PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU HEXAGRID TRONG NHÀ CAO TẦNG. LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Luận văn này đã nghiên cứu sự phản ứng của các hệ kết cấu dạng lưới lục giác và kết cấu dạng giàn lưới chịu tác động của tải trọng gió và động đất, với 21, 41, 61 tầng, được mô hình hóa

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HUY HOÀNG

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU HEXAGRID

TRONG NHÀ CAO TẦNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN ANH THIỆN

Đà Nẵng - Năm 2019

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin xam đoan Luận văn tốt nghiệp cao học ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp dưới đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

NGUYỄN HUY HOÀNG

Trang 3

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU HEXAGRID

TRONG NHÀ CAO TẦNG

Học viên: Nguyễn Huy Hoàng

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08, Khóa 33, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế thế giới và những tiến bộ của khoa học và công nghệ đã tạo ra một thời kỳ phát triển mới cho các tòa nhà cao tầng trên thế giới Kết cấu dạng lưới lục giác gần đây đã được sử dụng trong các tòa nhà cao tầng Kết cấu dạng này không chỉ mang lại hiệu quả thẩm mỹ kiến trúc mà còn có độ bền và độ cứng cao so với kết cấu khung truyền thống Luận văn này đã nghiên cứu sự phản ứng của các hệ kết cấu dạng lưới lục giác và kết cấu dạng giàn lưới chịu tác động của tải trọng gió và động đất, với 21, 41,

61 tầng, được mô hình hóa và phân tích bằng chương trình ETABS Các kết quả phân tích và thiết kế giữa hai hệ kết cấu này đã được so sánh và thảo luận như chu kỳ dao động, chuyển vị ngang, chuyển vị lệch tầng, và phân phối nội lực Nghiên cứu có thể giúp các nhà thiết kế kết cấu trong việc lựa chọn các hệ kết cấu phù hợp cho các tòa nhà cao tầng

Từ khóa – nhà cao tầng; kết cấu dạng lưới lục giác; kết cấu dạng giàn lưới; chuyển vị

ngang; nhà thiết kế kết cấu

BEHAVIOR OF HEXAGRID STRUCTURAL SYSTEMS IN TALL

BUILDINGS

Abstract: The fast growth of the world economy and advancements of science and technology have created a new development period for tall buildings worldwide Hexagrid structure has been recently used in high-rise buildings This structure brings not only architectural aesthetic efficiency but also high strength and stiffness, compared with traditional frame structures.This thesis investigated the response of hexagrid and diagrid structures under wind and earthquake loading Tall building models of horizontal hexagrid, vertical hexagrid and diagrid structures, with 21, 41, and 61 stories, were modeled and analyzed using the program ETABS The analysis and design results among these various structural systems were compared and discussed, in terms of vibration periods, lateral displacements, interstory drifts, and internal force distribution The study can help structural designers in selecting appropriate structural systems for tall buildings

Key words - tall building; hexagrid structure; diagrid structure; lateral displacement;

structural designer

Trang 4

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1

3 Đối tượng nghiên cứu 1

4 Phạm vi nghiên cứu 1

5 Phương pháp nghiên cứu 1

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài 1

7 Bố cục đề tài 1

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 3

1.1 KHÁI NIỆM VỀ NHÀ CAO TẦNG 3

1.1.1 Sự ra đời của nhà cao tầng 3

1.1.2 Định nghĩa và phân loại nhà cao tầng 3

1.1.3 Lịch sử phát triển nhà cao tầng 4

1.2 TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG 7

1.2.1 Tải trọng thẳng đứng 7

1.2.2 Tải trọng ngang 7

1.2.3 Các loại tải trọng khác 7

1.3 CÁC VẤN ĐỀ TRONG THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG 7

1.4 CÁC HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA NHÀ CAO TẦNG 8

1.4.1 Các hệ kết cấu cơ bản đối với nhà cao tầng 8

1.4.2 Các hệ kết cấu chịu lực đối với nhà cao tầng 9

CHƯƠNG 2 KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC TRONG NHÀ CAO TẦNG 15

2.1 GIỚI THIỆU KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC 15

2.2 CÁC KIỂU KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC 16

2.3 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC 17

2.3.1 Độ cứng ngang của kết cấu dạng lưới lục giác 19

Trang 5

2.3.2 Các thiết lập thông số phần tiết diện cho hai mô hình với số tầng 21, 41, 61:

24

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU TÁC ĐỘNG GIÓ VÀ ĐỘNG ĐẤT 25

2.4.1 Phương pháp tính toán công trình chịu tải gió tĩnh và gió động 25

2.4.2 Phân loại các phương pháp tính toán công trình chịu tác động động đất 25

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC VÀ PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU TRONG NHÀ CAO TẦNG 28

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 28

3.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH 28

3.2.1 Thông số mô hình của hệ Horizontal Hexagrid1(HH1) 28

3.2.2 Thông số mô hình của hệ Horizontal Hexagrid 2 (HH2) 30

3.2.3 Thông số mô hình của hệ Diagrid 32

3.2.4.Tải trọng tác dụng 34

3.3 MÔ HÌNH CÁC HỆ KẾT CẤU TRONG PHẦN MỀM ETABSV 9.7.4 35

3.4 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MÔ HÌNH KẾT CẤU THÉP DẠNG LỤC GIÁC VÀ KẾT CẤU THÉP DẠNG GIÀN LƯỚI 38

3.4.1 Chu kỳ dao động của hệ HH1, HH2 và Diagrid 39

3.4.2 Chuyển vị đỉnh và chuyển vị lệch tầng do tải động đất gây ra đối với hệ HH1, HH2 và Diagrid 39

3.4.3 Nội lực phân tích trong các hệ 44

KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tiết diện thanh xiên trong hai hệ kết cấu dạng lưới lục giác 21 tầng với góc

xiên 600 24

Bảng 2.2: Tiết diện thanh xiên trong hai hệ kết cấu dạng lưới lục giác 41 tầng với góc xiên 600 24

