Nghiên cứu và so sánh các phương án bố trí cột, vách cho một số nhà nhiều tầng (tt)

Ảnh hưởng của cách bố trí vị trí cột, vách đến độ cứng ngang tổng thể của công trình khi hệ lưới cột và tổng diện tích tiết diện các cột, vách không đổi.. SO SÁNH ĐỘ CỨNG NGANG CỦA CÔNG

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

TRẦN VĂN TÁM

NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT, VÁCH CHO MỘT SỐ NHÀ NHIỀU TẦNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

Hà Nội – 2014

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

TRẦN VĂN TÁM KHÓA 2012-2014

NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT, VÁCH CHO MỘT SỐ NHÀ NHIỀU TẦNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS VŨ NGỌC ANH

TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Hà Nội – 2014

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Học viên xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, Khoa Sau đại học, Bộ môn Kết cấu bê tông cốt thép và gạch đá, đặc biệt là thầy giáo TS Vũ Ngọc Anh và cô giáo TS Phùng Thị Hoài Hương đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ học viên hoàn thành Luận văn đúng thời hạn

Học viên xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Tin học ứng dụng - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, các đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ học viên, tạo điều kiện về thời gian để học viên hoàn thành luận văn đúng tiến

độ

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Văn Tám

Trang 5

- 106 -

MỤC LỤC

Trang Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các bảng, biểu

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU 1

Lí do chọn đề tài 1

Mục đích nghiên cứu: 1

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1

Giả thiết nghiên cứu: 2

Phương pháp nghiên cứu: 2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

NỘI DUNG 3

CHƯƠNG 1 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO NHÀ NHIỀU TẦNG VÀ GIẢI PHÁP PHỔ BIẾN CHO NHÀ CHUNG CƯ Ở VIỆT NAM HIỆN NAY 3

1.1 Hệ khung 3

1.2 Hệ vách cứng 4

1.3 Hệ khung - vách cứng 8

1.4 Hệ kết cấu khung đỡ vách cứng 11

1.5 Hệ lõi- hộp 12

1.6 Hệ khung - lõi 12

1.7 Lựa chọn kích thước dầm, cột, vách cho nhà nhiều tầng 13

1.7.1 Lựa chọn kích thước dầm 13

1.7.2 Lựa chọn kích thước cột 15

1.7.3 Lựa chọn và bố trí vách cứng 17

Trang 6

- 107 -

1.8 Giải pháp kết cấu phổ biến cho nhà chung cư ở Việt Nam

hiện nay 22

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CHỌN GIẢI PHÁP BỐ TRÍ CỘT, VÁCH CHO NHÀ NHIỀU TẦNG 24

2.1 Mối quan hệ giữa kiến trúc và kết cấu trong nhà nhiều tầng 24

2.2 Độ cứng công trình và các yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng công trình 29

2.3 Xác định số lượng hợp lí của cột, vách cứng trong kết cấu khung - vách 32

2.4 So sánh mômen quán tính tổng thể của các cột với công trình có mặt bằng hình vuông, bố trí lưới cột đều nhau và có tổng diện tích tiết diện cột không đổi 36

2.4.1 Trường hợp chia lưới 3 nhịp 39

2.4.6 Tổng hợp và so sánh kết quả các phương án 49

2.5 So sánh mômen quán tính của các cột cho công trình có mặt bằng hình chữ nhật, bố trí lưới cột đều nhau và có tổng diện tích tiết diện cột không đổi 49

2.5.1 Khảo sát các trường hợp chia lưới theo phương L đều nhau làm n bước cột, tổng diện tích tiết diện cột không đổi và bố trí chiều chịu lực của cột theo phương B1 50

2.5.2 Khảo sát các trường hợp chia lưới theo phương L đều nhau làm n bước cột, tổng diện tích tiết diện cột không đổi và bố trí chiều chịu lực của cột theo phương L 54

Trang 7

- 108 -

2.6 Phân tích kết quả của các cách bố trí cột cho công trình khi

lưới cột và kích thước tiết diện cột thay đổi mà tổng diện

tích tiết diện cột không đổi 55 2.7 Ảnh hưởng của cách bố trí vị trí cột, vách đến độ cứng ngang

tổng thể của công trình khi hệ lưới cột và tổng diện tích tiết

diện các cột, vách không đổi 56

CHƯƠNG 3 SO SÁNH ĐỘ CỨNG NGANG CỦA CÔNG TRÌNH THEO

CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT, VÁCH CHO MỘT SỐ NHÀ NHIỀU

