kết cấu thiết kế thi công công trình xây dựng chung cư cao tầng

Tuy nhiên vật liệu bêtông cốt thép sẽ đòi hỏi kích thớc cấu kiện lớn, tải trọng bản thân của công trình tăng nhanh theochiều cao khiến cho việc lựa chọn các giải pháp kết cấu để xử lý là

Trang 1

khoa xddd & cN chung c cao tÇng 19t10 trung hoµ - nh©n chÝnh

PhÇn II: kÕt cÊu

(45%)

Gi¸o viªn híng dÉn : ThÇy.chu tiÕn dòng

Sinh viªn thùc hiÖn : nguyÔn v¨n tíi

Líp : 49xd3.

MSSV : 6471.49

NhiÖm vô thiÕt kÕ:

- Chän gi¶i ph¸p kÕt cÊu tæng thÓ cña c«ng tr×nh

- 02 b¶n vÏ cÊu t¹o thÐp cét, dÇm - khung trôc 3

- 01 b¶n vÏ cÊu t¹o thÐp sµn tÇng ®iÓn h×nh vµ cÇu thang bé

- 01 b¶n vÏ mãng

Trang 2

khoa xddd & cN chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân chính

A Phân tích và chọn lựa ph ơng án kết cấu cho công trình:

- Bêtông cốt thép là loại vật liệu đợc sử dụng chính cho các công trình xâydựng trên thế giới Kết cấu bêtông cốt thép khắc phục đợc một số nhợc điểm củakết cấu thép nh thi công đơn giản hơn, vật liệu rẻ hơn, bền với môi trờng và nhiệt

độ, ngoài ra nó tận dụng đợc tính chịu nén rất tốt của bêtông và tính chịu kéo củacốt thép nhờ sự làm việc chung giữa chúng Tuy nhiên vật liệu bêtông cốt thép sẽ

đòi hỏi kích thớc cấu kiện lớn, tải trọng bản thân của công trình tăng nhanh theochiều cao khiến cho việc lựa chọn các giải pháp kết cấu để xử lý là phức tạp Do

đó kết cấu bêtông cốt thép thờng phù hợp với các công trình dới 30 tầng

2 Giải pháp về hệ kết cấu chịu lực :

Hiện nay, hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng có các hệ sau:

a Hệ kết cấu khung chịu lực :

- Hệ khung thông thờng bao gồm các dầm ngang nối với các cột dọc thẳng

đứng bằng các nút cứng Khung có thể bao gồm cả tờng trong và tờng ngoài củanhà Kết cấu này chịu tải trọng ngang kém, tính liên tục của khung cứng phụthuộc vào độ bền và độ cứng của các liên kết nút khi chịu uốn, các liên kết nàykhông đợc phép có biến dạng góc Khả năng chịu lực của khung phụ thuộc rấtnhiều vào khả năng chịu lực của từng dầm và từng cột

- Việc thiết kế tính toán sơ đồ này chúng ta đã có nhiều kinh nghiệm, việcthi công cũng tơng đối thuận tiện do đã thi công nhiều công trình, vật liệu vàcông nghệ dễ kiếm nên chắc chắn đảm bảo tính chính xác và chất lợng của côngtrình

- Hệ kết cấu này rất thích hợp với những công trình đòi hỏi sự linh hoạttrong công năng mặt bằng, nhất là những công trình nh khách sạn Nhng có nhợc

điểm là kết cấu dầm sàn thờng dày nên không chiều cao các tầng nhà thờng phảilớn

- Sơ đồ thuần khung có nút cứng bêtông cốt thép thờng áp dụng cho công

Trang 3

b Hệ kết cấu khung + vách (lõi) :

- Đây là kết cấu phát triển thêm từ kết cấu khung dới dạng tổ hợp giữa kếtcấu khung và vách (lõi) cứng Vách (lõi) cứng làm bằng bêtông cốt thép Chúng

có thể dạng lõi kín hoặc vách hở thờng bố trí tại khu vực thang máy và thang bộ

Hệ thống khung bố trí ở các khu vực còn lại Hai hệ thống khung và vách (lõi)

