Báo Cáo Giữa Kỳ.pdf

Microsoft Word BÁO CÁO 20% TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH BỘ MÔN KIẾN TRÚC BÁO CÁO GIỮA KỲ MÔN HỌC CẤU TẠO KIẾN TRÚC 2 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023 GVHD TS KTS TRẦN VĂN ĐỨC S[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

TRƯƠNG ANH HÀO - 81900519

VŨ KHÔI - 81900531 NGUYỄN VĂN KIỆT - 81900532 TRẦN THỊ QUẾ TRÂN - 81900579 BÙI ĐỨC VIỆT - 81900589

THONGSAVANH SOUKCHALEUN - 81800783

Mục lục

Mục lục 2

Mở đầu 3

Chương 1 Tổng quan về Nhà hát The Sage Gateshead 5

1.1 Thông tin chung về nhà hát 5

1.2 Đặc điểm kiến trúc 6

Chương 2 Phân tích khung chịu lực 8

2.1 Khung chịu lực vỏ bao che 8

2.1.1 Khung vòm vượt nhịp 8

2.1.2 Vòm thép chịu lực chính đỡ khung 8

2.1.3 Khung giàn không gian mái che 9

2.1.4 Hệ giằng 10

2.2 Khung chịu lực của 3 khối kháng phòng chính 10

Chương 3 Nguyên tắc hoạt động của tải trọng 11

3.1 Nguyên tắc truyền tải trọng của vỏ bao che 11

3.2 Nguyên tắc truyền tải trọng của khối kháng phòng 12

Chương 4 Chi tiết liên kết giữa khung và vỏ bao che 13

4.1 Cấu trúc chung 13

4.2 Vỏ bao che 14

4.3 Chi tiết liên kết 16

4.4 Vật liệu của lớp vỏ bao che 17

Chương 5 Giải pháp liên kết từ móng đến mái 19

5.1 Kết cấu 19

5.2 Khung thép 20

Kết luận 22

Mở đầu

Lý do chọn công trình:

Kiến trúc đã có sự phát triển mạnh mẽ và vĩ đại trong thời kỳ thế kỷ 19 để thoát khỏi thời kỳ phục hưng, nơi mà các thiết kế đúng như những gì người ta có thể tưởng tượng Kiến trúc hiện đại đã cho phép các nhà thiết kế đổi mới và mở rộng tầm nhìn và tư duy của họ

Có rất nhiều công trình văn hóa nghệ thuật mang tạo hình cấu trúc không gian độc đáo bởi sự giải phóng các kết cấu cứng trong không gian như hệ lưới cột và dầm dày đặc Những điều đó đã tạo nên sự ấn tượng trong giới kiến trúc, và được lưu lại theo thời gian như một minh chứng về kết cấu vượt nhịp lớn trong công trình

Nhà hát The Sage Gateshead được thiết kế bởi Norman Foster, một kiến trúc sư và là nhà thiết kế lỗi lạc Đây là một trong những ví dụ điển hình nhất về kiến trúc hiện đại đang dần lan rộng khắp thế giới Với một hình thức thú vị và một không gian được xây dựng đầy đủ chức năng, Sage Gateshead là trung tâm của một dự án nhằm mục đích cho thấy tác động của nghệ thuật và kiến trúc trong thế giới hiện tại Việc xây dựng công nghệ cao, như được thấy cùng với kiến trúc, để lại tác động lâu dài đối với người xem cũng như người sử dụng Với cấu trúc mái vòm từ giàn không gian, loại cấu trúc điển hình vượt nhịp lớn, The Sage Gatehead đã tạo nên một lớp vỏ công trình công cộng tuyệt vời với thiết kế bền vững, mang tính thẩm mỹ nổi bật giữa lòng thành phố nơi mà

nó tọa lạc

Ý nghĩa khoa học:

Đây là công trình sử dụng kết cấu khung thép cùng với các tấm Panel thép và các tấm kính để làm vỏ bao che cho khối kháng phòng được làm bằng bê tông cốt thép Với hệ thống khung thép được tạo hình và liên kết với nhau một cách độc đáo đã cho khả năng vượt nhịp lớn, tạo không gian phù hợp cho các khối khán phòng