TẦNG 58 3.1 So sánh độ cứng ngang theo các phương án bố trí cột, vách

cho công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 58 3.1.1 Giới thiệu công trình 58 3.1.2 Các phương án bố trí cột, vách cho công trình 58 3.1.3 Tính toán tổng diện tích tiết diện cột, vách của công

trình cho các phương án 63 3.1.4 So sánh chu kì dao động riêng và chuyển vị của công

trình theo các phương án bố trí cột, vách 64 3.2 So sánh độ cứng ngang theo các phương án bố trí cột, vách

cho công trình chung cư cao tầng Hạ Đình 78 3.2.1 Giới thiệu công trình 78 3.2.2 Các phương án bố trí cột, vách cho công trình 78 3.2.3 Tính toán tổng diện tích tiết diện cột, vách của công

trình cho các phương án 83 3.2.4 So sánh chu kì dao động riêng và chuyển vị của công

trình theo các phương án bố trí cột, vách 84 3.3 So sánh độ cứng ngang theo các phương án bố trí cột, vách

cho công trình Nhà Khách Quân Khu 3 93

Trang 8

- 109 -

3.3.1 Giới thiệu công trình 94

3.3.2 Các phương án bố trí cột, vách cho công trình 94

3.3.3 Tính toán tổng diện tích tiết diện cột, vách của công trình cho các phương án 98

3.3.4 So sánh chuyển vị của công trình theo các phương án bố trí cột, vách 99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104

1 Kết luận: 104

2 Kiến nghị: 105

Trang 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Số hiệu bảng Tên bảng Trang

Bảng 1.1 Giá trị giới hạn lớn nhất của tỉ lệ nén dọc trục cột khung

16 Bảng 1.2 Hệ số điều chỉnh năng lực chống động đất của cấu kiện 17 Bảng 1.3 Khoảng cách lớn nhất của vách cứng 17 Bảng 1.4 Tỷ số lực cắt của khung với tỷ số lực cắt của vách 21 Bảng 1.5 Số lượng và khoảng cách lưới cột một số chung cư 22 Bảng 2.1 Giá trị giới hạn H/B 25 Bảng 2.2 Những hình thái cơ bản bố trí mặt bằng nhà cao tầng kiểu

Bảng 2.4 Tổng hợp mômen quán tính và tiết diện cột theo các

phương án chia lưới đều nhau cho mặt bằng hình vuông 49 Bảng 2.5 Tổng hợp mômen quán tính và tiết diện cột theo các

phương án chia lưới đều nhau cho mặt bằng hình chữ

Bảng 2.6 Tổng hợp mômen quán tính và tiết diện cột theo các

phương án chia lưới đều nhau cho mặt bằng hình chữ

Bảng 3.1 Diện tích tiết diện cột, vách phương án 1 - Công trình

chung cư Tây Nam Kim Giang 63 Bảng 3.2 Diện tích tiết diện cột, vách phương án 2 - Công trình

chung cư Tây Nam Kim Giang 64 Bảng 3.3 Chu kì dao động riêng với phương án 1 khi tính gió động

- Công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 66 Bảng 3.4 Chu kì dao động riêng với phương án 2 khi tính gió động

- Công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 67

-1

Trang 10

Bảng 3.5 Tải trọng gió tĩnh quy về mức tầng - Công trình chung cư

Tây Nam Kim Giang Bảng 3.6 Tải trọng gió động phương án 1 - Công trình chung cư

Bảng 3.7 Tải trọng gió động phương án 2 - Công trình chung cư

Bảng 3.8 Chu kì dao động riêng với phương án 1 khi tính động đất

- Công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 70 Bảng 3.9 Chu kì dao động riêng với phương án 2 khi tính động đất

- Công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 71 Bảng 3.10 Tải trọng động đất phương án 1 - Công trình chung cư

Bảng 3.11 Tải trọng động đất phương án 2 - Công trình chung cư

Bảng 3.12 Chuyển vị tại mức tầng theo 2 phương án - Công trình

chung cư Tây Nam Kim Giang 73 Bảng 3.13 Diện tích tiết diện cột, vách phương án 1 - Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 74 Bảng 3.14 Diện tích tiết diện cột, vách phương án 2 - Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 83 Bảng 3.15 Chu kì dao động riêng với phương án 1 - Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 83 Bảng 3.16 Chu kì dao động riêng với phương án 2 - Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 85 Bảng 3.17 Tải trọng gió tĩnh quy về mức tầng - Công trình chung cư

