TỔNG HỢP KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG VÀ XU HƯỚNG KIẾN TRÚC

KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNHCao ốc văn phòng thường sử dụng kết cấu thép hoặc bê tông cốt thép làm kết cấu chịu lực chính.Có nhiều hệ kết cấu để lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang (động đất, gió).

TỔNG HỢP KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG VÀ XU HƯỚNG KIẾN TRÚC

I KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

1 KẾT CẤU CHỊU LỰC CHÍNH

Cao ốc văn phòng thường sử dụng kết cấu thép hoặc bê tông cốt thép làm kết cấu chịu lực chính

Có nhiều hệ kết cấu để lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao của nhà và độ lớn của tải trọng ngang (động đất, gió)

a Khung cứng

Hệ kết cấu khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt thích hợp với các công trình công cộng Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng lại có nhược điểm là kém hiệu quả khi chiều cao của công trình lớn

Thường áp dụng cho các mặt bằng có dạng hình học: vuông, chữ nhật, tam giác, tròn, elip

Có chiều cao 7-15 tầng là kinh tế nhất

b Lõi cứng

Lõi cứng bằng thép hoặc bê tông cốt thép với bề dày trên 300mm để chịu tải trọng và phòng chống cháy Lõi chạy dọc xuyên suốt theo chiều cao công trình

Thường áp dụng cho công trình có chiều cao trên 15 tầng

Tránh đặt lõi cứng lệch về 1 góc để đảm bảo phân bố đều tải trọng

c Vách cứng

Hệ kết cấu này có khả năng chịu được tải trọng ngang tốt Tuy nhiên là sự cản trở để tạo ra các không gian rộng Trên thực tế, hệ vách cứng thường được dùng nhiều trong công trình nhà ở, khách sạn cao tầng

d Hỗn hợp: lõi cứng + khung cứng

Hệ thống lõi cứng thường được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên, là các khu vực có tường liên tục nhiều tầng Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà Hệ thống khung và vách được liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn Trong trường hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa rất lớn

Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang,

hệ khung chủ yếu được thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm, đáp ứng được yêu cầu của kiến trúc

2 KẾT CẤU BAO CHE

Lớp vỏ bao che của công trình phải chống thấm nước, kín gió và đáp ứng các yêu cầu về cách âm, cách nhiệt

Lớp vỏ phải nhẹ, chủ yếu bằng kính, hay được phủ tấm bằng các vật liệu chịu tải, chẳng hạn như đá hay gạch với cửa sổ nằm trong các panel

Có thể có 2 lớp, với lớp bảo trì, thông gió ở giữa hay màn sáo điều chỉnh được

3 CÁC THÀNH PHẦN KHÁC

a Lưới cột

Sơ đồ lưới cột phải càng

rộng càng tốt và là bội số của

kích thước sơ đồ lưới quy

hoạch phòng Cũng có thể

liên quan tới sơ đồ lưới của

bãi bãi đậu xe khi chỗ đậu xe

nằm trong công trình

Khẩu độ 7,5m – 9,0m là

kinh tế nhất (theo The

Architects’ Handbook), hay

lấy theo bội số 3m x 5m ở

nhà xe (bài giảng đề)

b Dầm – Sàn

Chiều cao từ sàn hoàn thiện tới mặt dưới của trần là từ 2,6m – 3m Các trần treo và sàn nâng tạo khoản trống để lắp đặt ống dẫn và chạy dây cáp nhưng sẽ làm tăng chiều cao từ sàn tới sàn do đó làm tăng chiều cao tổng thể của công trình Đối với lưới cột dưới 9m tính từ tim,

hệ thống dịch vụ kỹ thuật thường lắp đặt ở một khu vực nằm ngang tách biệt Với khẩu độ rộng hơn, khoảng trống giữa các dầm thường chứa các đường dịch vụ kỹ thuật này

Khu vực sàn nâng để bố trí cáp Ở những nơi có hệ thống điều hòa không khí hay thông gió, chiều sâu sẽ tăng tới 300 – 400mm Khu vực lắp đặt chiếu sáng, bao gồm nguồn đèn và trần

treo khoảng 140mm Khu vực chứa hệ thống dịch vụ kỹ thuật trên trần tùy thuộc thiêt bị lắp đặt

Ở những phần có kết cấu lộ thiên, có thể sử dụng làm khối trữ nhiệt và cho phép chiều cao

từ sàn đến trần tăng lên, cũng thường được ưa chuộng trong thiết kế khu văn phòng có mặt bằng mở

