Thiết kế kết cấu nhà cao tầng

Chung cư An Dương Vương được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở của người dân Lào Cai và góp phần làm thay đổi diện mạo đô thị, phù hợp với tốc độ phát triển của đất nước. Công trình tọa lạc tại trung tâm thị xã Lào Cai, một vị trí thuận lợi, thoáng đãng và đẹp mắt, tạo điểm nhấn cho quy hoạch khu dân cư. Vị trí đắc địa này hứa hẹn mang lại nhiều tiện ích cho cư dân tương lai. Sự kết hợp hài hòa giữa yếu tố hiện đại và cảnh quan xung quanh sẽ tạo nên một khu dân cư lý tưởng. Dự án này thể hiện tham vọng xây dựng một môi trường sống chất lượng cao, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế. Việc lựa chọn vị trí trung tâm không chỉ mang lại tiện ích về giao thông mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển kinh tế - xã hội của khu vực.

Chung cư An Dương Vương được xây dựng với hệ thống hạ tầng kỹ thuật hoàn chỉnh. Công trình nằm trên trục đường giao thông chính, rất thuận lợi cho việc vận chuyển vật tư và đi lại. Hệ thống cấp điện và cấp nước đã được hoàn thiện, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu xây dựng. Về mặt bằng, các căn hộ được bố trí từ tầng 2 đến tầng 11, đáp ứng nhu cầu nhà ở. Tầng thượng được sử dụng cho các phòng kỹ thuật, máy móc, điều hòa và thiết bị vệ tinh. Thiết kế mặt bằng chú trọng sự đơn giản, tạo không gian rộng rãi cho các căn hộ. Việc sử dụng vật liệu nhẹ cho vách ngăn giúp tăng tính linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh không gian theo nhu cầu của cư dân, phù hợp với xu hướng hiện đại. Hệ thống giao thông được thiết kế hợp lý với hành lang giao thông ngang và hệ thống thang bộ, thang máy hiện đại gồm 2 thang bộ (1 thang chính, 1 thang thoát hiểm) và 2 thang máy chính cùng 1 thang máy chở hàng/y tế lớn hơn, bố trí ở trung tâm, đảm bảo thuận tiện và thông thoáng.

Thiết kế kiến trúc của Chung cư An Dương Vương mang phong cách hiện đại, mạnh mẽ nhưng không kém phần mềm mại. Hình dáng cao vút, nổi bật so với các công trình xung quanh, thể hiện quy mô và tầm vóc của dự án. Hình khối kiến trúc được tính toán kỹ lưỡng để tạo sự hài hòa với tổng thể quy hoạch khu dân cư. Hệ thống kết cấu được bố trí đảm bảo sự rõ ràng, mạch lạc trong việc truyền tải tải trọng xuống móng, tránh sử dụng các kết cấu dễ bị phá hủy bởi động đất và gió bão. Kiến trúc hiện đại không chỉ đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ mà còn thể hiện sự bền vững và an toàn của công trình. Sự kết hợp hài hòa giữa yếu tố hiện đại và truyền thống sẽ tạo nên một điểm nhấn kiến trúc độc đáo cho thành phố Lào Cai. Việc chú trọng đến yếu tố chịu lực trong thiết kế nhằm đảm bảo an toàn cho công trình trong mọi điều kiện thời tiết và địa chất.

Chung cư An Dương Vương có vị trí thuận lợi trên trục đường giao thông chính, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển vật tư và giao thông liên kết với khu vực xung quanh. Hệ thống hạ tầng kỹ thuật được đầu tư đồng bộ và hiện đại, bao gồm hệ thống cấp điện và cấp nước hoàn chỉnh, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của quá trình xây dựng và vận hành. Điều này đảm bảo sự tiện nghi và ổn định cho cư dân trong quá trình sinh sống. Việc lựa chọn vị trí và đầu tư hạ tầng kỹ thuật kỹ lưỡng thể hiện sự quan tâm đến chất lượng cuộc sống của cư dân. Hệ thống hạ tầng kỹ thuật tốt cũng là một yếu tố quan trọng để thu hút người mua nhà và nâng cao giá trị bất động sản.

Thiết kế mặt bằng của Chung cư An Dương Vương được tối ưu hóa để tạo ra không gian sống rộng rãi và thoải mái cho cư dân. Các căn hộ được bố trí từ tầng 2 đến tầng 11, mang đến sự đa dạng về diện tích và kiểu thiết kế. Tầng thượng được dành riêng cho các phòng kỹ thuật, đảm bảo vận hành hiệu quả của tòa nhà. Giải pháp thiết kế mặt bằng đơn giản nhưng hiệu quả, sử dụng vật liệu nhẹ cho vách ngăn giúp tổ chức không gian linh hoạt, đáp ứng nhu cầu thay đổi của người sử dụng. Hệ thống hành lang được bố trí hợp lý tạo sự thuận tiện trong việc đi lại. Việc thiết kế này hướng đến sự tiện nghi tối đa cho cư dân, đảm bảo chất lượng sống cao cấp. Sự kết hợp giữa tính đơn giản và sự tiện nghi hiện đại tạo nên sự hấp dẫn cho các căn hộ.

