Thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Phần này phân tích hệ lái chịu lực, mô tả hình dạng và tác dụng của hệ thống này trong việc nhận tải trọng tác động lên công trình và truyền xuống đất. Hệ lái chịu lực được đánh giá có khả năng chịu lực ngang khá tốt và tận dụng được giải pháp vách cầu thang là vách bê tông cốt thép. Tuy nhiên, để hệ kết cấu thực sự tận dụng hết ưu điểm thì hệ sàn của công trình phải rất dày và cần có biện pháp thi công đảm bảo chất lượng vị trí giao nhau giữa sàn và vách. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết của việc lựa chọn giải pháp kết cấu phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và khả năng thi công.

Dựa trên phân tích sơ bộ về các hệ kết cấu cơ bản của nhà cao tầng, tài liệu nhận thấy mỗi hệ đều có ưu, nhược điểm riêng. Với công trình này, do chiều cao vừa phải (30m), chuyển vị ngang không đáng kể và yêu cầu không gian linh hoạt cho các văn phòng, hệ khung chịu lực được lựa chọn. Giải pháp này đơn giản hóa các biện pháp thi công hơn nhiều so với hệ lái chịu lực. Trong hệ khung chịu lực, các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tường phẳng. Tải trọng ngang truyền đến các tấm tường qua các bản sàn. Các tường cũng làm việc như các cột xà có chiều cao tiết diện lớn. Giải pháp này thích hợp cho nhà có chiều cao không lớn và yêu cầu về không gian bên trong không cao, nhà có quy mô nhỏ.

Hệ khung chịu lực được tạo thành từ các thanh đứng và thanh ngang là các dầm liên kết cứng tại chỗ giao nhau gọi là các nút khung. Các khung phẳng liên kết với nhau qua các thanh ngang tạo thành khung không gian. Hệ kết cấu này khắc phục được nhược điểm của hệ tường chịu lực. Nhược điểm chính của hệ kết cấu này là kích thước cấu kiện lớn. Sự so sánh này làm rõ sự lựa chọn hệ khung chịu lực cho công trình cụ thể, cân nhắc giữa các yếu tố kỹ thuật, chi phí và hiệu quả thi công. Việc lựa chọn hệ khung chịu lực cho thấy sự ưu tiên cho tính linh hoạt trong thiết kế và đơn giản hóa quá trình thi công.

Đề cập đến ưu điểm của sàn dầm là giảm chiều cao tầng, dẫn đến chiều cao nhà có thể nhiều tầng hơn và thuận tiện cho thi công. Tuy nhiên, để cấp nước và cấp điện điều hòa, phải làm trần giả, làm giảm giá trị ưu điểm này. Nhà cao tầng thường sử dụng vật liệu kim loại hoặc bê tông cốt thép. Công trình bằng kim loại có ưu điểm độ bền cao, công trình nhẹ, đặc biệt là có tính dẻo cao nên khó sập đổ hoàn toàn khi có địa chấn. Tuy nhiên, thi công nhà cao tầng bằng kim loại rất phức tạp, giá thành cao và việc bảo dưỡng khi đã đưa vào khai thác rất khó khăn trong điều kiện khí hậu nước ta. Công trình bằng bê tông cốt thép có nhược điểm là nặng nề, kết cấu mảng lớn, nhưng khắc phục được các nhược điểm trên của kết cấu kim loại và đặc biệt phù hợp với điều kiện kỹ thuật thi công hiện nay của nước ta. Do đó, bê tông cốt thép được lựa chọn làm vật liệu chính cho công trình, tuân thủ theo quy chuẩn 356-2005: Kết cấu bê tông cốt thép. Phương pháp này thích hợp với mặt bằng thi công hẹp, khối lượng cọc ép không quá lớn.

Phân tích so sánh ưu nhược điểm của vật liệu kim loại và bê tông cốt thép trong xây dựng nhà cao tầng. Vật liệu kim loại được đánh giá cao về độ bền, nhẹ và khả năng chịu lực, đặc biệt là khả năng chịu động đất. Tuy nhiên, chi phí cao, độ phức tạp trong thi công và bảo dưỡng là những hạn chế đáng kể. Ngược lại, bê tông cốt thép mặc dù nặng hơn và có kết cấu mảng lớn nhưng khắc phục được những nhược điểm của vật liệu kim loại và phù hợp hơn với điều kiện kỹ thuật và kinh tế của Việt Nam. Cuối cùng, vật liệu bê tông cốt thép được lựa chọn cho công trình này, dựa trên quy chuẩn 356-2005 về kết cấu bê tông cốt thép, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả kinh tế.