Trang 11

chung cư cao tầng Hạ Đình 91 Bảng 3.23 Tiết diện cột theo 2 phương án - Công trình Nhà khách

Bảng 3.24 Tải trọng gió tác dụng lên công trình Nhà khách quân khu

Nhà khách quân khu 3 102

Trang 12

DANH MỤC HÌNH MINH HỌA

Số hiệu hình Tên hình Trang

Hình 1.1 Phân loại vách cứng 7 Hình 1.2 Biến dạng của hệ khung, hệ vách cứng và hệ khung - vách

Hình 1.3 Hệ kết cấu khung - lõi 13 Hình 2.1 Bố trí mặt bằng nhà làm việc kiểu hạt nhân 27 Hình 2.2 Ảnh hưởng của độ cứng dầm, cột tới độ cứng hệ khung 31 Hình 2.3 Sơ đồ chia lưới 3 nhịp đều nhau 39 Hình 2.4 Sơ đồ chia lưới 4 nhịp đều nhau 41 Hình 2.5 Sơ đồ chia lưới 5 nhịp đều nhau 43 Hình 2.6 Sơ đồ chia lưới 6 nhịp đều nhau 45 Hình 2.7 Sơ đồ chia lưới 7 nhịp đều nhau 47 Hình 2.8 Diện tích truyền tải ngang của khung 49 Hình 2.9 Ảnh hưởng của phân bố độ cứng các cấu kiện đến độ

Hình 3.1 Mặt bằng bố trí cột, vách phương án 1 - Công trình

chung cư Tây Nam Kim Giang 59 Hình 3.2 Mặt bằng kết cấu phương án 1 - Công trình chung cư Tây

Hình 3.3 Mặt bằng bố trí cột, vách phương án 2 - Công trình

chung cư Tây Nam Kim Giang 61 Hình 3.4 Mặt bằng kết cấu phương án 2 - Công trình chung cư Tây

Hình 3.5 Mô hình trên phần mềm phân tích kết cấu phương án 1 -

Công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 65 Hình 3.6 Mô hình trên phần mềm phân tích kết cấu phương án 2 -

Công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 66

Trang 13

Hình 3.7 Chuyển vị phương X theo 2 phương án - Công trình

chung cư Tây Nam Kim Giang 76 Hình 3.8 Chuyển vị phương Y theo 2 phương án - Công trình chung

cư Tây Nam Kim Giang 76 Hình 3.9 Chuyển vị xoay theo 2 phương án - Công trình chung cư

Hình 3.10 Mặt bằng bố trí lưới cột, vách phương án 1 -Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 79 Hình 3.11 Mặt bằng kết cấu phương án 1 -Công trình chung cư cao

chung cư cao tầng Hạ Đình 81 Hình 3.13 Mặt bằng kết cấu phương án 2 -Công trình chung cư cao

Hình 3.14 Mô hình kết cấu trên Etabs phương án 1 -Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 84 Hình 3.15 Mô hình kết cấu trên Etabs phương án 2 -Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 84 Hình 3.16 Chuyển vị phương X theo 2 phương án - Công trình

chung cư cao tầng Hạ Đình 92 Hình 3.17 Chuyển vị phương Y theo 2 phương án - Công trình chung

Hình 3.18 Chuyển vị xoay theo 2 phương án - Công trình chung cư

Nhà khách quân khu 3 95 Hình 3.20 Mặt bằng kết cấu phương án 1 -Công trình Nhà khách

Trang 14

Nhà khách quân khu 3

97

Hình 3.22 Mặt bằng kết cấu phương án 2 -Công trình Nhà khách

Hình 3.23 Mô hình kết cấu trên Etabs phương án 1 -Công trình Nhà

Hình 3.24 Mô hình kết cấu trên Etabs phương án 2 -Công trình Nhà

Hình 3.25 Chuyển vị phương X theo 2 phương án - Công trình Nhà

Hình 3.26 Chuyển vị phương Y theo 2 phương án - Công trình chung

Nhà khách quân khu 3 103

Trang 15

- 1 -

MỞ ĐẦU

Lí do chọn đề tài

Trong những năm gần đây tốc độ phát triển công nghiệp và đô thị hóa ở nước ta ngày càng nhanh, các công trình nhà nhiều tầng được xây dựng ngày càng nhiều Việc lựa chọn phương án bố trí cột, vách cho kết cấu nhà nhiều tầng là điều kiện tiên quyết ảnh hưởng đến độ cứng tổng thể, chuyển vị ngang của công trình cũng như hiệu quả kinh tế và hiệu quả sử dụng không gian kiến trúc cho công trình Với mỗi công trình nhà nhiều tầng từ khi lên phương án thiết kế kiến trúc đều cần đưa ra phương án bố trí cột, vách hợp lí Đề tài đi tìm hiểu các phương án bố trí cột, vách khác nhau cho một số công trình nhà nhiều tầng và so sánh, đánh giá

