3 Lựa chọn giải pháp kết cấu

trờng đại học kiến trúc hà nội

đồ án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



3.2



khoá 2005-2010



Phơng án sàn:

Trong công trình hệ sàn có ảnh hởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu. Việc lựa

chọn phơng án sàn hợp lý là điều rất quan trọng. Do vậy cần phải có sự phân tích đúng để lựa

chọn ra phơng án phù hợp với kết cấu của công trình.

Ta xét các phơng án sàn sau:

3.2.1 Sàn sờn toàn khối:

Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn

Ưu điểm:

Tính toán đơn giản, đợc sử dụng phổ biến ở nớc ta với công nghệ thi công phong phú nên

thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công.

Nhợc điểm:

Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vợt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao

tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiét

kiệm chi phí vật liệu.

Không tiết kiệm không gian sử dụng.

3.2.2 Sàn ô cờ:

Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phơng, chia bản sàn thành các ô bản kê

bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2m.

Ưu điểm:

Tránh đợc có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm đợc không gian sử dụng và có kiến

trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn nh hội trờng, câu lạc bộ.

Nhợc điểm:

Không tiết kiệm, thi công phức tạp. Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí

thêm các dầm chính. Vì vậy, nó cũng không tránh đợc những hạn chế do chiều cao dầm chính phải

cao để giảm độ võng.

3.2.3 Sàn không dầm (sàn nấm):

Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột.

Ưu điểm:

Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm đợc chiều cao công trình

Tiết kiệm đợc không gian sử dụng

Dễ phân chia không gian

Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa (6ữ8 m)

Nhợc điểm:

Tính toán phức tạp

Thi công phức tạp

Kết luận:

Căn cứ vào:

Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công trình.

Cơ sở phân tích sơ bộ ở trên.

Đợc sự đồng ý của thầy giáo hớng dẫn.

Em lựa chọn phơng án sàn sờn toàn khối để thiết kế cho công trình.



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



7



trờng đại học kiến trúc hà nội

đồ án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



3.3



khoá 2005-2010



Hệ kết cấu chịu lực.

Công trình là một khối cao tầng gồm có 11 tầng nổi và một tầng hầm, chiều cao tính từ cốt 0,00

đến đỉnh mái là 39,7m. Mặt bằng công trình hình hình chữ nhật có kích thớc: 33x31,2m.

Công trình có 2 thang bộ và 2 thang máy nên kết cấu dùng để tính toán có thể là:

3.3.1 Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng.

Hệ kết cấu vách cứng có thể đợc bố trí thành hệ thống theo một phơng, hai phơng hoặc liên

kết thành hệ không gian gọi là lõi cứng. Loại kết cấu này có khả năng chịu lực ngang tốt nên thờng

đợc sử dụng cho các công trình cao hơn 20 tầng. Tuy nhiên hệ thống vách cứng trong công trình là

sự cản trở để tạo không gian rộng.

3.3.2 Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng)

Hệ khung lõi chịu lực thờng đợc sử dụng hiệu quả cho các nhà có độ cao trung bình và thật lớn,

có mặt bằng hình chữ nhật hoặc hình vuông. Lõi có thể đặt trong hoặc ngoài biên trên mặt bằng.

Hệ sàn các tầng đợc gối trực tiếp vào tờng lõi hộp hoặc hoặc qua các hệ cột trung gian. Hệ kết

cấu khung giằng đợc tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệ thống vách cứng. Hệ thống

vách cứng thờng đợc tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở

các tờng biên là khu vực có tờng liên tục nhiều tầng. Hệ thống khung đợc bố trí tại các khu vực còn

lại của ngôi nhà.

Hệ kết cấu khung-giằng tỏ ra là kết cấu tối u cho nhiều loại công trình cao tầng. Loại kết cấu

này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng đợc thiết kế cho vùng có động đất cấp 7.

Kết luận:

Qua xem xét các đặc điểm các hệ kết cấu chịu lực trên áp dụng vào đặc điểm công trình và

yêu cầu kiến trúc em chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình là hệ kết cấu khung giằng với vách đợc bố trí là cầu thang máy.