Dầm bê tông cốt thép:

Các giải pháp cấu tạo thường được sử dụng đối với loại kết cấu cột liên hợp là thép định hình, thép tổ hợp hàn dạng chữ H được bọc bêtông một phần hoặc toàn bộ, hoặc thép ống được nhồi đầy bêtông hoặc bêtông cốt thép

Sàn bê tông cốt thép:

Đối với kết cấu sàn liên hợp thì giải pháp sử dụng thường là bản sàn bêtông cốt thép được đặt lên trên dầm thép hình chữ I

Để thép và bêtông cùng tham gia chịu lực đồng thời, các chốt neo có hình dạng hợp lý được hàn tại bề mặt thép kết cấu tiếp xúc với bêtông nhằm tăng khả năng liên kết toàn khối giữa thép hình và bêtông

Hoặc dạng kết cấu lõi cứng bê tông cốt thép kết hợp khung thép chịu lực hiện tại là giải pháp thường thấy ở các tòa nhà siêu cao tầng hiện nay

Sàn không dầm bubbledeck

Đặc tính kỹ thuật của sàn Bubbledeck

4 VỊ TRÍ PHÂN BỐ THANG, ỐNG GAIN

Thang thoát hiểm, thang máy, hệ thống gain kỹ thuật cũng như WC thường được tập trung tại lõi cứng hay gần khu vực trung tâm để dễ bố trí, lắp đặt và bảo trì sửa chữa

II XU HƯỚNG KIẾN TRÚC

Chủ nghĩa chiết trung cổ điển:

Đây là xu hướng triệt để nhất trong số các xu hướng thiết kế kiến trúc nhà cao tầng mới, không phải là vì nó khai thác những yếu tố lịch sử đã bị Chủ nghĩa hiện đại phủ nhận, mà chính

nó khước từ việc xem kết cấu là nguồn gốc để xây dựng phong cách kiến trúc

Công trình là sự kết hợp hiện đại với quá khứ, truyền thống, khai thác, vay mượn yếu tố kiến trúc cổ điển Chạy theo trang trí bên ngoài, chú ý đến cột, cuốn, cầu thang, vòm đỉnh tường

Tribune Tower, Chicago, Mỹ

Toà nhà Trump ở New York, Mỹ

Chủ nghĩa hiện đại:

Một trong những xu hướng phát triển cao ốc văn phòng trong thời gian gần đây là thiết kế các công trình mang phong cách Công nghệ cao Đó là những công trình khai thác và phát triển tính công nghệ, công năng và hệ tư tưởng của Chủ nghĩa hiện đại

Tòa nhà 30 St Mary Axe, London, nước Anh

Các kiến trúc sư không coi Công nghệ cao là một phong cách kiến trúc mà xem nó là một phương tiện thiết kế nhằm biểu hiện vẻ đẹp của kết cấu và các hệ thống trang thiết bị kĩ thuật, cũng như tính trong suốt, tính động và màu sắc tươi sáng

Lloyds Building ở London

Tính bền vững và phù hợp điều kiện khí hậu

Hiện nay, những tác phẩm kiến trúc cao tầng bền vững thích ứng với môi trường khí hậu đang ngày càng gia tăng trong các đô thị hiện đại Điều đó chứng tỏ xu hướng phát triển này là một trong những xu hướng phù hợp với thời đại

 Menara Mesiniaga, Malaysia, là kết quả nghiên cứu của các kiến trúc sư về việc ứng dụng các nguyên tắc thiết kế kiến trúc sinh khí hậu cho nhà cao tầng vùng khí hậu nhiệt

đới

 United Gulf Bank ở Manama, Bahrain, sử dụng tường bao bằng bê tông đặc có những ô cửa sâu để tạo ra bức màn chắn nắng và điều tiết nhiệt độ trong điều kiện khí hậu sa mạc nắng nóng.

Hiện nay, nhiều ý kiến cho ràng sự phát triển của nhà cao tầng là sự tôn vinh công nghệ xây dựng và hình thức thẩm mỹ hiện đại Sự phát triển này là sự phát triển tổng hợp giữa kết cấu, vật liệu xây dựng, quy hoạch kiến trúc với những yêu cầu của luật xây dựng, năng lượng, thẩm

mỹ, quản lý đô thị và những thành tựu kinh tế, văn hoá, xã hội Theo nghĩa đó, nhà cao tầng thật sự là một thể loại kiến trúc đỉnh cao của thời đại