Thạc Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của khối xây chèn có lỗ cửa đến sự làm việc của khung bê tông cốt thép nhà cao

Luận văn thạc sĩ năm 2011
Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của khối xây chèn có lỗ cửa đến sự làm việc của khung bê tông cốt thép nhà cao tầng

mục lục Trang
Lời cảm ơn 3
Lời cam đoan 4
mở đầu 9
Chương 1: .11
Tổng quan về nhà cao tầng và ảnh hưởng của khối xây chèn
trong khung Bê tông cốt thép nhà cao tầng 11
1.1 Tình hình phát triển nhà cao tầng hiện nay tại Việt nam: 11
1.2 Các dạng kết cấu chịu lực chính trong nhà cao tầng: 13
1.3 Sơ lược về các loại vật liệu sử dụng làm khối xây chèn trong khung bê tông
cốt thép nhà cao tầng: .15
1.4 Tình hình nghiên cứu sự làm việc kết cấu khung bê tông cốt thép có tường
chèn: 21
Chương 2: .35
Sự làm việc của khối xây chèn có lỗ cửa trong khung Bê
tông cốt thép nhà cao tầng - các mô hình tính toán 35
2.1 Sự làm việc của khối xây chèn có lỗ cửa trong khung bê tông cốt thép khi có
tải trọng động tác động: .35
2.2.1 Mô hình hóa khối xây chèn bằng 1 thanh chịu nén: 36
2.2.2 Mô hình hóa khối xây chèn bằng nhiều thanh chịu nén: .36
2.2.3 Mô hình hóa khối xây chèn thành phần tử tấm: .37
2.2.4 Mô hình hóa khối xây chèn thành phần tử tấm có giải phóng liên kết với đáy
dầm của khung bê tông cốt thép: .38
2.3 So sánh các mô hình tính toán để lựa chọn mô hình phù hợp nhất để tính
toán cho khung bê tông cốt thép nhà cao tầng: 39
2.3.1 Trường hợp 1: Lỗ cửa ở vị trí số 1 (giữa nhịpdầm, phía dưới) .43
2.3.2 Trường hợp 2: Lỗ cửa ở vị trí số 2 (lỗ cửa ở vị trí chính giữa khối xây) 53
2.3.3 Trường hợp 3: Lỗ cửa ở vị trí số 3 (lỗ cửa ở giữa nhịp dầm, phía trên) 56
2.3.4 Trường hợp 4: Lỗ cửa ở vị trí số 4 (lỗ cửa cóvị trí sát góc khung) .60
Chương 3: .70
Khảo sát sự làm việc của khối xây có lỗ cửa đến sự làm
việccủa khung bê tông cốt thép nhà cao tầng theo mô hình
phần tử tấm có giải phóng liên kết với đáy dầm .70
3.1 Các số liệu khảo sát: 70
3.2 Khảo sát cho các trường hợp lỗ cửa ở các vị tríkhác nhau trong khối xây
chèn xem có ảnh hưởng như thế nào đến độ cứng tổng thể của công trình: 71
3.2.1 Trường hợp 1: Vị trí của lỗ cửa ở giữa các nhịp tại mặt trên của các dầm
sàn 73
3.2.2 Trường hợp 2: Lỗ cửa ở vị trí giữa trung tâm của khối xây. 74
3.2.3 Trường hợp 3: Lỗ cửa có vị trí ở giữa các nhịp và phía dưới đáy các dầm 76
3.2.4 Trường hợp 4: Lỗ cửa ở vị trí sát góc của khung 78
6
3.3 Khảo sát các trường hợp bố trí các khối xây ở các vị trí khác nhau trong
không gian tổng thể của khung bê tông cốt thép nhà cao tầng: .81
3.3.1 Trường hợp 1 (TH1):Khối xây có lỗ 2,0x2,0 m ở 2 trục đầu hồi dọc theo
phương Y từ tầng 1 đến tầng 10: .82
3.3.2 Trường hợp 2 (TH2):Khối xây có lỗ 2,0x2,0 m tại 2 trục 3 và trục 4 ở giữa
nhà dọc theo phương Y từ tầng 1 đến tầng 10: 83
3.3.3 Trường hợp 3 (TH3):Khối xây tại 2 trục đầu hồi theo phương Y tại 3 tầng
trên cùng của nhà (từ tầng 8 đến tầng 10): 84
3.3.4 Trường hợp 4 (TH4):Khối xây tại 2 trục đầu hồi theo phương Y tại 3 tầng
giữa nhà (từ tầng 5 đến tầng 7) 85
3.3.5 Trường hợp 5 (TH5):Khối xây tại 2 trục đầu hồi theo phương Y tại 3 tầng
giữa nhà (từ tầng 1 đến tầng 3) 86