Bảng 2.3: Tiết diện thanh xiên trong hai hệ kết cấu dạng lưới lục giác 61 tầng với góc xiên 600 24

Bảng 3.1:Bảng tiết diện cột, dầm và thanh xiên của hệ HH1 với mô hình 21 tầng 29

Bảng 3.6: Bảng tiết diện cột, dầm và thanh xiên của hệ HH2 với mô hình 61 tầng 32

Bảng 3.7: Bảng tiết diện cột, dầm và thanh xiên của hệ Diagrid với mô hình 21 tầng 32 Bảng 3.8: Bảng tiết diện cột, dầm và thanh xiên của hệ Diagrid với mô hình 41 tầng 32 Bảng 3.9: Bảng tiết diện cột, dầm và thanh xiên của hệ Diagrid với mô hình 61 tầng 33 Bảng 3.10:Các giá trị chuyển vị đỉnh theo phương X của các hệ HH1,HH2, Diagrid 39

Bảng 3.11: Các giá trị chuyển vị đỉnh theo phương Y của các hệ HH1, HH2, Diagrid 40

Bảng 3.12: Các giá trị chuyển vị lệch tầng lớn nhất theo phương X hệ HH1, HH2, Diagrid 41

Bảng 3.13: Các giá trị chuyển vị lệch tầng lớn nhất theo phương Y hệ HH1, HH2, Diagrid 42

Trang 7

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Woolworth (241m) 5

Hình 1.2: Emprire State (344m) 5

Hình 1.3: Sears Tower – Chicago (442m) 5

Hình 1.4: Petronas Tower- Malaysia 5

Hình 1.5: Keangnam Ha Noi Landmark 6

Hình 1.6: Bitexco Financial Tower (262m) 6

Hình 1.7: Landmark 81 – Việt Nam 6

Hình 1.8: Burj Dubai Building (828m) 6

Hình 1.9: Sơ đồ tổ hợp các hệ chịu lực nhà cao tầng 8

Hình 1.10: Mô hình 3D Kết cấu thuần khung 9

Hình 1.11: Bố trí vách cứng trong mặt bằng 10

Hình 1.12 Bố trí vách cứng trong mặt bằng 11

Hình 1.13 Một số dạng vách cứng thường gặp 11

Hình 1.14 Kết cấu khung vách 12

Hình 1.15 Sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng Outrigger 13

Hình 1.16: Hearst Tower, New York 14

Hình 1.17: CCTV Tower 14

Hình 1.18: Sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng dạng ống 14

Hình 2.1: Sinosteel International Plaza 15

Hình 2.2: Al Bahar Towers (Abu Dhabi) 15

Hình 2.3: Hệ Horizontal Hexagrid (a), hệ Vertical Hexagrid (b), mặt bằng bố trí kết cấu của hai hệ 16

Hình 2.4: Mặt bằng kết cấu điển hình 17

Hình 2.5: Hệ Horizontal Hexagrid (HH1) 18

Hình 2.6: Hệ Horizontal Hexagrid (HH2) 18

Hình 2.7: Mô hình làm việc của kết dạng lưới lục giác điển hình 19

Hình 2.8: Mô hình làm việc khung giằng cổ điển 19

Hình 2.9: Đồ thị hàm số : y=sin2θcosθ 21

Hình 3.1: Mô hình kết cấu tầng điển hình 28

Hình 3.2: Mô hình hệ kết cấu dạng lưới lục giác HH1 29

Hình 3.3: Mô hình hệ kết cấu dạng lưới lục giác HH2 31

Hình 3.4: Mô hình hệ kết cấu dạng giàn lưới 33

Hình 3.5: Khung trục 1 điển hình từ tầng 1 đến tầng 6 hệ Diagrid 34

Trang 8

Hình 3.6: Khai báo vật liệu bê tông 35

Hình 3.7: Khai báo vật liệu thép 36

Hình 3.8 : Khai báo tiết diện dầm thép 36

Hình 3.9: Khai báo tiết diện thanh xiên 37

Hình 3.10 : Khai báo các trường hợp tải 37

Hình 3.11: Tổ hợp tải trọng 38

Hình 3.12: Các dạng dao động của hệ kết cấu Hexagrid với góc xiên 600 38

Hình 3.13 : Biểu đồ chu kỳ dao động của các hệ HH1, HH2, Diagrid với góc xiên 600 39

Hình 3.14 : Biểu đồ chuyển vị đỉnh theo phương X của các hệ HH1, HH2, Diagrid 39

Hình 3.15 : Biểu đồ chuyển vị đỉnh theo phương Y của các hệ HH1, HH2, Diagrid 40

Hình 3.16: Biểu đồ chuyển vị lệch tầng của các hệ HH1, HH2, Diagrid góc xiên 600 (21 tầng) 41

Hình 3.22 : Lực dọc và moment khung trục 1 hệ HH1 với góc xiên 600 44

Hình 3.23 : Lực dọc và moment khung trục1 hệ HH2 với góc xiên 600 45

Hình 3.24 : Lực dọc và moment khung trục 1 hệ Diagrid với góc xiên 600 45

Hình 3.25: Biểu đồ lực dọc trục của khung trục 1 hệ HH1, HH2, Diagrid với góc 600 46

Hình 3.26 : Biểu đồ lực dọc trục của khung trục 1 hệ HH1, HH2, Diagrid với góc 600 46

Hình 3.27 : Biểu đồ moment khung trục 1 hệ HH1, HH2, Diagrid với góc 600 47

Hình 3.28: Biểu đồ moment dầm biên khung trục 1 hệ HH1, HH2, Diagrid với góc 600 47