Việc nghiên cứu, phân tích hệ thống khung chịu lực, vỏ bao che và kết cấu của tòa nhà

từ móng đến mái giúp sinh viên hiểu hơn về giải pháp giàn không gian thép Từ đó đưa

ra những bài học, những kinh nghiệm và cách nhìn nhận một cách khách quan về các

công trình có các kết cấu giàn không gian vượt nhịp lớn và áp dụng những kiến thức đã đúc kết được để làm các đồ án môn học

Phương pháp nghiên cứu:

- Bám sát mục tiêu, nhiệm vụ và thu thập dữ liệu

- Sử dụng phương pháp đánh giá, phân tích

- Đưa ra các sơ đồ phân tích dựa trên thông tin thu thập được

Chương 1:Tổng quan về Nhà hát The Sage Gateshead

1.1 Thông tin chung về nhà hát

Địa điểm: Newcastle, Vương quốc Anh

Tư vấn thiết kế: KTS Norman Forster

Quy mô: 20000m2, khoảng 2700 chỗ ngồi

Thời gian hoàn thành: 2004

The Sage Gateshead là công trình nhà hát phục vụ cho thị hiếu phổ biến về âm nhạc: jazz cổ điển, múa, kèn,… và cũng là một trung tâm giáo dục âm nhạc Công trình nằm tại Gateshead, trên bờ phía Nam của sông Tyne, Newcastle, Vương Quốc Anh, kề liền với Trung tâm Nghệ thuật Đương đại BALTIC và cầu Gateshead Millennium

Nhà hát do KTS Norman Forster và cộng sự thiết kế, sau khi dành chiến thắng trong cuộc thi thiết kế kiến trúc được tổ chức bởi RIBA (học viện kiến trúc Hoàng gia Anh) The Sage Gateshead kết hợp các không gian biểu diễn nổi bật với chất lượng âm thanh xuất sắc được quốc

tế công nhận

Bản chất lộng gió của khu vực đã khiến Foster tạo ra một phòng chờ có mái che đón dọc theo

bờ sông để liên kết các không gian khác với

Hình 1.1 Nhà hát The Sage Gateshead, Vương Quốc Anh

Hình 1.2 Ý tưởng của Norman Forster

nhau Kết quả toàn bộ khu phức hợp được che chở bên dưới một mái nhà bằng thép không gỉ rộng, bao bọc các khối nhà kháng phòng bên dưới Chứa các quán cà phê, quán bar, cửa hàng và phòng vé, phòng chờ đóng vai trò là tiền sảnh cho khán phòng và là phòng sinh hoạt chung của Trường Âm nhạc, nằm bên dưới nó Với tầm nhìn tuyệt vời

ra sông Tyne, toàn nhà đã trở thành một trong những không gian tuyệt vời của thành phố

1.2 Đặc điểm kiến trúc

Công trình bao gồm 3 phòng biểu diễn chính: Phòng biểu diễn 1700 chỗ ngồi (Hall One); phòng biểu diễn 450 chỗ ngồi (Hall Two) và phòng biểu diễn mang tên Northern Rock Foundation Hall Hall One là phòng biểu diễn được thiết kế

để đảm bảo chất lượng âm thành hoàn hảo Tấm trần của phòng có thể nâng lên và hạ xuống, tường bằng gỗ có thể thay đổi khả năng hút âm, phù hợp với bất kỳ thể loại âm nhạc nào được biểu diễn

Mặt bằng phân khu chức năng

Hình 1.4 Mặt cắt ngang công trình

Hình 1.3 Mặt bằng phân khu chức năng

Các phòng biểu diễn được bố trí như một khối độc lập, khép kín, đảm bảo không ảnh hưởng lẫn nhau về âm thanh Các không gian bao quanh 3 phòng biểu diễn và hai tầng hầm là không gian đệm, quán bar, thư viện, các phòng phụ trợ,…

Các khối biểu diễn được bao bọc bởi một lớp vỏ thép khổng lồ và tách rời hoàn toàn với lớp vỏ này Với cấu trúc dạng khung thép uốn cong để tạo sự mềm mại của công trình theo cả hai chiều

Lớp vỏ kính tại hai bên cho phép người bên ngoài công trình có thể quan sát được hoạt động bên trong công trình, làm tăng khả năng thu hút, hấp dẫn công chúng