3.4 Khảo sát các trường hợp bố trí lỗ cửa có kích thước khác nhau trong 1 khối
xây để xét tới sự cần thiết phải kể tới ảnh hưởng của khối xây chèn có lỗ cửa: 87
Kết luận và kiến nghị 90
Tài liệu Tham Khảo 92

mở đầu
1. Lý do chọn đề tài:
Hiện nay, trên thế giới và trong nước cũng đã xuất hiện rất nhiều loại công
trình với nhiều hình khối về kiến trúc khác nhau, có các công năng khác nhau nhưng
nhìn chung xét về mặt kết cấu chịu lực chính thì chỉ có một số các loại hình kết cấu
chủ yếu như: tường chịu lực; khung chịu lực; lõi; ống; và có sự kết hợp giao thoa của
các loại phương án kết cấu trên. Đối với nước ta việc xây dựng các loại nhà cao tầng
có số tầng từ 9 đến 30 tầng rất phổ biến và chiếm đại đa số các công trình xây dựng
dân dụng hiện nay. Về mặt kết cấu đại đa số sử dụnghệ kết cấu khung bê tông cốt
thép chịu lực chính. Để ngăn chia các không gian chức năng và bao che cho công
trình xây dựng loại này hầu như đều sử dụng phương án xây chèn gạch trong khung
bê tông cốt thép. Như vây:
- Nếu chỉ sử dụng mô hình tính toán khung chịu lực chính và thay các tường
gạch xây chèn là các tải trọng tĩnh rời rạc thì tảitrọng công trình sẽ rất lớn, khối
lượng kết cấu chịu lực công trình tăng cao. Mặt khác, hệ tường xây chèn ngoài khả
năng chịu tải bản thân của nó thì thực tế nó cũng tham gia chịu tải chung cho công
trình (theo các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thínghiệm công trình trong các báo
cáo nghiên cứu của các nhà khoa học trước đây).
- Nếu xét về mặt kinh tế thì việc không đưa tường kết hợp chịu lực sẽ lãng phí,
bởi vì trách nhiệm chịu tải toàn bộ công trình lại dồn sang hệ khung bê tông cốt
thép, do đó các kết cấu chịu lực chính cho công trình phải có khối lượng lớn hơn
thực tế gây tốn kém đầu tư. Hiện nay, với việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu lý
thuyết và thực nghiệm đã được chứng minh, vận dụng các phần mềm tính toán kết
cấu vào trong thiết kế công trình, khoa học công nghệ về vật liệu xây dựng, công
nghệ, kỹ thuật thi công xây dựng công trình cũng rất phát triển nên càng đỏi hỏi tính
cấp bách phải nghiên cứu ảnh hưởng của khối xây chèn đến sự làm việc của khung
bê tông cốt thép nhà cao tầng.
Các nghiên cứu trước đây chủ yếu chỉ tập trung vào khối xây đặc, tuy nhiên
các khối xây trong công trình đại đa số là các khốixây có lỗ cửa nên việc nghiên
cứu ảnh hưởng của khối xây có lỗ cửa là rất cần thiết.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Công trình có sử dụng khung bê tông cốt thép chèn gạch có lỗ cửa làm kết cấu
chịu lực.
10
Chỉ nghiên cứu các đặc trưng về dao động như: chu kỳ, tần số dao động., có xét
đến cả ảnh hưởng của khối lượng của khối xây chèn.
Các lỗ cửa trong nghiên cứu này chỉ là các lỗ cửa có hình dạng phổ biến nhất
trong các công trình là lỗ cửa hình chữ nhật.
3. Mục tiêu nghiên cứu:
- Đưa ra kết quả so sánh các mô hình tính toán có sự ảnh hưởng của khối xây
chèn có lỗ cửa đến sự làm việc của khung bê tông cốt thép nhà cao tầng.
- Đề xuất mô hình tính toán hợp lý nhất, mang tính tự động hóa thiết kế cao,
giảm các bước tính trung gian mà vẫn phù hợp với môhình lý thuyết truyền thống.