Trang 9

Hình 3.29: Biểu đồ lực cắt dầm biên khung trục 1 hệ HH1, HH2, Diagrid với góc

600 48Hình 3.30: Biểu đồ tổng khối lượng thép dầm biên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 48Hình 3.31 : Biểu đồ lực dọc trong hệ thanh xiên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 49Hình 3.32 : Biểu đồ moment trong hệ thanh xiên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 49Hình 3.33 : Biểu đồ lực cắt trong hệ thanh xiên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 50Hình 3.34 : Biểu đồ lực dọc trong hệ thanh xiên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 50Hình 3.35 : Biểu đồ moment trong hệ thanh xiên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 51Hình 3.36 : Biểu đồ lực cắt trong hệ thanh xiên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 51Hình 3.37: Biểu đồ tổng khối lượng thép thanh xiên khung trục 1 hệ HH1, HH2,

Diagrid với góc 600 52Hình 3.38: Biểu đồ tổng khối lượng thép khung trục 1 hệ HH1, HH2, Diagrid với

góc 600 53Hình 3.39: Biểu đồ tổng khối lượng thép khung trục 1 hệ HH1, HH2, Diagrid với

góc 600 53

Trang 10

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

- Để giải quyết vấn đề sử dụng không gian sống trong các thành phố lớn với mật độ dân số đông thì các tòa cao ốc là một trong những giải pháp kiến trúc tối ưu hiện nay.Thực tế tại các thành phố lớn của nước ta đang ngày càng nhiều nhà cao tầng được xây dựng về cả số lượng cũng như quy mô

- Sự phát triển của kết cấu công trình cao tầng từ hệ khung thông thường sang kết cấu dạng ống như một nhu cầu tất yếu nhằm đáp ứng các yêu cầu về mặt ý tưởng thiết

kế kiến trúc Trong đó hệ kết cấu dạng lưới lục giác (Hexagrid Structure) trong nhà cao tầng không những thỏa mãn những yêu cầu khắt khe về mặt thẩm mỹ kiến trúc mà còn đảm bảo cho công trình chịu được các lực theo phương ngang rất lớn (tải gió và động đất) Đây là kiểu kết cấu mới ít được sử dụng do các nghiên cứu về sự làm việc

của kết cấu cao tầng dạng này chưa nhiều Vậy nên đề tài “Phân tích ứng xử của hệ

kết cấu Hexagrid trong nhà cao tầng”có ý nghĩa thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Ứng xử của nhà cao tầng kết cấu thép với hệ lưới lục giác (Hexagrid Structure) và

so sánh với nhà cao tầng của hệ kết cấu thép dạng giàn lưới (Diagrid Structure)

3.Đối tượng nghiên cứu

- Nhà cao tầng kết cấu thép với hệ lưới lục giác

4 Phạm vi nghiên cứu

- Ứng xử của nhà cao tầng kết cấu thép với hệ lưới lục giác chịu tải trọng gió và động đất

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết: Phân tích sự làm việc của hệ lưới lục giác trong nhà cao tầng

- Phương pháp mô phỏng: Sử dụng phần mềm ETABS để mô phỏng và phân tích ứng xử của hệ kết cấu nhà cao tầng có sử dụng hệ lưới lục giác

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài

- Nội dung nghiên cứu có tính ứng dụng thực tiễn trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng

- Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên chuyên ngành xây dựng và các đơn vị tư vấn thiết kế xây dựng

7 Bố cục đề tài

Chương 1: Khái quát về kết cấu nhà cao tầng

1.1 Khái niệm về nhà cao tầng

1.2 Tải trọng và tác động

1.3 Các vấn đề trong thiết kế nhà cao tầng

1.4 Các hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng

Trang 11

Chương 2: Kết cấu dạng lưới lục giác trong nhà cao tầng

2.1 Giới thiệu kết cấu dạng lưới lục giác

2.2 Các kiểu kết cấu dạng lưới lục giác

2.3 Phương pháp thiết kế sơ bộ hệ kết cấu dạng lưới lục giác

2.4 Các phương pháp tính toán công trình chịu tác động gió và động đất

Chương 3: Mô hình hóa kết cấu dạng lưới lục giác và phân tích ứng xử của

hệ kết cấu trong nhà cao tầng

3.1 Giới thiệu chung

3.2 Xây dựng mô hình phân tích

3.3 Kết quả phân tích mô hình kết cấu thép dạng lục giác và kết cấu thép dạng giàn lưới

Kết luận

Trang 12

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

1.1 KHÁI NIỆM VỀ NHÀ CAO TẦNG

1.1.1 Sự ra đời của nhà cao tầng

Nền văn minh của loài người trong những thế kỷ gần đây đang phát triển với tốc

độ ngày càng nhanh trên mọi lĩnh vực Trong đó khoa học công nghệ là một lĩnh vực

có thể nhìn thấy được sự phát triển vượt bậc của nó đối với đời sống hàng ngày Điển hình là trong lĩnh vực xây dựng, kiến trúc Ở các thành phố phát triển, chúng ta có thể

dễ dàng nhận thấy sự mọc lên của nhiều tòa nhà cao tầng có kiến trúc hiện đại

Và thường độ cao của chúng luôn có xu hướng ngày một cao hơn nhằm đáp ứng với mật độ dân số cao, trong khi đó thì đất xây dựng lại thiếu trầm trọng làm giá đất tăng lên Ngoài ra, nó còn tác động mạnh mẽ đến nền kinh tế thông qua việc mua bán giao dịch tại các văn phòng công ty, trung tâm thương mại dịch vụ, giảm các chi phí vận hành, đi lại…Điều này đã thúc đẩy sự hình thành và phát triển của nhà cao tầng [1]

1.1.2 Định nghĩa và phân loại nhà cao tầng

a) Định nghĩa:

Có thể định nghĩa về nhà cao tầng như sau: Một công trình được xem là nhà cao tầng nếu chiều cao của nó quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với nhà thông thường [4]

+ Phân loại theo hình dạng:

- Nhà tháp: mặt bằng hình tròn, tam giác,vuông, đa giác đều cạnh trong đó giao thông theo phương đứng tập trung vào một khu vực duy nhất

- Nhà dạng thanh: mặt bằng chữ nhật, trong đó có nhiều đơn vị giao thông theo phương thẳng đứng [1]