Hình 1.5 Mặt cắt dọc công trình

Chương 2 Phân tích khung chịu lực

2.1 Khung chịu lực vỏ bao che

2.1.1 khung vòm vượt nhịp

Vỏ bao che của nhà hát sử dụng hệ thống

không gian dạng vòm vượt nhịp lớn bằng

thép Bề ngoài lớp vỏ này như được uốn cong

tạo sự mềm mại trong công trình nhưng thực

chất chúng được tạo thành từ việc ghép các

Các vòm được đặt trên các gối tựa có tác dụng triệt tiêu lực xô ngang Ngoài ra sử dụng hệ các thanh thép hình chữ I cánh rộng uốn cong theo biên của khung vòm, có tác dụng tạo hình mềm mại ở biên, giữ vững cấu trúc, tạo tầm nhìn cho khán giả đồng thời lấy được ánh sáng tự nhiên vào công trình Với hệ thép này, mái vòm trông như một tấm vải được trùm lên một hệ xương chịu lực có sẵn để bảo vệ công trình

2.1.2 Vòm thép chịu lực chính đỡ khung

Để chịu lực cho vỏ bao che công trình sử dụng 4 vòm thép chính để đỡ cho mái gần như vuông góc với mặt đất Bốn vòm chính này được làm từ những thanh thép hình chữ I có kích thước lớn để đảm bảo khả năng chịu lực tốt nhất

Hình 2.1 Mô phỏng hình dáng khung vòm

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí gối tựa và hệ thép biên

Trục của vòm được lấy gần trùng với đường áp lực để vòm chủ yếu chịu lực nén Khi tải trọng tác dụng chính trên trên vòm là tĩnh tải phân bố đều thì trục vòm được thiết kế

ở dạng parabol Khung vòm thường được kê trên gối, do khi vòm kê trên mặt đất thì phần không gian gần chân vòm không sử dụng được do hạn chế về chiều cao

2.1.3 Khung giàn không gian mái che

Khung giàn không gian mái che được thiết kế liên kết với các khung vòm chính với nhiệm vụ truyền tải từ các tấm panel thép và các tấm kính của lớp vỏ bao che sang khung vòm chính qua hệ thống các thanh thép vòm được bố trí 2 chiều dọc ngang của công trình với độ cong khác nhau vừa chịu lực vừa tạo hình cho công trình

Lớp gian trên cùng được bố

trí vuông góc với các khung

phương truyền lực để truyền

tải trọng từ lớp vỏ bao che

sang các khung vòm chính để truyền xuống đất Tiếp theo là lớp giàn trùng với phương của các khung vòm chính (được làm từ các thanh thép hình ống) có tác dụng định hình, chống lại lực xô ngang của các lớp giàn trên Với cấu trúc giàn không gian dạng vòm

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí khung vòm chịu lực chính

Hình 2.4 Ảnh thực tế thi công hệ khung giàn không gian

theo 2 chiều, công trình đã tạo ra hệ chịu lực vững chắc và mềm mại cho lớp vỏ bao che của công trình Đồng thời giúp phân tán tải trọng đều trên toàn bộ bề mặt vỏ bao che và truyền xuống đất theo các phương đã định sẵn cũng khung chịu lực chính

2.1.4 Hệ giằng

Hệ cáp giằng được thiết kế để chống lại lực

xô ngang theo 2 phương dọc và ngang của công trình Hệ cáp này có tác dụng tạo sự liên kết chặt chẽ giữa các hệ khung vòm dọc

và ngang, làm tăng khả năng chịu lực cho cả kết cấu

Do tải trọng gió P theo chiều dọc ngôi nhà, truyền từ 2 đầu hồi vào tập trung tại đỉnh cột (nơi chịu lực quan trọng) Nên các thanh giằng cột được bố trí theo phương chéo để đảm bảo được sự chịu kéo và nén tốt nhất Hơn nữa dưới tác dụng tải trọng vào khung ngang, các lực sẽ truyền vào các thanh giằng

và triệt tiêu tại vị trí giao nhau giữa 2 thanh

2.2 Khung chịu lực của 3 khối kháng phòng chính

Như những công trình khác, khối kháng phòng chính của công trình Nhà hát The Sage Gateshead có khung chịu lực được sử dụng hoàn toàn bằng kết cấu bê tông cốt thép Đây là hệ thống giúp cách nhiệt cách âm tốt cho khôi kháng phòng

Khung chịu lực của của khối kháng phòng này hoàn toàn tách biệt với khung chịu lực của vỏ bao che và có hệ truyền lực riêng theo kết cấu bê tông cốt thép xuống lòng đất