đ-ợc liên kết với nhau qua hệ thống sàn Trong trờng hợp này, hệ sàn liền khối có ýnghĩa rất lớn

- Hệ thống kết cấu này thờng có 2 loại sơ đồ kết cấu là sơ đồ giằng và sơ

đồ khung giằng Trong sơ đồ giằng, hệ thống vách (lõi) đóng vai trò chủ yếuchịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu chịu tải trọng đứng Sự phân chia rõ chứcnăng này tạo điều kiện để tối u hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thớc cột dầm,

đáp ứng yêu cầu kiến trúc Trong sơ đồ kết cấu khung-giằng, tải trọng ngang củacông trình do cả hệ khung và lõi cùng chịu, thông thờng do hình dạng và cấu tạonên vách (lõi) có độ cứng lớn nên cũng trở thành nhân tố chiụ lực ngang lớntrong công trình nhà cao tầng Sơ đồ khung – giằng tỏ ra là hệ kết cấu tối u chonhiều loại công trình cao tầng Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôinhà đến 40 tầng

Hiện nay chúng ta đã làm nhiều công trình có hệ kết cấu này nh tại cáckhu đô thị mới Láng – Hoà Lạc, Định Công, Linh Đàm, Đền Lừ… Do vậy khảnăng thiết kế, thi công là chắc chắn đảm bảo

II Chọn hệ kết cấu chịu lực:

Trên cơ sở đề xuất các phơng án về vật liệu và hệ kết cấu chịu lực chính

nh trên, với quy mô của công trình gồm 19 tầng thân, tổng chiều cao khoảng 66

m, phơng án kết cấu tổng thể của công trình đợc lựa chon nh sau:

- Về vật liệu: chọn vật liệu bêtông cốt thép sử dụng cho toàn bộ công trình Dùng

bê tông B25 (Rb = 14,5MPa; Rbt=1,05MPa) cho các kết cấu chịu lực thông thờng.Cốt thép chịu lực nếu ∅≥12 chọn nhóm AIII (Rs =Rsc= 360MPa), nếu ∅<12 thìchọn thép AII(Rs =Rsc= 280MPa)

- Về hệ kết cấu chịu lực: sử dụng hệ kết cấu khung + vách + lõi chịu lựcvới sơ đồ khung giằng Trong đó, hệ thống lõi đợc bố trí đối xứng trong lồngthang máy ở khu vực giữa nhà, hệ thống vách đợc bố trí ở các khung biên củacông trình, chịu phần lớn tải trọng ngang tác dụng vào công trình và phần tảitrọng đứng tơng ứng với diện chịu tải của vách, lõi Hệ thống khung bao gồm cáchàng cột biên, dầm bo bố trí chạy dọc quanh chu vi nhà và hệ thống dầm sàn,chịu tải trọng đứng tơng ứng với phần diện tích chịu tải của nó và một phần tảitrọng ngang, tăng độ ổn định cho hệ kết cấu

Nh vậy, hệ kết cấu chịu lực của công trình là hệ khung, vách, lõi kết hợp.Sơ đồ kết cấu là sơ đồ khung giằng

1 Chiều dày sàn:

Trang 4

Do bị khống chế bởi chiều cao tầng hầm, hệ dầm đỡ sàn tầng 1 là các dầmbẹt có: dầm dọc: h = 400 (mm); b = 700 (mm)

Dầm ngang: h = 400mm; b = bc= 700 (mm)

b Mặt bằng kết cấu sàn tầng chung c (tầng 2~19) :

* Các dầm dọc nhà có nhịp 9 m:

) ( 1125

~ 450 9000 ).

20

1

~ 8

1 ( ) 20

1

~ 8

~ 225 900 ).

