1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ THU HIỂN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ CỨNG KHUNG
ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÀ CAO TẦNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – Năm 2011


2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ THU HIỂN
KHÓA CH-2009

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ CỨNG KHUNG
ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÀ CAO TẦNG

Tơi xin chân thành cảm ơn./.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Thị Thu Hiển


4

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là cơng trình nghiên cứu khoa học
độc lập của tơi. 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

Nguyễn Thị Thu Hiển


5

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng, biểu
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
PHẦN MỞ ĐẦU: ............................................................................................ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG......................3
1.1. Khái niệm nhà cao tầng............................................................................. 3
1.1.1. Định nghĩa, đặc điểm thiết kế kết cấu nhà cao tầng .............................. 3

d. Hệ kết cấu ống.................................................................................. 29
e. Hệ kết cấu hỗn hợp........................................................................... 30
1.3.2. Các hệ kết cấu chịu lực phát triển theo phương ngang........................ 34
a. Hệ sàn sườn...................................................................................... 34
b. Hệ sàn nhiều sườn............................................................................ 34
c. Hệ sàn không dầm............................................................................ 35
1.4. Lõi cứng trong kết cấu nhà cao tầng....................................................... 37
1.4.1. Vai trò của lõi cứng.............................................................................. 37
1.4.2. Vị trí của lõi cứng................................................................................. 38
1.5. Các sơ đồ làm việc của nhà cao tầng....................................................... 38


7

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU KHUNG
BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG NHÀ CAO TẦNG................................ 39
2.1. Cấu tạo khung BTCT.............................................................................. 39
2.1.1. Cấu tạo dầm.......................................................................................... 39
2.1.2. Cấu tạo cột............................................................................................ 40
2.1.3. Cấu tạo nút khung................................................................................. 41
2.2. Sự làm việc của khung............................................................................. 43
2.2.1. Khái niệm về độ dẻo của kết cấu; độ dẻo của kết cấu khung BTCT. .. 43
2.2.2. Nội lực và chuyển vị của khung khi chịu tải trọng đứng và tải trọng
ngang.............................................................................................................. 47
2.2.3. Phân tích nội lực trong nút khung........................................................ 48
2.3. Các giải pháp làm giảm nội lực và chuyển vị của khung trong nhà cao
tầng................................................................................................................. 49
2.3.1 Giảm nội lực và chuyển vị của khung trong nhà cao tầng bằng các sơ đồ
kết cấu thích hợp............................................................................................ 49
2.3.2 Giảm nội lực và chuyển vị của khung trong nhà cao tầng bằng giải pháp


DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Số hiệu
bảng

Tên bảng, biểu

Trang

Bảng 3.1

Chuyển vị đỉnh cơng trình theo phương án 1

60

Bảng 3.2

Chu kỳ dao động riêng cơ bản theo phương án 1

61

Bảng 3.3

Chuyển vị đỉnh cơng trình theo phương án 2

63

Bảng 3.4

Chu kỳ dao động riêng cơ bản theo phương án 2

bằng hình vng

71

Bảng 3.10

Chuyển vị đỉnh cơng trình theo phương án 1

74

Bảng 3.11

Chu kỳ dao động riêng cơ bản theo phương án 1

75

Bảng 3.12

Chuyển vị đỉnh cơng trình theo phương án 2

77

Bảng 3.13

Chu kỳ dao động riêng cơ bản theo phương án 2

78

Bảng 3.14


85
87


10

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA
Số hiệu hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1

Tịa nhà Keangnam Hanoi Landmark Tower 70
tầng

9

Hình 1.2

Tháp Buji Dubai

10

Hình 1.3

Taipei 101 (Đài Loan)


23

Hình 1.9

Một số hình dạng khung chịu lực

25

Hình 1.10

Một số hình dạng vách chịu lực

27

Hình 1.11

Một số hình dạng lõi chịu lực

28

Hình 1.12

Một số hình dạng của hệ khung – vách chịu lực

31

Hình 1.13

Sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng


nhất là các khung biên có ảnh hưởng đến sự làm việc của nhà. Tăng cường độ
cứng của khung trong đó có khung biên (tăng tiết diện cột, dầm cũng như bố
trí các cột ở biên có khoảng cách ngắn) sẽ làm tăng độ cứng của nhà do đó
làm giảm nội lực trong các kết cấu đứng và giảm chuyển vị của cơng trình.
Từ những vấn đề trên, tơi đã chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng độ
cứng của khung đến sự làm việc của nhà cao tầng” để nghiên cứu.
* Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu sự thay nội lực trong các kết cấu đứng và chuyển vị của
nhà cao tng khi thay i cng ca khung, đặc biệt là khung biên.
* i tng v phm vi nghiờn cu:
Nh cao tầng có kết cấu khung chịu lực bằng Bê tông cốt thép.
* Nội dung nghiên cứu:
- Tổng quan về kết cấu nhà cao tầng