Hệ thống giao thông của Chung cư An Dương Vương được thiết kế khoa học và an toàn. Hệ thống giao thông ngang trong mỗi đơn nguyên là hệ thống hành lang rộng rãi và dễ dàng di chuyển. Hệ thống giao thông đứng bao gồm thang bộ và thang máy. Cụ thể, có 2 thang bộ, trong đó một thang dùng làm thang đi lại chính và một thang dùng để thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp, đảm bảo an toàn cho cư dân. Hệ thống thang máy bao gồm 2 thang máy chính và 1 thang máy chở hàng và phục vụ y tế có kích thước lớn hơn. Việc bố trí thang máy ở giữa tòa nhà, với căn hộ bố trí xung quanh, giúp giảm thiểu khoảng cách di chuyển, tạo sự tiện lợi tối đa và đảm bảo thông thoáng cho không gian sống. Thiết kế này thể hiện sự quan tâm đến sự tiện nghi và an toàn của cư dân.

Chung cư An Dương Vương sở hữu hình khối kiến trúc cao vút, hiện đại và mạnh mẽ, nhưng vẫn giữ được nét mềm mại, thể hiện quy mô và tầm vóc của công trình. Thiết kế này tạo nên điểm nhấn kiến trúc độc đáo, góp phần làm đẹp thêm cảnh quan đô thị Lào Cai. Hệ thống kết cấu được tính toán cẩn thận để đảm bảo sự truyền tải tải trọng một cách nhanh chóng và hiệu quả đến móng nhà, nâng cao tính ổn định và an toàn của công trình. Việc tránh sử dụng các kết cấu có cánh mỏng và kết cấu dạng công-son theo phương ngang giúp tăng cường khả năng chịu lực, giảm thiểu rủi ro hư hại do động đất và gió bão. Sự kết hợp giữa tính thẩm mỹ và tính an toàn trong thiết kế thể hiện sự chuyên nghiệp và trách nhiệm của đội ngũ thiết kế.

Tính toán kết cấu nhà cao tầng hiện nay được tiến hành dựa trên sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử. Xu hướng tổng quát hóa các phương pháp tính toán thay thế cho việc đơn giản hóa các trường hợp riêng lẻ. Khối lượng tính toán số học không còn là trở ngại, cho phép sử dụng các sơ đồ tính toán sát với thực tế hơn, xét đến sự làm việc phức tạp của kết cấu và các mối quan hệ phụ thuộc trong không gian. Việc áp dụng công nghệ mới, đặc biệt là mô hình không gian 3 chiều, giúp tăng độ chính xác và phản ánh chính xác hơn hoạt động thực tế của công trình. Kết cấu nhà cao tầng cần có bậc siêu tĩnh cao để tránh biến dạng trong trường hợp hư hại do các tác động đặc biệt. Các bộ phận kết cấu được thiết kế sao cho các kết cấu nằm ngang (sàn, dầm) bị phá hủy trước các kết cấu thẳng đứng (cột, vách cứng) trong trường hợp quá tải.

Phương án sàn không dầm ứng lực trước được xem xét như một giải pháp tối ưu. Ưu điểm chính là khắc phục được một số nhược điểm của sàn không dầm thông thường, làm cho sơ đồ chịu lực tối ưu hơn. Cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp với biểu đồ mô men do tải trọng gây ra, giúp tiết kiệm cốt thép. Tuy nhiên, nhược điểm là sàn phải có chiều dày lớn hơn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống thủng, dẫn đến tăng khối lượng sàn. Mỗi loại kết cấu đều có ưu, nhược điểm riêng, cần được lựa chọn phù hợp với nhu cầu và khả năng thi công thực tế của từng công trình. Trong dự án Chung cư An Dương Vương, kết cấu khung chịu lực kết hợp lõi thang máy ở giữa và vách ở biên được lựa chọn vì phù hợp với mặt bằng kiến trúc và quy mô công trình.

Độ võng sàn quá lớn ảnh hưởng đến việc sử dụng kết cấu: mất mỹ quan, bong lớp ốp trát, gây tâm lý lo sợ cho người dùng. Do đó cần giới hạn độ võng do tải trọng tiêu chuẩn gây ra (tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai). Vì bê tông là vật liệu đàn hồi dẻo, không đồng chất, không đẳng hướng và thường có khe nứt trong vùng kéo, nên không thể dùng độ cứng EI (được học trong môn Sức bền vật liệu) để tính toán độ võng sàn. Trong đồ án này, độ cứng B được sử dụng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tính toán độ võng sàn cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo an toàn và chất lượng công trình. Việc lựa chọn phương pháp tính toán và tham số phù hợp rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

Công trình được chia thành các khối lượng tập trung ứng với số tầng để tính toán các dạng dao động riêng. Toàn bộ kết cấu chịu lực được mô hình hóa 3 chiều bằng phần tử khung (frame) cho cột, dầm và phần tử tấm vỏ (shell) cho sàn, vách cứng. Tính toán chu kỳ và dạng dao động riêng cho 12 dạng dao động đầu tiên. Việc sử dụng mô hình không gian 3 chiều giúp tăng độ chính xác trong việc phản ánh hoạt động thực tế của công trình. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết hơn so với các phương pháp truyền thống, đảm bảo độ tin cậy cao của kết quả tính toán. Kết quả tính toán sẽ được sử dụng để đánh giá khả năng chịu tải trọng động của công trình.