- Đưa ra được nhận xét về tấm ảnh hưởng của lỗ cửa theo các đặc trưng của
chúng như: kích thước, vị trí
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết, kế thừa các kết quả nghiêncứu trước đây.
- Khảo sát trên máy tính.
- Phân tích, tổng hợp đưa ra các kết quả khảo sát.
11
Chương 1:
Tổng quan về nhà cao tầng và ảnh hưởng của khối xây chèn
trong khung Bê tông cốt thép nhà cao tầng
1.1 Tình hình phát triển nhà cao tầng hiện nay tại Việt nam:
Cho đến giờ khái niệm “Nhà cao tầng” ở Việt Nam không còn mới mẻ nữa,
hiện nay chúng ta đã có khai niệm về nhà cao tầng, đã có một hệ thống các tiêu
chuẩn liên quan đến công tác thiết kế, thi công nhà cao tầng tương đối đồng bộ.
Trên thực tế trong khoảng 10 năm trở lại đây, chúng ta có rất nhiều những công
trình đã và đang được xây dựng tại các thành phố lớn như: Hà Nội, thành phố Hồ
Chí Minh, và các thành phố khác trong cả nước với một tốc độ phát triển khá cao.
Sau 20 năm hội nhập cùng với nền kinh tế thế giới, bộ mặt đô thị nước ta thay đổi rõ
rệt, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng cơ bản, trong đó nhà cao tầng chiếm một mật
độ khá cao, nhà cao tầng hiện diện ở các công trìnhkhác nhau từ: Khách sạn, ngân
hàng thương mại, trụ sở làm việc của cơ quan nhà nước, của doanh nghiệp tư nhân
đến các nhà ở chung cư .Về mặt thiết kế kết cấu, đối với các kỹ sư kết cấu ở Việt
Nam khi đứng trước một bài toán công trình nhà cao tầng chúng ta không còn e dè,
xa lạ ngại tiếp cận nữa, mặt khác chúng ta hoàn toàn có thể tự thiết kế, thi công nhà
cao tầng hoặc trao đổi kinh nghiệm với các chuyên gia nước ngoài.
Sự phát triển về kinh tế trên thế giới kéo theo xuhướng toàn cầu hóa, Việt
Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó, vì vậy nhà cao tầng hình thành và phát triển
ở Việt Nam là một quá trình tất yếu ở nước ta trongthời kỳ công nghiệp hóa, hiện
đại hóa. Hiện nay, sự bùng nổ dân số ở các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ
Chí Minh mấy năm gần đây diễn ra với tốc độ khủng khiếp, đi kèm với nó là sự
thiếu thốn trầm trọng về nhà ở, diện tích công viên, cây xanh, các công trình phúc
lợi xã hội bị thu hẹp nhanh chóng. Để hạn chế các vấn đề trên, các nhà hoạch định
chiến lược tại Việt Nam phải có một quy hoạch tổng thể gắn liền với việc ưu tiên
phát triển nhà cao tầng tại một số nơi trong đô thị. Do đó nhà cao tầng phát triển rất
nhanh, chỉ vài năm trở lại đây các loại hình nhà ở,trụ sở nhà làm việc, trung tâm
thương mại, khách sạn, nhà nghỉ chủ yếu được thiết kế, xây dựng theo hướng ưu tiên
12
nhà cao tầng. Về mặt cảnh quan nhà cao tầng còn có ý nghĩa tạo các điểm nhấn cho
các khu vực chức năng khác nhau trong đô thị.
Sau đây xin liệt kê một số công trình nhà cao tầngđiển hình đã tồn tại hoặc
đang được triển khai xây dựng tại Việt Nam:
* Tại Hà Nội:
- Tòa nhà Kengnam Hà Nội Lanmark Tower: được coi là cao nhất Việt Nam
hiện nay và đứng thứ 17 trên thế giới với quy mô của nó gồm 3 tòa tháp: Tháp A cao
70 tầng; tháp B và C cao 47 tầng.
- Khách sạn Thăng Long, Giảng Võ - Hà Nội 20 tầng.
- Khách sạn K5, Nghi Tàm 22 tầng.
- Hà Nội Tower 24 tầng.
- Sofitel Plaza Hà Nội, số 1 đường Thanh Niên, quận Tây Hồ.
- Hotel Nikko Hà Nội 17 tầng.
- Tòa nhà tháp đôi Vicom đường Bà Triệu, 27 tầng và 01 tầng ngầm.