Tài liệu mô tả chi tiết quy trình thi công cọc ép, bao gồm việc san phẳng mặt bằng, vận chuyển thiết bị và cọc. Cọc C1 (đoạn có đầu mối nhận) được đặt vào vị trí sao cho trục của cọc trùng với trục kích (trùng với phương nén của thiết bị ép) và đi qua điểm định vị cọc. Độ sai lệch tâm được kiểm soát trong phạm vi 1cm. Đầu trên của cọc được giữ chặt bằng thanh định vị hướng. Khi thanh định vị hướng tiếp xúc chặt với đỉnh C1 thì điều khiển van tăng dần áp lực nén. Cần chú ý trong khoảng 3d (0,9cm) đầu tiên. Sau đó mới tiến hành hàn nối cọc theo quy định của thiết kế. Sau khi hàn xong, chất lượng mối hàn được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi ép tiếp đoạn C2. Tốc độ ép cọc được kiểm soát dưới 1cm/s. Quy trình nhấn mạnh sự tuân thủ các chỉ số nén tĩnh, định vị chính xác tim cọc, và ghi chép nhật ký chi tiết quá trình ép cọc. Các bước xử lý khi gặp chướng ngại vật hoặc cọc bị nghiêng lệch cũng được đề cập.

Mô tả quá trình đào đất thủ công bằng các công cụ như xẻng, đổ đất vào sọt rồi vận chuyển ra ngoài. Kỹ thuật đào bao gồm đào đục, đánh dấu các vị trí đào bằng vôi bột. Do hố đào rộng nên tạo các bậc lên xuống cao 20-30cm để dễ lên xuống, tạo độ dốc về một phía để thoát nước về một hố thu. Kích thước hố đào được tính toán để đảm bảo phù hợp với thiết kế và quá trình thi công. Ván khuôn phải kín khít, cố định chắc chắn, không bị xê dịch trong quá trình đổ bê tông. Sử dụng ván khuôn nhiều lần để nâng cao hiệu quả. Cốt thép được gia công tại xưởng, thành từng tấm theo đúng thiết kế, kỹ thuật (đúng kích thước, chủng loại, sạch sẽ, không bị hoen rỉ).

Cốt thép được thi công theo phương pháp buộc theo thứ tự: đặt các lớp cốt thép ở phía dưới trước, sau đó buộc các thanh thép chêm cho cột, các thanh này được giữ thẳng đứng bằng khung. Dùng đầm để đầm bê tông đài và giằng mảng, đổ mỗi lớp 20-25cm, đổ đến đâu phải đầm ngay đến đó. Lớp trên phải cắm xuống lớp dưới 1/4 đầm (khoảng 5cm). Khoảng cách 2 vị trí đầm nhỏ hơn 2 lần bán kính ảnh hưởng của đầm (1-1,5 r0). Ván khuôn cần có các thành phần như tấm ván khuôn chính, hệ thống xà gồ, ván đậy dầm. Bê tông phải được đầm kỹ, nhất là tại các nút cột mật độ thép rất dày. Với sàn, để đảm bảo yêu cầu theo đúng thiết kế, phải chế tạo các thanh chữ thập bằng thép để kiểm tra thường xuyên trong quá trình đổ bê tông. Sau khi đổ bê tông, cần phủ lớp giữ ẩm nếu trời nắng hoặc khô. Cần tưới nước bảo dưỡng bê tông theo đúng quy trình.

Cột thép được vận chuyển lên cao bằng cần trục tháp, sau đó được vận chuyển vào vị trí lắp dựng. Thép lai được nối buộc, chiều dài neo thép là 30d. Dựa vào lưới trắc đạt chuẩn để xác định vị trí tim trục của các tường lai. Lắp dựng ván khuôn lai vào đúng vị trí thiết kế, lắp các nắp đậy, sau đó dùng thanh chống xiên và dây neo có tăng đơ điều chỉnh. Khi trát tường, mặt trát phải sạch, không nên bôi, tưới nước trước khi trát để vữa trát không bị mất nước. Trát thành từng lớp mỏng, mỗi lớp không quá 10mm. Chỉ thi công nền sau 5 ngày đổ bê tông gạch vữa, lớp đệm bằng vữa xi măng. Khi lát sàn, kiểm tra cao độ sàn, tầng xếp thử gạch xem thừa thiếu hay chẵn viên. Bắt đầu từ cửa đi phía ngoài để gạch vị trí cửa đi nguyên khố không bị cắt, vị trí bị cắt vào góc trong nơi dễ được che khuất. Chú ý đến tính thẩm mỹ của nền sau khi lát.