+ Phân loại theo chiều cao nhà:

- Nhà cao tầng loại 1: 09 - 16 tầng (cao nhất 50m)

- Nhà cao tầng loại 4: 40 tầng trở lên (nhà siêu cao tầng) [1]

+ Phân loại theo vật liệu cơ bản dùng để thi công kết cấu chịu lực:

Trang 13

- Nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép

- Nhà cao tầng bằng thép

- Nhà cao tầng có kết cấu tổ hợp bằng bê tông cốt thép và thép[1]

Đối với nhà thấp tầng thiết kế kiến trúc có vai trò quan trọng hơn thiết kế kết cấu, còn trong nhà cao tầng thì thiết kế kiến trúc và thiết kế kết cấu đóng vai trò quan trọng như nhau vì nó quyết định đến khả năng chịu lực, sự bền vững, ổn định cho công trình

Vì vậy bài toán đặt ra cho các kỹ sư kết cấu hiện nay là làm sao cho các tòa nhà ngày

càng cao hơn, nhẹ hơn và mảnh hơn so với những công trình trong quá khứ

1.1.3 Lịch sử phát triển nhà cao tầng

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc khoa học công nghệ ở nhiều lĩnh vực (công nghệ thông tin…công nghệ xây dựng) đã góp phần thúc đẩy việc xây dựng các công trình siêu cao tầng Ngay ở thế kỷ XX trên thế giới đã xuất hiện nhiều nhà cao tầng như ở Mỹ: Woolworth (241m), Chrysler (319m), Emprire State Building cao 344

m (102 tầng), World Trade Center (381m).Trong khi đó ở khu vực châu Á xu hướng xây dựng nhà cao tầng cũng bắt đầu sôi động từ những năm 1970 nổi bật là Petronas Tower Malaysia cao 450m (95 tầng), Burj Dubai Building cao 828m (168 tầng)

Bắt kịp với xu thế của thế giới ở Việt Nam những năm trở lại đây số lượng nhà cao tăng lên rất nhiều: Vietcombank Tower 22 tầng, Hanoi Tower 25 tầng, khách sạn Hanoi Melia Hotel 22 tầng, Keangnam Hanoi Landmark Tower 346m (72 tầng), Trung

tâm tài chính Bitexco 262m (68 tầng), Landmark 81 461.3m (81 tầng)…(Hình 1.1÷1.8)

Đi kèm với việc phát triển của nhà cao tầng thì các hệ kết cấu chịu lực có khả năng chịu tải trọng theo phương ngang ngày càng được cải tiến mạnh mẽ để đáp ứng với nhu cầu xây dựng

Trang 14

Hình 1.1: Woolworth (241m) Hình 1.2: Emprire State (344m)

Hình 1.3: Sears Tower – Chicago (442m) Hình 1.4: Petronas Tower- Malaysia

(452m)

Trang 15

Hình 1.5: Keangnam Ha Noi Landmark Hình 1.6: Bitexco Financial Tower (262m) (346m)

Hình 1.7: Landmark 81 – Việt Nam Hình 1.8: Burj Dubai Building (828m) (461.3m)

Trang 16

- Tải trọng gió do tác động của khí hậu và thời tiết thay đổi theo thời gian, độ cao,

và địa điểm dưới dạng áp lực trên các mặt hứng gió hoặc hút gió của ngôi nhà

- Tải trọng động đất là một trong những tải trọng đặc biệt, là các lực quán tính phát sinh trong công trình khi nền đất chuyển động.Tải trọng động đất có thể tác động đồng thời theo phương thẳng đứng và phương ngang.Trong tính toán kết cấu nhà cao tầng thường chỉ xét tới tác động ngang của tải trọng động đất

1.2.3 Các loại tải trọng khác

- Tác động do co ngót, từ biến của bêtông

- Tác động do ảnh hưởng của sự lún không đều

- Tác động do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm môi trường

- Tác động do các sai lệch khi thi công, do thi công các công trình lân cận

- Tác động do khai thác khoáng sản, nước ngầm dưới nhà

Ngoài ra còn các tải trọng đặc biệt khác phát sinh do hoạt động của con người như hoả hoạn, cháy nổ, máy móc, thiết bị va đập vào công trình

1.3 CÁC VẤN ĐỀ TRONG THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG

Khi thiết kế nhà cao tầng cần đảm bảo các vấn đề sau:

- Giải pháp kiến trúc: sự sáng tạo và biến đổi hình dạng công trình, xác định qua các kích thước hình dạng mặt bằng, hình dạng trên chiều cao đồng thời đã tác động trực tiếp đến việc lựa chọn hệ kết cấu chịu tải của nó (bao gồm cả vị trí thiết kế, loại cấu kiện chịu tải và vật liệu sử dụng) Khả năng chịu lực của nhà cao tầng dưới tác động của tải trọng ngang về cơ bản được quyết định bởi giải pháp kiến trúc

- Yếu tố hình khối nhà: đơn giản, đều đặn, đối xứng và liên tục

- Tải trọng: Tải trọng ngang (tải gió, động đất) là yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng, nó quyết định nội lực và chuyển vị công trình

- Hạn chế chuyển vị ngang: Nếu chuyển vị ngang lớn sẽ làm tăng giá trị các nội lực do độ lệch tâm tăng theo, có thể làm hư hỏng các bộ phận phi kết cấu (tường), làm tăng dao động ngôi nhà, khiến cho con người cảm giác khó chịu và hoảng sợ, có thể làm mất ổn định tổng thể công trình Chuyển vị ngang không được vượt quá giới hạn cho phép theo các tiêu chuẩn thiết kế của nhà cao tầng

- Nhà cao tầng phải có khả năng kháng chấn cao (chống động đất): không hư hại khi động đất nhẹ, hư hại các bộ phận không quan trọng khi động đất vừa, có thể hư hại nhưng không sụp đổ khi động đất mạnh