Tính toán thành phần động của tải trọng gió dựa trên tiêu chuẩn TCXDVN 229:1999. Tần số dao động cơ bản (f1) của công trình được so sánh với tần số dao động riêng giới hạn (fL). Nếu f1 > fL, chỉ cần tính đến tác dụng của xung vận tốc gió. Nếu f1 < fL, cần tính đến cả tác dụng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình, và chỉ thực hiện tính toán cho các dạng dao động có tần số thỏa mãn fi < fL. Mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác dụng động lực của tải trọng gió được đánh giá qua mối quan hệ giữa tần số dao động riêng cơ bản (đặc biệt là tần số dao động riêng thứ nhất) và tần số giới hạn fL = 1.1 Hz. Tổ hợp phản ứng theo từng mode dao động để có được tác động của gió động, sau đó tổ hợp gió tĩnh và gió động để có được tác động của tải trọng gió. Trong đồ án này, chỉ xét 3 mode dao động đầu tiên (thỏa fi < fL).

Tải trọng gió được gán dưới dạng lực tập trung đặt tại cao trình các tầng. Để tính nội lực, cần nhập vào mô hình công trình các lực tập trung của thành phần gió tĩnh đặt tại tâm hình học và lực tập trung của thành phần gió động đặt tại tâm khối lượng của từng sàn ứng với cao trình tương ứng. Phương pháp này giúp mô phỏng chính xác hơn tác động của gió lên công trình. Việc nhập dữ liệu chính xác là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác của kết quả tính toán. Mỗi tầng sẽ được phân bổ lực gió tĩnh và động tương ứng với vị trí và trọng lượng của nó, đảm bảo mô hình phản ánh đúng điều kiện thực tế.

Đất nền công trình gồm nhiều lớp đất khác nhau, nhưng độ dốc các lớp nhỏ, chiều dày khá đồng đều. Do đó, có thể xem nền đất tại mọi điểm có chiều dày và cấu tạo như mặt cắt địa chất điển hình. Mặc dù trên mặt bằng chỉ bố trí 2 hố khoan, chưa khảo sát hết điều kiện địa chất, nhưng vẫn có thể dựa vào kết quả khảo sát để tính toán móng. Mực nước ngầm dao động tùy theo mùa, nằm khá sâu (-6.5m so với cốt thiên nhiên), ít ảnh hưởng đến công trình nếu thi công móng sâu. Việc thi công tầng hầm ở cao độ -1.5m so với cốt thiên nhiên khá thuận lợi. Đài cọc được xem như tuyệt đối cứng khi tính toán lực truyền xuống cọc. Giằng móng được xem xét nhưng bị bỏ qua trong mô hình tính khung do cột được coi là ngàm cứng vào móng. Tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. Sức chịu tải của cọc được xác định như đối với cọc đơn, không tính đến ảnh hưởng của nhóm cọc. Tải trọng chỉ truyền lên cọc, không truyền trực tiếp lên đất giữa các cọc.

Phương pháp thi công cọc ép được lựa chọn. Cọc bê tông cốt thép (BTCT) có kích thước 350x350mm, chiều dài 22.7m (11.7m + 11m), tiết diện đặc, được chế tạo tại công trường. Phương pháp này tương đối phổ biến và dễ dàng thực hiện. Diện tích sân bãi rộng rãi thuận lợi cho việc đúc cọc, tập kết đối trọng và dàn ép. Quá trình ép cọc được thực hiện cẩn thận, kiểm tra độ thẳng đứng của cọc bằng máy kinh vĩ. Trước khi ép đại trà, cần tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc (1%) tại các điểm có điều kiện địa chất tiêu biểu để lựa chọn loại cọc, thiết bị thi công và điều chỉnh thiết kế. Các bước ép cọc bao gồm: lắp đặt chính xác đoạn cọc đầu tiên, kiểm tra độ thẳng, tăng áp lực từ từ, điều chỉnh vận tốc xuyên (≤1cm/s, không quá 2cm/s), xử lý khi gặp vật cản. Cọc phải được ngàm vào lớp đất tốt chịu lực ít nhất 3-5 lần đường kính cọc. Ghi chép lực ép cẩn thận vào nhật ký ép cọc. Có biện pháp xử lý khi cọc bị cong, nứt gãy trong quá trình ép.