4

1

~ 2

1 ( ) 4

1

~ 2

1

Theo yêu cầu kiến trúc, chọn b = 220 (mm)

* Các dầm ngang nhà (A-B);(D-E) nhịp 8 m:

) ( 1000

~ 400 8000 ).

20

1

~ 8

1 ( ) 20

1

~ 8

~ 225 900 ).

4

1

~ 2

1 ( ) 4

1

~ 2

~ 120 2400 ).

20

1

~ 8

1 ( ) 20

1

~ 8

=

Trong đó: A: diện tích tiết diện cột

k : hệ số kể đến ảnh hởng của mômen (0,9 ~ 1,5)

Rb: cờng độ chịu nén tính toán của bê tông (Rb= 140 kG/cm2)

N : lực nén lớn nhất có thể xuất hiện trong cột

N= n.S.q;

n: số tầng = 20 tầng;

S : diện tích chịu tải của cột;

q: tải trọng sơ bộ tính toán trên 1 m2 sàn (= 1,2 T/m2 đối với nhà dân dụng)

* Xét cột có diện tích chịu tải lớn nhất (cột D2):

Trang 5

N= 20.1,2.9.5,2 =1123,2 (T/m2)

DiÖn tÝch tiÕt diÖn cét:

) 2 ( 203 , 1

~ 72 , 0 1400

2 , 1123 ) 5 , 1

~ 9 , 0

l0 = 0,7.5,5 =3,85 (m)

31 0 5 , 5 7 , 0

85 , 3

~ 55 , 0 1400 ) 5 , 1

~ 9 , 0

Chän tiÕt diÖn cét 1500x700 (mm) chung cho tÊt c¶ c¸c cét biªn ë c¸ctÇng

2 TiÕt diÖn v¸ch, lâi:

Theo c¸c tiªu chuÈn kh¸ng chÊn, bÒ dµy v¸ch, lâi ph¶i tho¶ m·n:

cm t

h

cm

15 max

Trang 6

Trọng lợng bản thân của các kết cấu chịu lực(trừ sàn) sẽ đợc chơng trìnhmáy tính tự động tính toán trong quá trình tìm nội lực, ở đây ta chỉ tính tải trọng

do sàn và các lớp vật liệu hoàn thiện gây ra

Trang 7

Trên mái của toà nhà có bố trí hai bể nớc có kích thớc

)(5,23,44

5 , 2 3 , 4 4 , 2 8

3 8

3 ) 4

3 ( 2

1

kG G

G

Với cột (2C), (2D), (6C) và (6D):

) ( 3225 1000

5 , 2 3 , 4 4 , 2 8

1 8

1 2

1

kG G

G

- Tờng ngăn giữa các phòng, tờng bao chu vi nhà dày 220; Tờng ngăntrong các phòng, tờng nhà vệ sinh trong nội bộ các phòng dày 110 đợc xây bằnggạch có γ =1500 kG/m3 Cấu tạo tờng bao gồm phần tờng đặc xây bên dới vàphần kính ở bên trên

+ Trọng lợng tờng ngăn trên dầm tính cho tải trọng tác dụng trên 1 m dàitờng

+ Đối với tờng ngăn không có dầm đỡ ta đa về tải phân bố đều trên sàn:

san

tt ttsan

)+563,7= 660,9(Kg/m2)

Sơ đồ truyền tải các tầng :

Trang 8

T…NH TOÁN TẢI TRỌNG TĨNH TẢI PHÂN BỐ kG/m

Trang 9

T…NH TOÁN TẢI TRỌNG TĨNH TẢI TËP TRUNG kG

TT LOẠI TẢI TRỌNG VÀ CÁCH T…NH KÕT QU¶

Trang 10

Trang 11

TÇng 2 den tÇng 19

Trang 12

T…NH TOÁN TẢI TRỌNG TĨNH TẢI PHÂN BỐ kG/m

Trang 13

T…NH TOÁN TẢI TRỌNG TĨNH TẢI TËP TRUNG kG

Trang 14

Trang 15

TÇng m¸i:

Trang 16

TT LOẠI TẢI TRỌNG VÀ CÁCH T…NH KếT QUả

2 trọng lợng do sàn truyền vào dới dạng hình tam giác

đa về tải phân bố đều:4x793/4+2,89x793/3,4 1466.99

gm3

đa về tải phân bố đều:1,44x793/2,4+2,25x793/3 1148.99

gm4

đa về tải phân bố đều:4x793/4+4x793/4 1587.3

gm5

đa về tải phân bố đều:4x793/4+4x793/4 1587.3

T…NH TOÁN TẢI TRỌNG TĨNH TẢI TậP TRUNG kG

Trang 17

Trang 18

II Ho¹t t¶i:

Ho¹t t¶i do ngêi vµ thiÕt bÞ:

Trang 19

TT LOẠI TẢI TRỌNG VÀ CÁCH T…NH KÕT QU¶1.träng lîng do sµn truyÒn vµo díi d¹ng h×nh tam gi¸c ®-

Trang 20

p14

p15 2 trọng lợng do sàn truyền vào dới dạng hình tam giác

đa về tải phân bố đều:(2x4x563.7)/4 960

T…NH TOÁN hoạt tải I TậP TRUNg tầng 1(kG)

Trang 21

Trang 22

đa về tải phân bố đều:(5+4)x195/4 438.75

p24

p25

T…NH TOÁN hoạt tải II TậP TRUNg tầng2,4,6,8,10,12,14,16,18(kG)

Trang 23

Ho¹t t¶i 1 tÇng 3,5,7,9,11,13,15,17,19(Gièng ho¹t t¶i 2 tÇng 2)

Ho¹t t¶i 2 tÇng 3,5,7,9,11,13,15,17,19(Gièng ho¹t t¶i1 tÇng 2)

Ho¹t t¶i 1 tÇng m¸i

gm3=1,44x97,5/2,4+2,25x97,5/3=131.6 (kG/m)

Pmc=((3,96+1,44/2)+(4,575+2,55/2))x97.5=1026.5(kG)

PmD=P1c=1026.5 (kG)

PmE=P1H=534 (kG)

Ho¹t t¶i 2 tÇng m¸i

T…NH TOÁN ho¹t t¶i II TËP TRUNg tÇng m¸i(kG)

Trang 24

pm2

đa về tải phân bố đều:(5+4)x97.5/4 219.4

pm4

pm5

III Tải trọng gió:

Công trình có độ cao 65,8 m (>40m), theo TCVN 2737-1995, khi tính toán tảitrọng tác động lên công trình phải tính thành phần tĩnh và thành phần động củatải trọng gió

1 Thành phần tĩnh của tải trọng gió:

- Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao z so với mốcchuẩn xác định theo công thức:

n: hệ số vợt tải của tải trọng gió (n =1,2)

ht : chiều cao đón gió

Thành phần tĩnh tính toán của tải trọng gió td vào các mức sàn

Wtz(kG/m2)

ht(m)

Wt(kG/m)

Trang 25

2 Thành phần động của tải trọng gió:

* Xác định momen quán tính của khung:

Thay thế khung thực bằng một vách cứng đặc tơng đơng có cùng chiềucao và tải trọng ngang ở đỉnh

Các khung đợc coi nh một thanh công xôn ngàm vào vị trí móng, côngthức tính chuyển vị tại vị trí đầu thanh là:

3

3 3

td

P H y EI

P H I

Ey

=

P P

Trang 26

+ Ta xác định momen quán tính của lõi đối với trục x:

Chọn hệ trục ban đầu trong đó x’ nh hình vẽ, trục y la trcj đối xứng: Diện tích tiết diện:

A = 0,25.0,745 + 30,25.2,1 + 0,25.8,19 + 0,25.0,645 +0,25.1,075

= 4, 23875 (m3)