Trang 17

- Kết cấu chịu lực theo phương đứng và phương ngang phải chọn và bố trí sao cho hợp lý (khung, vách, lõi cứng) và có khả năng hấp thụ, tiêu tán năng lượng khi động đất xảy ra, kết cấu có thể duy trì sức chịu tải mà không bị sụp đổ

- Giảm trọng lượng bản thân có ý nghĩa quan trọng đối với nhà cao tầng: giảm tải trọng truyền xuống móng, giảm lực động đất, giảm giá thành đồng thời tăng độ an toàn

và thời gian sử dụng cho công trình

- Có khả năng chịu lửa cao, thoát hiểm an toàn, có độ bền, tuổi thọ cao

- Móng phải phù hợp

1.4 CÁC HỆ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA NHÀ CAO TẦNG

1.4.1 Các hệ kết cấu cơ bản đối với nhà cao tầng

a) Các cấu kiện cơ bản trong nhà cao tầng:

- Cấu kiện dạng thanh: cột, dầm

- Cấu kiện phẳng: tường đặc, tấm sàn, tấm có lỗ

- Cấu kiện không gian: lõi cứng, lưới hộp, dưới tác động của tải trọng, hệ không gian này làm việc như một hệ kết cấu độc lập

b) Các hệ kết cấu cơ bản trong nhà cao tầng:

- Kết cấu khung + vách +lõi

Việc chọn hệ kết cấu dạng này hay dạng khác phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình, công năng sử dụng, chiều cao nhà và độ lớn của tải ngang (gió, động đất)

Hình 1.9: Sơ đồ tổ hợp các hệ chịu lực nhà cao tầng

Trang 18

1.4.2 Các hệ kết cấu chịu lực đối với nhà cao tầng

a) Hệ kết cấu thuần khung:

Kết cấu bao gồm hệ thống cột và dầm liên kết cứng tại các nút, nhiều khung phẳng tạo thành khung không gian vừa chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang Kết cấu thuần khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sử dụng công trình

Đối với hệ kết cấu này có sơ đồ làm việc rõ ràng, nhưng độ cứng theo phương ngang tương đối nhỏ, khả năng chịu cắt phương ngang kém, năng lực chống lại tác động của tải ngang kém khi chiều cao công trình lớn [4]

Chiều cao tối đa của nhà khi sử dụng kết cấu thuần khung phụ thuộc vào tải trọng ngang (gió 15 tầng hay động đất:10 tầng), còn phụ thuộc vào số nhịp, độ lớn các nhịp

và tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng nhà [4]

Khi tính toán, chọn mô hình tính toán khung – sàn kết hợp: với giả thiết bản sàn tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của nó [4]

Các nội lực trong cột bao gồm: lực dọc, lực cắt, moment uốn theo hai phương, moment xoắn

Hình 1.10: Mô hình 3D Kết cấu thuần khung [4]

Trang 19

b) Hệ kết cấu vách chịu lực:

Kết cấu là một hệ thống vách vừa chịu tải đứng vừa chịu tải ngang, đồng thời làm

cả nhiệm vụ vách ngăn các phòng.Vách cứng (BTCT) trong nhà cao tầng phải bố trí suốt từ móng đến mái, đồng trục (vách cứng có khả năng chịu cắt và chịu uốn tốt) Hệ kết cấu này là tổ hợp các vách phẳng, phải được bố trí theo hai phương

Trong mặt bằng nhà, hạn chế việc bố trí các vách cứng tập trung ở trọng tâm nhà

do khả năng chống xoắn kém, tốt nhất nên bố trí các vách cứng dọc theo chu vi nhà vì thế nhà có khả năng chống xoắn tốt hơn và chịu tải cả hai phương

Hình 1.11: Bố trí vách cứng trong mặt bằng [4]

a) Nhà không có khả năng chống xoắn b) Nhà có khả năng chống xoắn tốt hơn Vách cứng liên tục không khoét lỗ gọi là vách đặc.Trong nhà thường chỉ có một số

ít là vách đặc, còn lại là vách bị khoét lỗ dành cho các cửa đi và cửa sổ Kết cấu vách cứng có những đặc điểm cơ bản sau [4]:

+ Kết cấu vách cứng đổ tại chỗ có tính liền khối tốt, độ cứng theo phương ngang lớn, kết hợp với bản sàn tạo thành kết cấu hộp nhiều ngăn có khả năng chịu tải lớn, đặc biệt là khả năng chịu tải ngang (tải động đất)

+ Loại kết cấu này có khoảng không gian nhỏ nên chỉ phù hợp với các công trình nhà ở

+ Kết cấu vách cứng được xem như là một tấm phẳng chỉ chịu lực trong mặt phẳng bản thân, không chịu lực ngoài mặt phẳng đó Do đó cần phải bố trí vách cứng theo cả hai phương

+ Cách bố trí vách cứng sao cho công trình có khả năng chống xoắn cao khi chịu tải ngang

+ Vách cứng được xem như một công xôn ngàm với móng và chịu uốn trong mặt phẳng của nó Nội lực trong vách bao gồm: lực dọc, mô men uốn và lực cắt trong mặt phẳng vách

Trang 20

c) Hệ kết cấu lõi:

Đối với một số công trình cần có không gian rộng với việc bố trí mặt bằng đa dạng, để đáp ứng yêu cầu này cần tạo một hệ chịu lực bằng các vách cứng theo các phương liên kết lại với nhau gọi là lõi cứng Kết cấu vừa chịu tải đứng vừa chịu tải ngang

Một ngôi nhà có thể có một hoặc nhiều lõi cứng, nếu chỉ có một lõi cứng thường được bố trí ở trung tâm, nếu có nhiều lõi cứng thì các lõi được đặt xa nhau và nên bố trí đối xứng trên mặt bằng không nên bố trí lõi cứng lệch một bên Các lõi cứng phải

bố trí sao cho tâm độ cứng của chúng trùng với trọng tâm nhà để tránh công trình bị xoắn khi dao động [4]