Đặc điểm của hệ kết cấu khung vách:

Kết cấu khung vách là tổ hợp của 2 hệ kết cấu kết cấu khung và kết cấu vách cứng.Tận dụng

tính u việt của mỗi loại,vừa có thể cung cấp một không gian sử dụng khá lớn đối với việc bố trí mặt

bằng kiến trúc lại có tính năng chống lực ngang tốt.Vách cứng trong kết cấu khung vách có thể bố

trí độc lập,cũng có thể lợi dụng vách của giếng thang máy.Vì vậy loại kết cấu này đã đợc sử dụng

rộng rãi trong các công trình.

Biến dạng của kết cấu khung vách là biến dạng cắt uốn: Biến dạng của kết cấu khung là biến

dạng cắt,biến dạng tơng đối giữa các tầng bên trên nhỏ,bên dới lớn .Biến dạng của vách cứng là

biến dạng uốn cong ,biến dạng tơng đối giữa các tầng bên trên lớn,bên dới nhỏ .Đối với kết cấu

khung vách do điều tiết biến dạng của hai loại kết cấu này cùng làm việc tạo thành biến dạng cắt

uốn ,từ đó giảm tỉ lệ biến dạng tơng đối giữa các tầng của kết cấu và tỉ lệ chuyển vị của điểm đỉnh

làm tăng độ cứng bên của kết cấu .

Tải trọng ngang chủ yếu do kết cấu vách chịu.Từ đặc điểm chịu lực có thể thấy độ cứng chống

uốn của vách lớn hơn nhiều độ cứng chống uốn của khung trong kết cấu khung vách dới tác

dụng của tải trọng ngang. Nói chung vách cứng đảm nhận trên 80%,vì vậy lực cắt của tầng mà kết

cấu khung phân phối dới tác động của tải trọng ngang đợc phân phối tơng đối đều theo chiều cao

mômen uốn của cột dầm tơng đối bằng nhau, có lợi cho việc giảm kích thớc dầm cột ,thuận lợi khi

thi công.

3.4



Phơng pháp tính toán hệ kết cấu.

Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá của công trình, đợc lập ra chủ yếu nhằm thực hiện hoá khả

năng tính toán các kết cấu phức tạp. Nh vậy với cách tính thủ công, ngời thiết kế buộc phải dùng

các sơ đồ tính toán đơn giản, chấp nhận việc chia cắt kết cấu thành các phần nhỏ hơn bằng cách

bỏ qua các liên kết không gian. Đồng thời sự làm việc của vật liệu cũng đợc đơn giản hoá, cho rằng

đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



8



trờng đại học kiến trúc hà nội

đồ án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



khoá 2005-2010



nó làm việc trong gian đoạn đàn hồi, tuân theo định luật Hooke. Trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự

phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, đã có những thay đổi quan trọng trong cách nhìn nhận

phơng pháp tính toán công trình. Khuynh hớng đặc thù hoá và đơn giản hoá các trờng hợp riêng lẻ

đợc thay thế bằng khuynh hớng tổng quát hoá. Đồng thời khối lợng tin toán số học không còn là

một trở ngại nữa. Các phơng pháp mới có thể dùng các sơ đồ tính sát với thực tế hơn, có thể xét tới

sự làm việc phức tạp của kết cấu với các mối quan hệ phụ thuộc khác nhau trong không gian. Về

độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, đồ án này sử dụng sơ đồ tính

toán cha biến dạng(sơ đồ đàn hồi).

Căn cứ vào giải pháp kiến trúc, và các bản vẽ kiến trúc ta thấy kích thớc mặt bằng 2 phơng

của công trình gần bằng nhau, do vậy ta đi tính toán kết cấu cho ngôi nhà theo sơ đồ khung không

gian làm việc theo 2 phơng .

Chiều cao các tầng : Tầng 1 cao 4 m. Tầng 2 đến tầng mái cao 3,2 m,

Hệ kết cấu gồm hệ sàn BTCT toàn khối, trong mỗi ô bản chính có bố trí dầm phụ theo 2 phơng

dọc, ngang nhằm đỡ tờng và tăng độ cứng của sàn và giảm chiều dày tính toán của sàn. Ngoài ra

ta bố trí các dầm chạy trên các đầu cột, liên kết lõi thang máy và các cột là bản sàn và các dầm (đợc trình bày rõ hơn ở phần tính toán sàn tầng điển hình).