Momen tĩnh đối với trục x’:

Sx’ = 0,25 0,745 0,125 + 0,25 1,075 0,125 + 0,25 0,645 0,125 + 0,25 8,19 2 + 3 0,25 2,1 1,3

1,075 0, 25

1,7 0,125 0, 26875 12

0, 645.0, 25

1,7 0,125 0,16125 12

0, 25.2,1

1,7 0, 25 1,05 0,525 12

3,603

x

x m

Trang 27

Ta xác định momen quán tính của vách với trục x:

0,3.2,3

1, 45 0,76 0,69 12

Trang 28

0,3.2,5

1, 25 0,723 0,75 12

Dùa vµo mÆt b¾ng kÊt cÊu nhµ gåm 7 khung chia lµm 3 lo¹i:

- Khung trôc biªn (trôc 1 vµ 7)

Trang 29

khoa xddd & cN chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân chính Sơ đồ tính toán của toàn nhà là một thanh công xôn thẳng đứng ngàm chặtvào đất có 20 khối lợng tập trung ứng với độ cao của các mức sàn.

Việc tính toán tần số dao động cho toàn nhà đợc thực hiện bởi chơng trìnhSAP 7.42 với mô hình tính toán là một thanh côngxôn có độ cứng bằng tổng thểcủa toàn nhà EI = 313,548.109 (kgm2)

Chọn tiết diện cho thanh côngxôn là:

Cột (T)

Vỏch, lừi (T)

Tường+kớnh (T)

Tổng khối lượng (T) Tầng hầm 0 261.94 172.07 157.82 232.06 823.88

( fL = 1,3: tra tiêu chuẩn 2737.1995)

+ Thành phần động của tải trọng gió WP đợc xác định theo công thức:

=

ε

Trang 30

1 2 1

.

Trang 31

Trang 32

Trang 33

d.Phân tảI trong gió vào khung trục 3

Tải trọng gió phân vào các khung tỷ lệ với độ cứng của khung Ta có tải trọnggió đợc phân phối cho khung thứ i là:

1

( )

Wi: tải trọng gió tác dụng lên khung thứ i

W : tải trọng gió tác dụng lên toàn nhà

EIi: độ cứng của khung thứ i

(EI)j:độ cứng của toàn nhà

* Gió tĩnh:

Wt (kG/m): tải trọng gió tác dụng vào các mức sàn đợc quy về lực phân

bố đều đặt tại mép sàn của phần công trình có độ cao z

Wt(K3) (kG/m): tải trọng gió phân bố tác dụng vào khung trục 3

Tần

Wt(K3)

(kG)

Wt (K3)(kG/m)Hầ

Trang 34

Trang 35

- Trờng hợp hoạt tải1,2 chất đều lệch tầng, lệch nhịp

- Tải trọng gió tĩnh + gió động theo các phơng Y, -Y

Các trờng hợp chất tải

Sơ đồ tĩnh tải tác dụng vào khung K3(T,T/m).

Trang 36

Trang 37

2.053 2.053

0.34 0.263

0.34 2.96 5.82 2.59 2.75

0.34

5.5 2.75 0.439

0.39

2.053 2.053

0.34 0.263

5.34

2.053 2.053

0.34 0.263

Trang 38

0.34

Sơ đồ gió trái tác dụng vào khung K3

Trang 39

1.401 1.401 1.388 1.368 1.359 1.343 1.324 1.298 1.279 1.253 1.234 1.218 1.189 1.154 1.135 1.099 1.07 1.016

0.799 0.956 5.534

Trang 40

0.799 0.956 5.534

Phơng pháp tính sử dụng chơng trình SAP2000 V10.01 để tìm nội lực.Kết quả nội lực tính toán xem phần phụ lục

Sơ đồ phần tử khung:

Định dạng
Số trang	143
Dung lượng	1,81 MB