Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Kết cấu nhà thép – Chương 3: Kết cấu thép nhà cao tầng trình bày đại cương về nhà cao tầng; kết cấu chịu lực của nhà cao tầng; tải trọng và tác động; tính toán nhà cao tầng.
CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.1.1 Định nghĩa phân loại (Define and classify): §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CAO TẦNG (Introduction) 3.1.1 Định nghĩa phân loại (Define and classify): Phân loại nhà cao tầng : Nhà cao tầng cơng trình xây dựng lớn phức tạp + Theo chiều cao: Thiết kế xây dựng nhà cao tầng địi hỏi nhiều tri thức kinh - Nhóm I: – 16 tầng (H < 50m) nghiệm liên quan đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác Nhà cao tầng định nghĩa là: Một cơng trình xây dựng - Nhóm II: 17 – 25 tầng (H < 75m) xem cao tầng vùng thời kỳ chiều - Nhóm III: 26 – 40 tầng (H < 100m) cao định đến điều kiện thiết kế, thi công sử - Nhóm IV: “Siêu cao tầng” > 40 tầng (H > 100m) dụng khác với nhà nhà khác.(Theo Ủy ban quốc tế nhà cao tầng) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.1.1 Định nghĩa phân loại (Define and classify): 3.1.1 Định nghĩa phân loại (Define and classify): Phân loại nhà cao tầng : Phân loại nhà cao tầng : + Theo chức sử dụng: + Theo hình thức kết cấu chịu lực -Nhà (Căn hộ cho thuê, chung cư …); - Kết cấu chịu lực chính: tường, vách -Nhà làm việc (văn phòng cho thuê, trụ sở …); - Kết cấu chịu lực chính: hệ (khung, giằng) -Bệnh viện; - Kết cấu chịu lực chính: Hệ kết hợp: Tường, khung, lõi -Siêu thị (trung tâm thương mại) … PHẠM VIẾT HIẾU - DTU ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.1.3 Những ưu điểm nhà cao tầng kết cấu thép (The basic advantages of high-rise buildings with steel structure) 3.1.1 Định nghĩa phân loại (Define and classify): Phân loại nhà cao tầng : + Theo hình thức xây dựng - Nhà cao tầng xây dựng hàng loạt (nhà ở) - Nhà cao tầng xây dựng cá biệt, đơn (siêu thị, vp ) - Các cấu kiện (cột – dầm) chế tạo nhà máy đem lắp đặt công trường nên dễ dàng kiểm sốt chất lượng; - Q trình thi cơng lắp ghép nhanh, ứng dụng công nghệ thi công đại nhanh chóng đưa cơng trình vào sử dụng; - Sử dụng nhân cơng, giảm thiểu rủi ro; - Thi công thời tiết, chịu đựng động đất tốt cột bê tông cốt thép tồn khối, chịu biến dạng tốt hơn; - Tải trọng truyền xuống móng giảm 30-40% Đặc biệt cơng nghệ giúp thi cơng nhanh hơn, giá cơng trình giảm PHẠM VIẾT HIẾU - DTU PHẠM VIẾT HIẾU - DTU PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) 3.1.2 Những đặc điểm nhà cao tầng (Characteristics) - Chịu trọng lượng thân tải trọng sử dụng thường lớn; - Đa số cơng trình chọn giải pháp móng sâu; - Nhạy cảm với độ lún lệch móng; - Chịu ảnh hưởng nhiều trọng ngang, tải trọng lệch, thay đổi nhiệt độ; - Để giảm dao động, cần giảm khối lượng tham gia dao động phân bố khối lượng hợp lý dọc theo chiều cao nhà; - Yêu cầu trình độ kỹ thuật, máy móc thiết bị, quy trình kỹ thuật tổ chức thi cơng cao so với cơng trình xây dựng thông thường; - Các yếu tố môi trường, thơng gió, cấp nước giao thơng chủ yếu theo phương đứng ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.1.4 Thực trạng nhà cao tầng kết cấu thép Việt Nam - Nhu cầu nhà Việt Nam vần đề xúc xu thị hóa Với tốc độ tăng dân số thành thị nay, xây dựng công nghệ lạc hậu khơng biết đến có 3.1.4 Thực trạng nhà cao tầng kết cấu thép Việt Nam - Có vơ số khó khăn, thí dụ nhà cao ốc sử dụng loại kết cấu phải có thiết kế riêng cho phải quan kiểm định Việt Nam duyệt, vốn xây nhà máy lớn cần có đội ngũ kỹ sư, công nhân để tiếp nhận, vận hành đủ nhà cho dân Vấn đề đặt công nghệ xây dựng đại PHẠM VIẾT HIẾU - DTU PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 11 CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.1.4 Thực trạng nhà cao tầng kết cấu thép Việt Nam - Cần xây dựng, lắp ráp nhà máy chuyên sản xuất kết cấu thép cho nhà cao tầng (hiện có nhà máy Hải Dương) § 3.2 KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA NHÀ CAO TẦNG 3.2.1 Các dạng kết cấu chịu lực bản: Cấu kiện dạng thanh: cột, dầm, chống Cấu kiện dạng phẳng: Cấu kiện dạng không gian: 3.2.2 Các dạng hệ kết cấu chịu lực bản: - Hệ gồm loại cấu kiện chịu lực bản: Hệ (I) Hệ vách cứng (II) Hệ lõi (III) Hệ hộp (IV) - Hệ tổ hợp từ hai hay nhiều cấu kiện chịu lực bản: PHẠM VIẾT HIẾU - DTU ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 10 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 12 CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) Hệ (I) Hệ vách cứng (II) Hệ lõi (III) Hệ hộp (IV) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 13 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 15 CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) § 