Hình 2.5 Ảnh thực tế hệ giằng

Hình 2.6 Sơ đồ minh họa chịu lực hệ giằng

Chương 3 Nguyên tắc hoạt động của tải trọng

3.1 Nguyên tắc truyền tải trọng của vỏ bao che

Do hệ mái của công trình được chia thành 4 hệ khung vòm nên tải trọng từ mái sẽ được truyền đều theo từng khung Mỗi khung vòm có bước nhịp khác nhau tùy vào quy mô của kháng phòng bên dưới mà thay đổi với các bước cột 36m; 18m và 26m Vì vậy mỗi khung vòm chịu tải trọng chỉnh sẽ chịu một tải trọng khác nhau nhưng với nguyên tắc truyền tải trọng xuống đất là như nhau

Nguyên tắc truyền tải trọng: tải trọng từ mái (được hình thành từ các tấm panel thép và các tấm kính cùng với một số lớp cách âm, cách nhiệt phía trên khối kháng phòng) được truyền xuống theo các thanh khung giàn ngang bằng thép hình chữ I (các thanh vuông

Hình 3.1 Sơ đồ truyền tái trọng theo mặt cắt ngang công trình

Hình 3.2 Sơ đồ truyền tải trọng theo mặt cắt dọc công trình

góc với khung vòm chính), sau đó tải trọng sẽ được truyền vào các khung vòm thép chính theo nguyên tắc truyền lực của các khung vòm thông thường khác Giữa các khung vòm có bốn cột với nhiệm vụ truyền một phần tải trọng xuổng mặt đất Phần tải trọng còn lại theo phương của khung vòm chính sẽ được truyền xuống móng qua vị trí các gối

bê tông ở đầu khung vòm

3.2 Nguyên tắc truyền tải trọng của khối kháng phòng

Tải trọng của các khối kháng phòng được truyền theo các nguyên tắc giống như nguyên tắc truyền lực của các công trình có kết cấu bằng bê tông cốt thép

Nguyên tắc truyền tải trọng: tải trọng của các khối kháng phòng bao gồm tĩnh tải và hoạt tải được truyền xuống sàn, sau đó từ sàn truyền đến dầm và từ dầm truyền đến các cột rồi từ các cột truyền xuống móng và cuối cùng là truyền xuống đất

Hình 3.3 Sơ đồ truyền tải trọng của khối kháng phòng

Chương 4 Chi tiết liên kết giữa khung và vỏ bao che

4.1 Cấu trúc chung

Giải pháp vỏ bao che Nhà hát The Sage Gateshead khá rõ ràng, bao gồm khung thép, bê tông Việc này đã tạo nên sự thống nhất cho các chuyên gia tham gia vào việc xây dựng

vỏ bao che Sử dụng kết cấu khung cong, kính phẳng để tạo nên lớp vỏ bao che

Vỏ bao che tách rời hoàn toàn với các khối nhà biểu diễn, với hệ thống khung thép uốn cong để tạo nên sự mềm mại về hình thức kiến trúc bên ngoài theo cả 2 chiều Thép là vật liệu vừa nặng vừa cứng nhưng lại có tính dẻo và đàn hồi nên thép được lựa chọ để tạo hình kiến trúc cho toàn nhà Đặc biệt là hệ khung chịu lực

Nhưng giải pháp vỏ bao che bằng kết cấu khung thép - kính phẳng rất ít được sử dụng trong thời kỳ này, do đặc điểm của vật liệu kính đối với bề mặt cong dẫn đến khó khăn trong việc tạo liên kết Vị trí các điểm tiếp giáp của 2 tấm kính hoặc 2 tấm panel thép sẽ tạo ra những khe hở, rất khó trong việc xử lý

Hình 4.1 Ảnh thực tế vỏ bao che đang được thi công

4.2 Vỏ bao che

Lớp vỏ bao che công trình sử dụng 2 lớp cấu tạo: Lớp thứ nhất là lớp bê tông cách nhiệt, cách âm và lớp thứ 2 gồm tổ hợp từ 3000 tấm panel thép không gỉ và 250 tấm kính hai lớp (khoảng 3500m2) Mỗi tấm panel thép không gỉ dài 4m và rộng 1m, có lớp hoàn thiện bên ngoài bằng vải lanh có tác dụng để giảm độ chói Các tấm panel thép này đều chắc chắn và được thiết kế để ngăn tiếng ồn khi trời mưa lớn, để tránh gây mất tập trung trong các buổi biểu diễn hòa nhạc