Lõi cứng có tiết diện kín hoặc hở, thường gặp là tiết diện nửa hở do có khoét lỗ cửa Lõi cứng làm việc như một thanh công xôn ngàm với móng, nội lực bao gồm: lực dọc, mô men theo hai phương, lực cắt theo hai phương và cả mô men xoắn.Bản sàn tựa lên các lõi cứng đó hoặc sàn tựa lên các dầm lớn liên kết với lõi cứng [4]

Trang 21

Hình 1.14.Kết cấu khung vách [4]

e) Kết cấu nhà cao tầng Outrigger:

Kết cấu bao gồm lõi cứng đặt ở giữa, các cột bố trí xung quanh chu vi Cột làm

việc chung với lõi cứng thông qua các dầm cứng nằm ngang (Hình 1.15) [1]

Các dầm cứng nằm ngang do có độ cứng rất lớn (thường có chiều cao khoảng 1÷2 tầng nhà) nên có khả năng đảm bảo cho cột và lõi làm việc đồng thời Lúc này hệ kết cấu làm việc như dầm công xôn tổ hợp khi chịu lực ngang, các cột phía đón gió chịu kéo và các cột phía khuất gió chịu nén cho nên hệ cứng hơn nhiều so với kết cấu lõi Kiểu nhà này có thể đạt đến 70 tầng hoặc cao hơn [1]

Trang 22

Hình 1.15 Sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng Outrigger [1]

f) Kết cấu nhà cao tầng dạng ống:

Ban đầu được sử dụng hạn chế trong một số công trình chuyên biệt như tháp nước Sukhov ở Nga, khu triển lãm thương mại MyZeiL ở Đức.Tuy nhiên gần đây nó được sử dụng khá nhiều trong các công trình nhà thép siêu cao tầng nhờ khả năng chịu lực theo phương ngang rất lớn và thẩm mỹ cao, một số công trình nhà cao tầng tiêu biểu như tòa nhà Hearst Tower ở New York, tòa tháp CCTV Tower (Trung Quốc)

(Hình 1.16÷Hình 1.17)

Trong kết cấu hệ này, người ta bố trí lưới cột rất dày ở chu vi nhà Lưới cột này

kết hợp với dầm có độ cứng lớn tạo ra miếng cứng kiểu khung (Hình 1.18) [1]

Các tấm khung cứng quanh chu vi tạo nên một tiết diện ống (tube) Ống này sẽ chịu hoàn toàn tải ngang, các cột bố trí bên trong thì chịu tải đứng Khi chịu tải ngang các khung song song với hướng gió đóng vai trò là bụng của tiết diện ống, các khung vuông góc đóng vai trò là cánh [1]

Kiểu nhà này có khả năng chịu tải ngang lớn, chiều cao lên đến 100 tầng, kiến trúc đẹp, không gian bên trong dễ bố trí, thuận lợi cho thi công vì các tầng lặp lại giống nhau.Tuy vậy có một nhược điểm là các cột ở góc bị tập trung ứng suất lớn Một

số kiểu kết cấu dạng ống: kiểu ống lồng lồng ống hoặc các ống chập vào nhau thì ta có kết cấu ống bó [1]

Trang 23

Hình 1.16: Hearst Tower, New York Hình 1.17:CCTV Tower

Hình 1.18: Sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng dạng ống [1]

Trang 24

CHƯƠNG 2 KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC TRONG NHÀ CAO TẦNG

2.1 GIỚI THIỆU KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC

Những năm gần đây, những tòa nhà cao tầng với kiểu kết cấu dạng ống lưới ngày càng phổ biến.Với kết cấu dạng này không chỉ thỏa mãn những yêu cầu khắt khe về các giá trị thẩm mỹ kiến trúc, độ tiện nghi, ánh sáng…mà còn có khả năng đáp ứng

cao về khả năng chịu lực, làm giảm khối lượng công trình, giá trị kinh tế cao

Hệ kết cấu dạng lưới lục giác (Hexagrid Structure) được lấy ý tưởng từ việc xây dựng tổ của đàn ong trong tự nhiên, nó được xem như một hệ kết cấu mới của kiểu kết cấu dạng ống lưới phối hợp một cách hài hoà giữa kiến trúc và kết cấu Các công trình tiêu biểu tháp Al Bahar Towers (Abu Dhabi), Sinosteel International Plaza Thiên Tân (Trung Quốc) Trong nghiên cứu này ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu ứng xử của hệ này đối với nhà cao tầng và đưa ra các so sánh với hệ kết cấu dạng giàn lưới (Diagrid

Structure)

Hình 2.1: Sinosteel International Plaza Hình 2.2: Al Bahar Towers (Abu Dhabi) Thiên Tân, (Trung Quốc)

Trang 25

2.2 CÁC KIỂU KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC

Mỗi cấu trúc lưới lục giác bên ngoài công trình (cell) được tạo nên bởi các thanh xiên liên kết với các thanh ngang tạo thành hình lục giác Có thể chia chiều cao công trình thành các module giống nhau Số tầng n trong mỗi module sẽ được quyết định bởi sự thay đổi góc xiên Các module liên kết với nhau theo hai phương đứng và

ngang chu vi công trình tạo thành một hệ kết cấu dạng lưới lục giác

Khi làm việc, hệ lưới bố trí xung quanh công trình mô phỏng một tiết diện dầm dạng ống lưới Ngoài việc chịu tải trọng thẳng đứng theo các trường hợp tĩnh tải, hoạt

tải và tải trọng bản thân, hệ còn tiếp nhận hoàn toàn tải trọng ngang (gió và động đất)

Hệ kết dạng lưới lục giác có hai kiểu chính đó là: dạng lưới lục giác nằm ngang

(Horizontal Hexagrid) và dạng lưới lục giác thẳng đứng (Vertical Hexagrid) (xem Hình 2.3)

