Một nhà chọc trời, còn gọi là nhà siêu cao tầng, là một công trình kiến trúc cao tầng, bao gồm những tầng nhà được xây dựng liên tiếp và thường được sử dụng cho mục đích thương mại và văn phòng. Trên thực tế không có một định nghĩa chính thức hoặc chiều cao tiêu chuẩn cho một nhà chọc trời.
Nét đặc trưng của nhà chọc trời là kết cấu khung sườn chịu lực bằng thép, sử dụng dạng hệ vách chứ không dùng tường chịu lực theo truyền thống. Hầu hết những nhà chọc trời đều sử dụng khung sườn thép cho phép công trình đạt được chiều cao tối đa lớn hơn so với các công trình sử dụng kết cấu bê tông cốt thép. Tường của nhà chọc trời không đóng vai trò chịu lực, người ta thay thế tường gạch truyền thống bằng các khung cửa sổ rất lớn bằng kính. Tuy vậy một số nhà chọc trời vẫn có thể được che chắn bởi cả tường và cửa sổ như truyền thống.
Ngày nay, nhờ vào tỉ lệ cao giữa mặt bằng cho thuê trên một đơn vị diện tích, những toà nhà chọc trời thường được đặt ở những khu đất đắt đỏ, như ở trung tâm của những thành phố lớn. Chúng được xây dựng không chỉ vì mục đích kinh tế, mà còn được xem như biểu tượng về sức mạnh kinh tế của mỗi thành phố, giống như vai trò của những ngôi đền hoặc cung điện, lâu đài trong quá khứ.
Trong một số trường hợp đặc biệt, chiều cao của một toà nhà chọc trời được lựa chọn không chỉ xuất phát từ nhu cầu sử dụng mà còn nhằm làm nổi bật nét đặc sắc và giúp quảng bá hình ảnh và sức mạnh của thành phố.
Bức tranh toàn cảnh nhà khung thép cao tầng.
Tại Việt Nam có tòa nhà Keangnam Land Mark Tower (Khối 70 tầng, 336m) , Công trình có 2 tầng cứng, tầng cứng thứ nhất cao 7m dùng làm tầng kỹ thuật được bố trí ở tầng 32 tương ứng độ cao Z = 142m, tầng cứng thứ hai bố trí tại đỉnh mái cao 8,65m được bố trí làm Penthouse và một phần làm tầng quan sát.
Sau khi xác định kích thước tiết diện sơ bộ kích thước tiết diện sơ bộ của cột theo 3 phương án khác nhau. Phương án 1 dùng cột bê tông cốt thép; phương án 2 dùng cột liên hợp; phương án 3 dùng cột thép nhồi bê tông. Các tiết diện này đã được kiểm tra đủ điều kiện về đội bền, độ ổn định theo tiêu chuẩn Eurocode4.
Bảng dưới đây trình bày tiết diện cho cột cho một số tầng điển hình từ tầng 5 đến tầng 8.
| Thay đổi tiết diện cột | Cấu tạo cột | Phương án 1 cột BTCT | Phương án 2 cột liên hợp | Phương án 3 ống thép nhồi BT (CFT) |
| Từ tầng 5 đến tầng 8 | Đường kính cột | D2000 | D1800 | D1800 |
| Cốt thép chịu lực | 72D32 | 24D25 | 16D20 | |
| Cốt đai | D10a150 | D10a200 | D10a200 | |
| Cốt cứng | I-700x500x50x50 | D1800 dầy 22 mm |
Giải pháp nhà khung thép liên hợp có thể khắc phục được nhiều tồn tại cơ bản mà nhà bê tông cốt thép gặp phải : Khi sử dụng các giải pháp kết cấu bê tông cốt thép thông thường, công trình nhà cao tầng đòi hỏi kích thước các cấu kiện kết cấu có thể rất lớn, nặng nề, tốn kém, giảm không gian sử dụng và giảm tính thẩm mỹ.
Để khắc phục các nhược điểm kể trên, giải pháp kết cấu thép liên hợp với bê tông đã và đang được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới cho các công trình nhà khung thép cao tầng.
Mục đích của giải pháp này là tận dụng các ưu điểm riêng về đặc trưng cơ lý giữa vật liệu thép và bê tông để tạo ra kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực và độ tin cậy cao, đồng thời tăng cường khả năng chống cháy.