độ cứng từng công trình theo phương ngang với tổng diện tích tiết diện cột, vách của mỗi công trình là tương đương nhau

Mục đích nghiên cứu:

So sánh và đánh giá độ cứng tổng thể của công trình theo phương ngang với các phương án bố trí cột, vách khác nhau với tổng diện tích tiết diện cột, vách là tương đương nhau

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Một số công trình chung cư nhiều tầng ở Việt nam Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu về độ cứng tổng thể của hệ kết cấu theo

phương ngang, độ lớn của các tải trọng ngang như gió động, động đất và chuyển vị ngang của công trình theo từng phương án bố trí cột, vách khác nhau cho loại nhà

chung cư có số tầng từ 10 đến 35 tầng

Trang 16

- 2 -

Giả thiết nghiên cứu:

Công trình được phép điều chỉnh cách bố trí lưới cột và các tiết diện cột, tổng tĩnh tải và hoạt tải không thay đổi theo các phương án kết cấu khác nhau cho mỗi công trình cụ thể

Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu hồ sơ, thực địa

- Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu kết hợp với các bảng tính theo tiêu chuẩn Việt Nam để đưa ra kết quả phân tích về độ cứng tổng thể

- Tổng hợp và so sánh kết quả cho các phương án về độ cứng tổng thể

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Các kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo và hướng lựa chọn phương án khi thiết kế các công trình nhà nhiều tầng cho các đơn vị tư vấn thiết kế và sinh viên làm đồ án tốt nghiệp

Trang 17

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

Trang 18

- 104 -

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận:

Hiện nay giải pháp kết cấu phổ biến cho các công trình chung cư ở Việt Nam là

hệ khung - vách và hệ vách cứng, cách bố trí hệ lưới cột, vách cũng rất đa rạng, nhiều công trình bố trí lưới cột thưa, số lượng cột, vách ít với các cột, vách tiết diện lớn; cũng nhiều công trình bố trí lưới cột dày với nhiều cột, vách tiết diện nhỏ Đối với các công trình nhà nhiều tầng, khi số tầng càng tăng thì việc bố trí lưới cột thưa với số lượng cột, vách ít và tiết diện cột, vách lớn sẽ có độ cứng ngang lớn hơn khi bố trí lưới cột dày, nhiều cột và các cột có tiết diện nhỏ

Với cùng diện tích tiết diện như nhau thì bố trí nhiều cột sẽ có độ cứng nhỏ hơn

bố trí các vách cứng với lưới bố trí thưa hơn Công trình chung cư Tây Nam Kim Giang 2 tầng hầm và 33 tầng nổi với chiều cao đỉnh mái là 108,9m khi chuyển từ

bố trí nhiều cột thay bằng các vách cứng và bố trí thưa hơn với tổng diện tích tiết diện tương đương thì chuyển vị đỉnh của công trình giảm được 40%

Khi mặt bằng công trình cho phép nên bố trí hệ lưới cột biên dày và hệ lõi cứng lớn tạo thành hệ lõi - ống sẽ cho độ cứng ngang của công trình tăng lên rất hiệu quả Công trình chung cư cao tầng Hạ Đình 2 tầng hầm và 33 tầng nổi với chiều cao đỉnh mái là 108,9m khi chuyển vách cứng ngăn giữa 2 buồng thang máy ra ngoài và tăng kích thước vách cứng khu vực thang máy giữa nhà, bố trí lưới cột ngoài biên dày đã giảm được 44% giá trị chuyển vị đỉnh, khả năng chống chuyển

vị xoay tăng lên 6 lần trong khi tổng diện tích tiết diện cột, vách gần như không thay đổi

Với công trình thấp tầng thì ảnh hưởng của việc chia lưới cột là không đáng kể đến độ cứng ngang tổng thể của công trình khi tổng diện tích tiết diện các cột, vách

bố trí là tương đương nhau Công trình Nhà Khách Quân Khu 3 tại Thành Phố Hải Phòng với 11 tầng cao 36,9m khi giữ nguyên hệ lõi thang máy và 4 cột góc biên,

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	2,06 MB