Dựa vào khối lượng lao động của các công tác, tổ chức quá trình thi công hợp lý, hiệu quả nhằm đạt được năng suất cao, giảm chi phí, nâng cao chất lượng sản phẩm. Đòi hỏi phải nghiên cứu và tổ chức xây dựng một cách chặt chẽ, đồng thời phải tôn trọng các quy trình, quy phạm kỹ thuật. Từ khối lượng công việc và công nghệ thi công, lên được kế hoạch tiến độ thi công, xác định được trình tự và thời gian hoàn thành các công việc. Thời gian đó dựa trên kết quả phối hợp hợp lý các thời hạn hoàn thành của các tổ đội công nhân và máy móc chính. Dựa vào các điều kiện cụ thể của khu vực xây dựng, mối liên hệ phụ thuộc của nhiều công việc… Sơ đồ xiên giúp biết thông số không gian, thời gian của tiến độ thi công, tuy nhiên khó thể hiện một số công việc, khó bố trí nhân lực một cách điều hòa và liên tục. Thực tế hiện nay, người ta hạn chế xây dựng nhà tạm, chỉ xây dựng những khu cần thiết cho công tác thi công. Biện pháp giảm diện tích là sử dụng nhân lực địa phương. Cần tận dụng các kho, công trình cũ, có thể xây dựng công trình lên vài tầng. Cần lưu ý đến các kiến trúc ngầm, các hố mương, hệ thống điện ngầm…

Do công trình nằm trong khu vực dân cư đông đúc, việc đảm bảo vệ sinh môi trường và vệ sinh lao động là rất cần thiết. Để hạn chế tối đa bụi bẩn, tài liệu đề xuất một số biện pháp như sử dụng lưới chắn bụi, vật liệu ít bụi, và bố trí các khu vực dễ gây bụi ở cuối hướng gió. Việc sử dụng bê tông thương phẩm được coi là biện pháp tốt để hạn chế lượng bụi và đảm bảo vệ sinh công nghiệp tốt. Ngoài ra, thường xuyên kiểm tra máy móc để hạn chế tiếng ồn cũng được nhấn mạnh. Trong các khu vực nguy hiểm, công nhân cần được trang bị đầy đủ đồ bảo hộ lao động như mũ, găng tay, khẩu trang để đảm bảo an toàn và vệ sinh lao động. Những biện pháp này thể hiện sự quan tâm đến sức khỏe và an toàn của công nhân cũng như chất lượng môi trường xung quanh công trình.

Tài liệu đề cập đến tầm quan trọng của an toàn lao động trong suốt quá trình thi công. Đặc biệt, khi làm việc ở những khu vực có nguy cơ rủi ro, công nhân phải được trang bị đầy đủ các thiết bị bảo hộ như mũ bảo hiểm, găng tay, khẩu trang… Việc thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng máy móc thiết bị được khuyến khích để giảm thiểu tối đa nguy cơ tai nạn lao động do sự cố kỹ thuật. Ngoài ra, việc xử lý các vấn đề về vệ sinh môi trường như bụi bẩn cũng được quan tâm, nhằm bảo vệ sức khỏe của công nhân và cư dân xung quanh. Tóm lại, việc đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh môi trường được xem là yếu tố tiên quyết trong suốt quá trình thi công, giúp đảm bảo chất lượng công trình và sức khỏe của người lao động.

Nền móng và mảng có vai trò đặc biệt quan trọng, nó quyết định rất lớn đến tuổi thọ khai thác công trình. Không những thế, khi thiết kế nền móng cần phải chú ý đến công trình lân cận, đưa ra các phương án để đảm bảo tính bền vững của công trình xây dựng và tránh ảnh hưởng tiêu cực đến các công trình xung quanh. Trước khi thi công phần ngầm phải xem xét có các kiến trúc ngầm (đường ngầm, cống ngầm, dây điện ngầm…) hay không, nếu có tùy thuộc vào việc bảo quản hay di dời mà có thể có biện pháp cụ thể. Những khu vực có hố mương cần có đèn báo hiệu ban đêm. Việc chú trọng đến nền móng và sự an toàn của công trình lân cận phản ánh sự chuyên nghiệp và trách nhiệm của nhà thầu.