- Khách sạn trung tâm thương Hà Nội Melia, 44 Lý Thường Kiệt cao 22 tầng.
- Chung cư Láng Hạ cao 27 tầng, chung cư Huỳnh Thúc Kháng cao 19 tầng.
- Tổ hợp các nhà chung cư và nhà làm việc từ 20 đến trên 30 tầng tại các khu
đô thị mới như: Mỹ Đình, Trung Hòa - Nhân Chính, Dịch Vọng, Hà Đông, Linh
Đàm
* Tại thành phố Hồ Chí Minh:
- Sài Gòn Tower 18 tầng, 29 đường Lê Duẩn.
- Trung tâm thương mại Sài Gòn, số 37 đường Tôn Đức Thắng, gồm 33 tầng
+ 01 tầng hầm.
- New Wolrd cao 14 tầng bao gồm 2 khối nhà.
- Công trình nhà ở cao cấp số 8 đường Nguyễn Bỉnh Khiêm, 14 tầng + 01
tầng hầm.
- Khách sạn BUROTEL, số 4 đường Tôn Đức Thắng, 14 tầng.
- Cao ốc thương mại - Văn phòng Mê Linh 22 tầng.
- Trung tâm thương mại số 14 đường Lê Duẩn, cao 23tầng (công trình sử
dụng kết cấu thép).

Tài liệu Tham Khảo
1. Lý Trần Cường (1991), Sự làm việc đồng thời của khung bê tông cốt thép với khối
xây chèn dưới tác động của tải trọng ngang, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại
học xây dựng.
2. Bộ Xây dựng (1991), Kết cấu gạch đá và gạch đá có cốt thép: Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 5573: 1991, Nhà xuất bản xây dựng.
3. Bộ Xây dựng (2005), TCXDVN 356: 2005 - Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và
bê tông cốt thép, Nhà xuất bản xây dựng.
4. Bộ Xây dựng (2006), TCXDVN 375: 2006 –Thiết kế công trình chịu động đất,
Nhà xuất bản xây dựng.
5. Nguyễn Khánh Hùng, Trần Trung Kiên, Nguyễn Ngọc Phúc (2007), Thiết kết cấu
nhà cao tầng bằng ETABS 9.0.4,Nhà xuất bản thống kê.
6. Dương Tất Khiêm (2001), ứng dụng phương pháp số để tính tường chèn có lỗ cửa
khung bê tông cốt thép,Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học kiến trúc Hà Nội.
7. Vương Ngọc Lưu (2009), “Thiết kế công trình sử dụng khung bê tông cốt thép
chèn gạch chịu tải trọng động đất theo TCXDVN 375- 2006”, Tạp chí xây dựng.
8. Vương Ngọc Lưu và Vũ Hoàng Hiệp (2010), Nghiên cứu thiết kế công trình có
khung bê tông cốt thép chèn gạch trong vùng có độngđất theo TCXDVN 375:2006,
Báo cáo nghiên cứu khoa học, Trường Đại học kiến trúc Hà Nội.
9. Nguyễn Lê Ninh (2008), Động đất và thiết kế công trình chịu động đất,Nhà xuất
bản xây dựng.
10. Nguyễn Lê Ninh, Nguyễn Hùng Phong, Đoàn Thị Quỳnh Mai (2001), “Một số
vấn đề về việc xây dựng công trình trong vùng có động đất”,Tuyển tập báo Hội nghị
Xây dựng công trình trong vùng động đất ở Việt Nam.
11. Nguyễn Lê Ninh, Trần Quốc Dũng (1991), “Nghiên cứu thực nghiệm sự làm
việc của các tấm tường bằng gạch được gia cường thêm hệ khung giằng bê tông cốt
thép chịu tải trọng ngang”, Hội nghị khoa học kết cấu xây dựng lần thứ II tại Hà
Nội.
12. Nguyễn Xuân Thông (2005), Phạm vi áp dụng của khung bê tông cốt thép chèn
gạch chịu tải trọng ngang trong nhà cao tầng,Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường
Đại học xây dựng.
93
13. Thân Đăng Tùng (2009), Tính toán khung bê tông cốt thép nhà thấp tầng
chịu tải trọng động đất có xét đến ảnh hưởng của tường chèn,Luận văn thạc sỹ
kỹ thuật, Trường Đại học kiến trúc Hà Nội.