Only registered and activated users can see links]


Tải trọng gió là nguyên nhân chính làm cho toà nhà dao động và rung chuyển đến biên độ cực hạn khi hướng gió thổi thẳng góc vào mặt ngoài toà nhà, nguyên nhân do:
Đ áp lực gió thổi không đối xứng hoặc kết cấu mặt bằng toà nhà không đối xứng
Đ Gió thổi theo một hướng hoặc gió thổi đổi chiều hỗn loạn tứ phương
Đ Dông lốc xoáy
Đ Vùng lân cận toà nhà gần các công trình khác
Công trình thiết kế chịu tải trọng gió là nhằm bảo đảm không làm tăng cảm giác khó chịu cho con người sinh hoạt,làm việc ở trong toà nhà khi kết cấu toà nhà bị dao chuyển do gió bão tác động.

[Only registered and activated users can see links]


Ở Bangkok hiện lưu hành hai tiêu chuần tải trọng gió khác nhau:
1/ Tiêu chuẩn tải trọng gió BMA áp dụng rất đơn giản,
2/ Tiêu chuẩn tải trọng gió EIT một cách tổng quát soạn theo tiêu chuẩn Canada trên cơ sở hợp pháp. Tải trọng gió ở Bangkok tính toán tác động toàn bộ lên nhà cao tầng theo BMA là nhỏ hơn khoảng 40% theo EIT .
B. Tải trọng động đất
Bản thảo tiêu chuẩn Động đất Thái Lan vẫn đang được lưu hành. Một số khách hàng (Chủ đầu tư) tán thành có thể áp dụng tiêu chuẩn này, song Bangkok theo phân vùng động đất thì chỉ nằm vào vùng 1. Có hai phương pháp chính được dùng để xác định tải trọng động đất cho công trình:
1. Phân tích cân bằng tĩnh lực,
2. Phân tích động lực học.

[Only registered and activated users can see links]

Xác định cân bằng tải trọng tĩnh phụ thuộc vào các yếu tố sau (Các yếu tố này thay đổi theo mỗi tiêu chuẩn mỗi quốc gia): R W(Sự đối phó, phản ứng),W (tĩnh tải) Z (vùng động đất), S (Điều kiện đất nền), I (tầm quan trọng công trình), T (chu kì dao động )


Đối với dạng công trình bố cục mặt bằng không đối xứng thì phải áp dụng phương pháp phân tích động học công trình. Đối với kết cấu đặc biệt, thời gian - lịch sử thì áp dụng phương pháp phân tích gia tốc theo tài liệu ghi lại qua mỗi trận động đất tại móng công trình lân cận.
Đối với toà nhà cao trên 80m thì áp dụng phương pháp phân tích phổ phản ứng đàn hồi để tính kết cấu. Lực cắt cơ bản được xác định từ phân tích cân bằng tĩnh. Điều quan tâm đối với Thiết kế kết cấu, đặc biệt phải tạo ra kiểu sàn gấp hay tầng mềm kết cấu làm việc không liên tục/ lực kháng
Các yêu cầu của Uỷ ban EIA tính toán thiết kế động đất phải cấu tạo đầy đủ chi tiết đáp ứng yêu cầu duyệt của Tiểu ban EIA, ngay cả khi Thái Lan mới chỉ có bản thảo tiêu chuẩn động đất.
(Nguyễn Bảo Huân - CDC biên dịch) - tonghoixaydungvn.org