4



Tải trọng



4.1



Tải trọng đứng

Gồm trọng lợng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn, mái. Tải trọng tác dụng lên

sàn, kể cả tải trọng các thiết bị, thiết bị vệ sinh đều qui và tải phân bố đều trên diện tích ô sàn.

Tải trọng tác dụng lên dầm do sàn truyền vào, do tờng bao trên dầm (220mm),tờng ngăn ,

coi phân bố đều trên dầm.

4.2



Tải trọng ngang:

Gồm tải trọng gió đợc tính theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-95

Tải trọng gió đợc tính toán qui về tác dụng tập trung tại các mức sàn tầng.



5



Nội lực và chuyển vị :



6



Tổ hợp và tính cốt thép:



Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng chơng trình tính kết cấu ETABS .V9.5(Non-Linear).

Đây là một chơng trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện nay và đợc ứng dụng khá rộng rãi để tính

toán kết cấu công trình .

Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phơng án tải trọng.

Sử dụng chơng trình tự lập bằng ngôn ngữ EXCEL. Chơng trình này có u điểm là tính toán đơn

giản, ngắn gọn, dễ dàng và thuận tiện khi sử dụng.



đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



9



trờng đại học kiến trúc hà nội

đồ án tốt nghiệp kỹ s xây dựng

Khoa xây dựng



khoá 2005-2010



Phần 2: xác định sơ bộ kết cấu công trình

1



Chọn kích thớc sàn



Sơ đồ mặt bằng kết cấu ( Xem bản vẽ KC 01, 02 ).

D

m

Trong đó:

D = (0,8 ữ 1,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, lấy D = 1.

m: là hệ số phụ thuộc loại bản.

m = 30 ữ 35 với bản loại dầm.

m = 40 ữ 45 với bản kê bôn cạnh.

l: là chiều dài cạnh ngắn.



Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: hb= l.



1.1



Sàn tầng 1:

Ô sàn có kích thớc lớn nhất là 6,6x6,6m.

ổ

D

1

1ử

=

ữ

hb = l. = 6,6.ỗ á ữ ( 0,165 á 0,146) (m)

ỗ

ữ

ỗ40 45 ứ

ố

m

Chọn sơ bộ kích thớc bản sàn là 20cm.



1.2



Sàn tầng điển hình, tầng mái:

Vì khoảng cách lớn nhất giữa các cột là 6,6m, để đảm bảo các ô sàn làm việc bình thờng độ

cứng của các ô sàn phải lớn nên em chọn giải pháp sàn là sàn sờn toàn khối có bản kê 4 cạnh. Ô

sàn có kích thớc lớn nhất là 3,6x6,6m.

Do có nhiều ô bản có kích thớc và tải trọng khác nhau dẫn đến có chiều dày bản sàn khác

nhau, nhng để thuận tiện thi công cũng nh tính toán ta thống nhất chọn một chiều dày bản sàn.

ổ

D

1

1ử

=

ữ

hb = l. = 3,6.ỗ á ữ ( 0,09 á 0,08) (m)

ỗ

ữ

ỗ40 45 ứ

ố

m

Chọn sơ bộ kích thớc bản sàn là 12 cm.

2



Chọn sơ bộ kích th ớc dầm:



Chiều cao tiết diện dầm đợc chọn theo công thức: h =



1

ld .

md



Chiều rộng dầm đợc chọn theo công thức: b = ( 0,3 á 0,5) .h

Trong đó :

md : hệ số

ld : nhịp của dầm đang xét .

Đối với dầm chính md = 8 ữ 12.

Đối với dầm phụ m d = 12 ữ 20 .



Chọn sơ bộ kích thớc dầm :

2.1.1 Hệ dầm khung:

Gỉa sử kích thớc các cột là 0,6x0,6(m).

Với nhịp khung 6,6m Nhịp dầm là ld = 6m

đề tài: chung c 11 tầng-cổ nhuế-từ liêm-hà nội

svth: nguyễn thị hiền_ lớp 2005x1



10