Hình 2.3: Hệ Horizontal Hexagrid (a), hệ Vertical Hexagrid (b), mặt bằng bố trí

kết cấu của hai hệ[10]

Trang 26

2.3 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC

Để tiến hành phân tích ứng xử của hệ kết cấu dạng lưới lục giác ta tiến hành chọn kiểu xây dựng hệ theo dạng lưới lục giác nằm ngang (Horizontal Hexagrid) với hai

kiểu bố trí khác nhau: kiểu bố trí đều (HH1) và kiểu bố trí so le (HH2) (xem Hình 2.4, Hình2.5, Hình 2.6)

Hình 2.4: Mặt bằng kết cấu điển hình

Trang 27

Hình 2.5: Hệ Horizontal Hexagrid (HH1)

Hình 2.6: Hệ Horizontal Hexagrid (HH2)

Trang 28

Theo sự làm việc của tiết diện dầm dạng ống, khi có tác dụng của tải trọng ngang, các hệ lưới lục giác vuông góc với phương chịu lực của tải trọng gọi là cánh của tiết diện, các hệ lưới song song với phương lực của tải trọng liên kết với hai cánh thì đóng

vai trò là bụng của tiết diện (xem Hình 2.7) Các cột trong nếu có chỉ đóng vai trò chịu

tải đứng theo diện chịu tải của nó

Hình 2.7: Mô hình làm việc của kết dạng lưới lục giác điển hình [9]

Liên kết giữa các thanh xiên và các thanh ngang được liên kết với nhau bằng liên kết khớp, vì vậy khả năng chịu lực cắt theo phương ngang và moment được thực hiện bởi lực dọc trục trong các thanh của hệ

2.3.1 Độ cứng ngang của kết cấu dạng lưới lục giác

a) Sự ảnh hưởng của góc xiên đối với khả năng làm việc của thanh xiên trong hệ kết cấu khung giằng cổ điển:

Xét một khung giằng cổ điển với hệ thanh bụng như hình 2.8:

Hình 2.8: Mô hình làm việc khung giằng cổ điển [11]

Trang 29

Với tác dụng của tải trọng ngang và moment, khung sẽ bị biến dạng bởi các thanh bụng chịu lực toàn bộ lực cắt V gây ra biến dạng trượt, và các thanh đứng chịu biến dạng dọc trục do momen M gây ra

Gọi Fd là lực dọc trong thanh xiên thì ta có công thức sau [1]:

(2.4)

Với : DT A E sin2 cosd d

Ta nhận thấy Ad và Ed là hằng số nên khả năng chống cắt đạt hiệu quả cao nhất là khi đồ thị hàm số y=sin2θcosθ có giá trị cực đại Theo đồ thị y=sin2θcosθ được biểu

diễn (xem Hình 2.9) cho ta biết góc để hàm đạt giá trị lớn nhất là khoảng 350[11] Với hệ khung giằng cổ điển, thì các lực dọc trục ở các thanh đứng gây ra các biến dạng uốn Còn đối với, hệ kết cấu dạng lưới lục giác thì các lực dọc trục trong các thanh xiên lại gây ra biến dạng uốn Góc làm việc của các thanh đứng cho độ cứng chống uốn lớn nhất là 900 và góc làm việc của các thanh giằng chéo để cho độ cứng chống trượt lớn nhất là 350 Vì vậy góc θ tối ưu của các thanh xiên của hệ kết cấu dạng lưới lục giác sẽ nằm trong khoảng từ 350 đến 900

Trang 30

Hình 2.9:Đồ thị hàm số : y=sin2θcosθ [11]

b) Độ cứng chống cắt và độ cứng chống uốn của hệ kết cấu dạng lưới lục giác :

Lực cắt V và moment uốn M được biểu diễn thông qua chuyển vị ngang và góc xoay ∆u và ∆β [13]:

Trang 31

Ad,w là diện tích thanh xiên ở một bản bụng

Ad,f là diện tích mặt cắt ngang của thanh xiên ở một bản cánh

Ac,f là diện tích mặt cắt ngang của thanh đứng ở một bản cánh

nd,w Số thanh xiên trong một bản bụng

nc,f Số thanh đứng trong một bản cánh

nd,f Số thanh xiên trong một bản cánh

εd,w Biến dạng của thanh xiên trong một bản bụng

εd,f, εc,f Biến dạng của thanh đứng và thanh xiên trong một bản cánh

B Bề rộng của công trình

Lc Chiều dài của thanh đứng

Ld Chiều dài của thanh xiên

Trang 32

Với f, được thể hiện là tỷ số giữa biến dạng của bản bụng do lực cắt V gây ra và biến dạng của bản cảnh do M gây ra.Theo kinh nghiệm f =0.5 ÷1 tùy thuộc vào tỷ số H/B [1]

Trong phạm vi luận văn ta xét đến hệ horizontal Hexagrid nên các thanh đứng ở bản cánh trùng với dầm bên ngoài chu vi công trình vì vậy ta chỉ xét đến các thanh xiên của hệ Khi thay các độ cứng vào ta có các biểu thức tính toán sơ bộ diện tích cho thanh bụng và thanh cánh:

d d

sin2

lực 83 daN/m2 dạng địa hình A có hệ số k(z) thay đổi theo chiều cao

Giá trị áp lực gió tính toán lấy tại chiều cao trung bình H/2 là:W = 1,2.W0.c.k

Trang 33

Lực phân bố đều lên nhà: W = w.B

Mômen đáy công trình:M=q.H2

/2 Lực cắt đáy: V=q.H

Từ (2.22), (2.23), (2.24), (2.25) ta thiết lập thông số phần tiết diện cho hai mô hình với số tầng 21, 41, 61 nhằm đánh giá ứng xử của hệ Hexagrid theo độ cao tăng

Trang 34

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHỊU TÁC ĐỘNG GIÓ VÀ ĐỘNG ĐẤT

2.4.1 Phương pháp tính toán công trình chịu tải gió tĩnh và gió động

- Đối với gió tĩnh:

Xác định theo công thức W ttheo TCVN 2737-1995:

W =1,2.W0.c.k (kG/m)

Trong đó:

W0: Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng

c : Hệ số khí động (Phía đón gió c = +0.8, phía khuất gió c =-0.6)

k : Hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình

- Đối với gió động:

+ Công trình có tần số dao động riêng cơ bản thứ s, thỏa mãn bất đẳng thức:

Mj : Khối lượng tập trung của phần công trình thứ j

: Hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i, không thứ nguyên, phụ thuộc vào thông số và độ giảm lôga của dao động

: hệ số độ tin cậy của tải gió, lấy bằng 1.2

W0 : Giá trị của áp lực gió

fi: Tần số dao động riêng thứ I ( Hz)

2.4.2 Phân loại các phương pháp tính toán công trình chịu tác động động đất

a) Phân loại theo tính chất tác động động đất lên công trình:

- Các phương pháp tính toán tĩnh:

+ Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương

+ Phương pháp tĩnh phi tuyến (push over)

Trang 35

- Các phương pháp tính toán động:

+ Phương pháp phổ phản ứng

+ Phương pháp phân tích dạng chính

- Phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động[1]

b) Phân loại theo các đặc tính làm việc của hệ kết cấu chịu lực của công trình xây dựng:

- Các phương pháp tính toán đàn hồi:

+ Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương

+ Phương pháp phổ phản ứng

- Các phương pháp tính toán phi tuyến:

+ Phương pháp tĩnh phi tuyến (push over)

+ Phương pháp tích phân trực tiếp phương trình chuyển động[1]

Trong khuôn khổ luận văn chỉ đề cập đến phương pháp tính toán đàn hồi gồm phương pháp tĩnh lực ngang tương đương và phương pháp phổ phản ứng

c) Tính toán tác động động đất theo phương pháp phân tích tĩnh lực ngang tương đươngtheo TCVN 9386:2012:

- Phương pháp phân tích này có thể áp dụng cho các nhà và công trình mà phản ứng của nó không chịu ảnh hưởng đáng kể bởi các dạng dao động bậc cao hơn dạng dao động cơ bản trong mỗi hướng chính [7] Thỏa mãn nếu công trình đáp ứng được

cả hai điều kiện sau đây:

- Có các chu kỳ dao động cơ bản T1 theo hai hướng chính nhỏ hơn các giá trị sau T1 (4T C;2 ).s

-Thoả mãn những tiêu chí về tính đều đặn theo mặt đứng

Theo mỗi phương nằm ngang được phân tích, lực cắt đáy động đất Fb phải được xác định theo biểu thức sau:Fb S Td 1 .W. [7]

T : Chu kỳ dao động cơ bản của nhà và công trình do chuyển động ngang

theo hướng đang xét

W : Tổng trọng lượng của nhà và công trình ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng phía dưới

0,85nếuT1 2T với nhà và công trình có trên 2 tầng, C 1,0 với các trường hợp khác

Tác động động đất phải được xác định bằng cách đặt các lực ngang Fi vào tất cả các tầng ở hai mô hình phẳng:

1

i i

j j n

z m

z m Trong đó:

Trang 36

m m : khối lượng của các tầng

d) Phương pháp phân tích phổ phản ứng theo TCVN 9386:2012

- Phương pháp phổ phản ứng nhiều dạng dao động có thể ápdụng cho tất cả các loại công trình [7]

- Phải xét đến phản ứng của tất cả các dạng dao động gópphần đáng kể vào phản ứng tổng thể của công trình, điều này sẽ thỏamãn nếu công trình đạt một trong hai điều kiện sau [7]:

+ Tổng các trọng lượng hữu hiệu của các dạng dao độngđược xét đến chiếm ít nhất 90% tổng trọng lượng của kết cấu

+ Tất cả các dạng dao động có trọng lượng hữu hiệu lớn hơn5% của tổng trọng lượng đều được xét đến

- Nếu điều kiện trên không được thỏa mãn (như nhà và côngtrình có dao động xoắn đáng kể) thì số lượng tối thiểu các dao động k cần được xét đến trong tính toán phải thỏa mãn hai điều kiện sau:

+ k 3 n và T k 0,2s

Trong đó:

K : số dạng dao động cần được xét đến trong tính toán

N : số tầng ở trên móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới

k

T : chu kỳ dao động riêng tương ứng với dạng dao động thứ k

- Khi tất cả các dạng dao động cần thiết được xem là độc lập với nhau, thì giá trị lớn nhất EE của hệ quả tác động động đất có thể lấy:

2 1

Trang 37

CHƯƠNG 3

MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU DẠNG LƯỚI LỤC GIÁC VÀ PHÂN TÍCH

ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU TRONG NHÀ CAO TẦNG

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Như ở chương 2 đã giới thiệu về kết cấu dạng lưới lục giác (Hexagrid) trong nhà cao tầng.Vì vậy trong chương này chúng ta tập trung phân tích ứng xử của hệ Hexagrid thông qua việc xây dựng mô hình bằng phần mềm ETABS 9.7.4 và đồng

thời so sánh với hệ Diagrid để tìm ra ưu nhược điểm của hai hệ trên

3.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH

3.2.1 Thông số mô hình của hệ Horizontal Hexagrid1(HH1)

- Mặt bằng hình vuông, có BxL = 54x54m

- Chiều cao tầng h =3.9m

- Sàn BTCT dày 0.25m được coi là cứng vô cùng trong mặt phẳng của nó

- Vách bê tông cốt thép dày 0.5m, với góc xiên θ = 600

Hình 3.1: Mô hình kết cấu tầng điển hình

Trang 38

Hình 3.2:Mô hình hệ kết cấu dạng lưới lục giác HH1

Bảng 3.1:Bảng tiết diện cột, dầm và thanh xiên của hệ HH1 với mô hình 21 tầng

Trong đó: Tiết diện cột, dầm theo tiêu chuẩn của Hoa Kỳ

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	7,96 MB