Để chịu lực cho vỏ bao che công trình sử dụng 4 vòm thép chính để đỡ mái gần như vuông góc với mặt đất Mỗi vòm được đỡ trên bốn khung thép hình Do đây là nhà hát nên chính hiệu xuất âm thanh của công trình đã làm ảnh hưởng đến việc thiết kế cấu trúc mái Các phần cong của mối nối thép thứ cấp giữa các vòm này tạo ra hình dạng lượn sóng của mái nhà Cấu trúc mái hoàn toàn tách biệt với cấu trúc khán phòng

Đầu tiên, một lớp khung thép hình thang có công dụng sẽ được cố định vào cấu trúc mái được bao phủ bởi một lớp màng kiểm soát hơi, 75mm cách nhiệt và màng chống thấm một lớp Khoảng cách giữa màng chống thấm tới các tấm phủ trần bằng thép không gỉ của mái nhà là 700mm và còn thêm một lớp cách điện thứ cấp

Hình 4.4 Ảnh thực tế các tấm kính của vỏ bao che

Nếu sử dụng lớp bao che toàn là panel sẽ làm công trình bị thô đi so với lớp cong mềm mại của nó nên lớp panel lại kết hợp thêm với lớp kính 2 lớp Chúng tạo ra cấu trúc vỏ mỏng, vừa trong sáng, thuần thiết mà vừa đóng vai trò lấy sáng cho công trình

Hình 4.3 Ảnh thực tế thi công vỏ bao che

Hình 4.5 Liên kết vỏ bao che

Toàn bộ lớp kính được lắp ráp dựa trên mặt tạo được của hệ khung kết cấu Các liên kết cũng sẻ tương tự như các kết cấu khép kính khác Khi nhận tải trọng chúng sẽ chuyển 1 phần tải trọng xuống phần khung Các chi tiết kính thường nằm ở điểm của khung Tấm kính gắn một mặt của khung kết cấu Ngoài ra, những chỗ liên kết giữa kính với khung thép được liên kết bằng bu lông, ốc vít, không sử dụng liên kết hàn do đặc tính và yêu cầu chuyển động của các tấm kính Mặt khác, hệ bu lông, ốc vít cũng dùng để liên kết các tấm panel thép không gỉ

4.3 Chi tiết liên kết

Các tấm panel thép không gỉ cũng như các tấm kính 2 lớp được định hình vị trí liên kết

bu lông với khung thép một cách chính xác Các vị trí này được liên kết với bản mã được định vị trên khung chịu lực bằng bu lông

Hình 4.6 Ảnh thực tế thi công liên kết vỏ bao che

Việc vỏ bao che được làm bằng các tấm panel thép và các tấm kính riêng biệt giúp cho việc lắp ráp và xây dựng trở nên dễ dàng hơn, đồng thời cũng dễ dàng thay thế hoặc sửa chữa khi có một thành phần nào đó riêng biệt bị hư hại trong quá trình sử dụng Ngoài

ra, sử dụng bu lông để liên kết có thể điều chỉnh độ nghiêng của các tấm panel và tấm kính theo hướng phù hợp để tạo sự mềm mại cho lớp vỏ bao che

4.4 Vật liệu của lớp vỏ bao che

- Bê tông xốp nhẹ cách âm, cách nhiệt: bê tông

xốp bọt sử dụng chất tạo bọt Gèooam, đây là bê

tông xốp có khả năng cách âm, cách nhiệt rất

tốt Tuy nhiêu bê tông xốp có cường độ chịu lực

yếu hơn bê tông thường do vậy không thể dùng

làm khung chịu lực cho tòa nhà

Bê tông xốp bao gồm các cốt liệu mịn và thô,

trọng lượng bình thường hoặc nhẹ Trong bê

tông xốp các bột khí nhỏ li ti, phân bố đồng đều

và không bị nối liền với nhau tạo ra một loại bê tông tươi rất dễ sử dụng và có thể dùng bơm bê tông để bơm được

- Lớp vỏ bao che mái: được tổ hợp từ 3000 tấm panel thép không gỉ và 250 tấm kính hai lớp