12

- Vai trò của khung trong sự làm việc của nhà cao tầng
- Ảnh hưởng của việc thay đổi độ cứng khung đến nội lực và chuyển vị
của nhà.
- Khảo sát bằng các ví dụ tính tốn.
- Rút ra các nhận xét và nêu các kiến nghị cần thiết cho việc áp dụng
kết quả nghiên cứu vào thực tế.
* Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:
Đưa ra được cái nhìn chung về vai trị của kết cấu khung đối với sự làm
việc của nhà cao tầng.
Đề tài phù hợp với yêu cầu thực tế trong việc thiết kế nhà cao tầng.


THƠNG BÁO

cứng chịu thì khung có thể được cấu tạo với nhiều nút khớp và các xà ngang
có thể làm giống nhau cho các tầng[1].
1.2. Các kết quả tính tốn cụ thể.
Phương án 1: Kết cấu được bố trí bình thường.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình vng chuyển vị ở đỉnh của cơng
trình nhỏ hơn chuyển vị giới hạn cho phép 17,42%.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình chữ nhật chuyển vị ở đỉnh của cơng
trình lớn hơn chuyển vị giới hạn cho phép 3%.


104

Phương án 2: Điều chỉnh tăng tiết diện các cột khung.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình vng chuyển vị ở đỉnh của cơng trình
giảm từ 0 đến 15,87%.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình chữ nhật chuyển vị ở đỉnh của cơng trình
giảm từ 0 đến 17,05%.
Phương án 3: Tăng độ cứng khung biên bằng cách tăng tiết diện dầm
biên.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình vng chuyển vị ở đỉnh của cơng trình
giảm từ 0 đến 11,9%.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình vng chuyển vị ở đỉnh của cơng trình
giảm từ 0 đến 12,5%.
Phương án 4: Tăng độ cứng khung biên bằng cách bố trí thêm các cột
vào khung biên.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình vng chuyển vị ở đỉnh của cơng trình
giảm từ 0 đến 23,85%.
- Trường hợp nhà có mặt bằng hình vng chuyển vị ở đỉnh của cơng trình
giảm từ 0 đến 24,26%.
2. Kiến nghị.

Trúc Hà Nội), 2006.
[5]. Triệu Tây An và nhóm tác giả (1996), Hỏi đáp Thiết kế và thi công nhà
cao tầng (tập I), NXB Xây dựng, Hà Nội 1996.
[6]. Đồn Trung Kiên (2007), Tìm hiểu các giải pháp hạn chế chuyển vị
ngang nhà cao tầng – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Thư viện trường Đại học
Kiến Trúc Hà Nội.
[7] Đỗ Trường Giang (2001), Một số giải pháp kết cấu cho khung bê tông cốt
thép chịu tải trọng động đất – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Thư viện trường Đại
học Kiến Trúc Hà Nội.
[8] TCXD 198:1997, Nhà cao tầng – Thiết kế cấu tạo bê tơng cốt thép tồn
khối, NXB Xây dựng, Hà Nội 1999.
[9] TCVN 2737-1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây
dựng, Hà Nội 1995.
[10] Chỉ dẫn tính tốn thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 27371995, NXB Xây dựng, Hà Nội 1999.
[11] Tiêu chuẩn 375-2006, Thiết kế cơng trình chịu động đất


107

[12]. Nguyễn Đông Anh, Phạm Xuân Khang, Nguyễn Ngọc Long, Vũ Mạnh
Lăng, Đỗ Anh Cường, Lã Đức Việt, Phần tích kết cấu có lắp các thiết bị tiêu
tán năng lượng, Báo cáo tại hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ 3 “sự cố và
hư hỏng cơng trình xây dựng”.
[13] Tiêu chuẩn 356 :2005, Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép.
[14] Nguyễn Khánh Hùng, Trần Trung Kiên, Nguyễn Ngọc Phúc, Thiết kế kết
cấu nhà cao tầng bằng Etabs 9.0.4, NXB Thống kê.
[15] Ngô Minh Đức, Hướng dẫn sử dụng Etabs, Phần mềm chun dụng tính
tốn nhà cao tầng, NXB Xây dựng, Hà Nội 2010