Bên cạnh đó, công trình sử dụng giải pháp kết cấu liên hợp sẽ đáp ứng được công năng sử dụng cao, hiệu quả về kinh tế và đảm bảo tính thẩm mỹ.
Hiệu quả sử dụng của nhà khung thép cao tầng :
Về phương diện kiến trúc và sử dụng: Việc áp dụng nhà khung thép cao tầng liên hợp đem lại hiệu quả cao hơn nhờ giảm được kích thước tiết diện cấu kiện, giảm chiều cao tầng (do giảm được chiều cao hệ dầm đỡ và hệ dầm thép còn cho phép bố trí các đường ống kỹ thuật trong phạm vi tiết diện), từ đó tăng được không gian sử dụng , tiết diện cấu kiện chịu lực thanh mảnh hơn cũng đem lại hiệu quả về tính thẩm mỹ.
Về thiết kế nhà khung thép cao tầng: Việc tính toán thiết kế kết cấu liên hợp phức tạp hơn so với kết cấu BTCT thông thường. Ngoài ra, chúng ta chưa có tiêu chuẩn thiết kế loại kết cấu này nên phải dựa hoàn toàn các tiêu chuẩn thiết kế của nước ngoài.
Đối với các công trình nhà nhiều tầng, khi chiều cao nhà càng cao và nhịp khung càng lớn thì nội lực dọc trục trong cột và mômen trong dầm càng lớn; lực dọc trong cột có thể lên đến 3000 tấn đối với công trình nhà cao hơn 30 tầng. Như vậy, nếu chỉ sử dụng giải pháp kết cấu bêtông cốt thép thông thường thì kích thước tiết diện yêu cầu của cột là rất lớn, vì thực tế cấp độ bền của bêtông sử dụng phổ biến cho xây dựng nhà nhiều tầng ở Việt Nam hiện nay vào khoảng B25 đến B40, tương ứng với cường độ chịu nén tính toán khoảng 155 đến 215 daN/cm2.
Chẳng hạn khi sử dụng giải pháp kết cấu bêtông cốt thép (không liên hợp) thì kích thước tiết diện cột yêu cầu cho nhà cao 40 tầng xây dựng ở Hà Nội là khoảng 1,5m x 1,5m; tuy nhiên kích thước này sẽ giảm xuống còn khoảng 1m x 1m khi sử dụng giải pháp kết cấu liên hợp thép bêtông. Như vậy, việc ứng dụng giải pháp kết cấu liên hợp sẽ tạo cho công trình gọn nhẹ và tăng không gian sử dụng.
Mặc dù ở một số nước trên thế giới như Nhật Bản, Úc,… đã sản xuất được bêtông mác siêu cao với cường độ chịu nén có thể vượt trên 1000 daN/cm2. Tuy nhiên để sản xuất bêtông đạt được cường độ cao như vậy và đảm bảo được mức độ tin cậy thì quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng yêu cầu phải được thực hiện rất nghiêm ngặt về thời gian và công nghệ kỹ thuật.
Về mặt thi công: Hệ kết cấu liên hợp các cấu kiện chế tạo sẵn trong công xưởng làm giảm thời gian xây lắp, dễ kiểm tra chất lượng, sớm đưa công trình vào sử dụng, giảm lượng cốp pha chống đỡ.
Trọng lượng công trình sử dụng phương án nhà khung thép cao tầng liên hợp giảm khoảng 35% so với sử dụng kết cấu BTCT – kết quả này đã được tác giả khảo
Điều này giúp giảm chi phí về vật liệu, còn giảm được đáng kể kích thước móng và vấn đề xử lý nền móng công trình sẽ đơn giản hơn.
Ngoài ra, kết quả tính toán dao động và chuyển vị của công trình cũng cho thấy cả 3 phương án đều đáp ứng được điều kiện ổn định tổng thể cũng như độ cứng toàn công trình.
Bạn thắc mắc về nhà khung thép tiền chế , các giải pháp đồng bộ khi lắp ghép ?
Hợp Long Steel là đơn vị uy tín lớn tại Đà Nẵng với nhiều năm kinh nghiệm triển khai hàng trăm dự án lớn về nhà khung thép tiền chế trên thị trường.
Chúng tôi có đội ngũ chuyên gia có kinh nghiệm tư vấn và triển thi công các dự án lớn trên thị trường .
Mọi thắc mắc xin liên hệ số Hotline 0905 263 505 để được giải đáp và tư vấn.