3.3 MỘT SỐ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ 3.3.1 Các nguyên lý a Vật liệu xây dựng công trình: Vật liệu có cường độ cao, trọng lượng thân nhỏ Vật liệu có tính biến dạng lớn Vật liệu có khả chịu mỏi Vật liệu có tính đồng nhất, đẳng hướng b Hình dáng cơng trình: - Hình dáng mặt cần đơn giản, gọn, đối xứng có độ cứng chống xoắn lớn - Hình khối cơng trình cần cân đối, đơn điệu liên tục c Độ cứng cơng trình: Dọc theo chiều cao nhà theo phương ngang nhà không nên thay đổi độ cứng cường độ PHẠM VIẾT HIẾU - DTU ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 14 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 16 CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.3.2 Bố trí kết cấu mặt nhà: 3.3.2 Bố trí kết cấu mặt nhà: a Lưới cột: a Lưới cột: PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 17 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 19 CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.3.2 Bố trí kết cấu mặt nhà: b Bố trí kết cấu giằng: a.Lưới cột: PHẠM VIẾT HIẾU - DTU ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 18 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 20 CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) c Bố trí kết cấu sàn: § 3.4 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG (Loads and effects) 3.4.1 Tải trọng thường xuyên (Dead load) Sơ giả thuyết trọng lượng kết cấu thép (mác thép CT34 tương đương): g - ( kN/m2 sàn) H, L – Chiều cao nhà, kích thước bé mặt nhà; q – tổng tải trọng đứng tiêu chuẩn, q ≈ ÷ 10 kN/m2; wo – áp lực gió tiêu chuẩn địa phương xây dựng (kN/m2) k – hệ số kinh nghiệm (k = 3,2; 1,6; 2,0; 1,0) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 21 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 23 CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) c Bố trí kết cấu sàn: § 3.4 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 3.4.1 Tải trọng thường xuyên Trọng lượng thân kết cấu chịu lực, chi tiết cấu tạo kiến trúc, thiết bị kỹ thuật - Trọng lượng thân tường sàn xác định theo kinh nghiệm: + Tấm sàn, tường panen BTCT: 2,5 ÷ 5,0 kN/m2 + Tấm panen rỗng: 0,6 ÷ 1,2 kN/m2 + Tấm tường ngăn, tường BTCT đặc, kể trát: 3,0 ÷ 5,0 kN/m2 + Tấm bê tơng nhẹ có cốt thép: PHẠM VIẾT HIẾU - DTU ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 22 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 1,5 ÷ 2,0 kN/m2 24 CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) § 3.4 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG 3.4.4 Tải trọng động đất: 3.4.1 Tải trọng thường xuyên Xác định tải trọng động đất thực chất xác định lực quán Các nhà cao tầng có kết cấu chịu lực khung thép tải trọng tiêu chuẩn trọng lượng thân tường, sàn lấy ÷ kN/m2 tính khối lượng cơng trình bị dao động động đất Để xác định tải trọng động đất cần tuân theo sàn; trọng lượng kết cấu chịu lực lấy bằng: 1,5 ÷ kN/m2 Hệ số tin cậy tải trọng lấy γ = 1,05 ÷ 1,2 phụ thuộc vào vật liệu tiêu chuẩn hành (TCVN 9386 – 2012) điều kiện thi công, chế tạo - Áp lực đất - Lực ứng trước kết cấu ứng lực trước PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 25 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 27 CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) 3.4.2 Tải trọng tạm thời: Theo TCVN 2737 – 1995 tuỳ thuộc vào chức sử dụng phận cơng trình Do số lượng tầng nhiều, xác suất đồng thời xuất cực đại tất hiếm, phải nhân với hệ số giảm tải tải trọng 3.4.3 Tải trọng gió: Gió tác dụng vào cơng trình gồm hai thành phần: - Thành phần tĩnh: tác động gió lên cơng trình - Thành phần động: tăng thêm tác động gió lên cơng trình cơng trình có dao động sinh lực qn tính Khi nhà có h > 40m H/L > 1,5 phải tính đến tải trọng gió động ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 26 § 3.5 TÍNH TỐN NHÀ CAO TẦNG Trình tự tính tốn nhà cao tầng theo cách xác: - Lập sơ đồ kết cấu - Giả thiết kích thước tiết dịên cấu kiện - Giải toán động để xác định đại lượng đặc trưng động học: tần số, chu kỳ, biên độ dao động - Xác định cụ thể trường hợp tải trọng tác dụng lên cơng trình ( trị số, điểm đặt, phương chiều) - Lần lượt giải toán với trường hợp tác dụng riêng lẽ - Thống kê, tổ hợp nội lực tìm trường hợp bất lợi cho tiết diện - Kiểm tra tiết diện giả thiết, tiến hành điều chỉnh cần thiết 28 - Tính tốn cấu tạo mối nối ... 20 CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise steel structure) c Bố trí kết. .. phương đứng ThS PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise...CHƯƠNG 3: KCT NHÀ CAO TẦNG BG: KẾT CẤU NHÀ THÉP CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG CHƯƠNG III: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG (high-rise steel structure) (high-rise