Đang tải... (xem toàn văn)
LVTS1 Ảnh hưởng của dầm chuyển đến sự làm việc của kết cấu nhà cao tầng Đăng ngày 19062011 09:33:00 AM 553 Lượt xem 1245 lượt tải Giá : 0 VND Ảnh hưởng của dầm chuyển đến sự làm việc của kết cấu nhà cao tầng Hãng sản xuất : Unknown Đánh giá : 5 điểm 1 2 3 4 5
Lời cảm ơn Trong quá trình thực hiện luận văn này, tác giả đã đợc ngời hớng dẫn khoa học là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tiến Chơng tận tình giúp đỡ, hớng dẫn cũng nh tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn của mình. Qua đây tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy. Tác giả cũng xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các cán bộ khoa đào tạo Sau Đại Học thuộc trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội, bộ môn Kết cấu bê tông cốt thép và gạch đá đã giúp đỡ, chỉ dẫn, tạo điều kiện trong quá trình học tập và nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những ngời bạn đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt luận văn này Do thời gian thực hiện đề tài không nhiều và trình độ của tác giả có hạn, mặc dù đã hết sức cố gắng nhng trong luận văn sẽ không tránh khỏi những hạn chế nhất định, tác giả rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Việt Phơng Lời cam đoan Tên tôi là: Nguyễn Việt Phơng Sinh ngày: 05 - 09 -1985 Quê quán: Thái Yên - Đức Thọ Hà Tĩnh Nơi công tác: Khoa Xây Dựng, trờng Đại học Kiến Trúc Hà Nội Tôi xin cam đoan Luận văn tốt nghiệp cao học ngành Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp với đề tài: ảnh hởng của dầm chuyển đến sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng là luận văn do cá nhân tôi thực hiện. Các kết quả tính toán của các mô hình tuân thủ tiêu chuẩn Xây Dựng hiện hành. Kết quả tính toán này không sao chép bất kỳ tài liệu nào khác Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Việt Phơng 1 Mục lục Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh sách các bảng biểu Danh sách các hình vẽ, đồ thị Trang Mở đầu 4 Chơng 1: Tổng quan về nhà cao tầng 14 1.1 Khái niệm chung về nhà cao tầng 14 1.2 Phân loại nhà cao tầng 15 1.3 Các hệ chịu lực cơ bản của nhà cao tầng 15 1.3.1 Hệ khung chịu lực 15 1.3.2 Hệ tờng chịu lực 17 1.3.3 Hệ lõi chịu lực 19 1.3.4 Hệ hộp chịu lực 20 1.4 Các hệ chịu lực hỗn hợp 21 1.4.1 Hệ khung tờng chịu lực 21 1.4.2 Hệ khung lõi chịu lực 22 1.4.3 Hệ khung hộp chịu lực 23 1.4.4 Hệ hộp - tờng chịu lực 23 1.4.5 Hệ hộp lõi chịu lực 23 1.5 Các hệ chịu lực đặc biệt 23 1.5.1 Hệ kết cấu có tầng cứng 23 1.5.2 Hệ kết cấu có hệ giằng liên tầng 25 1.5.3 Hệ kết cấu có hệ khung ghép 26 1.5.4 Hệ kết cấu có hệ thống dầm chuyển 26 2 1.6 Tình hình phát triển nhà cao tầng và nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển trong và ngoài nớc 28 1.6.1 Tình hình phát triển nhà cao tầng trên thế giới 28 1.6.2 Tình hình phát triển nhà cao tầng tại Việt Nam 31 1.6.3 Tình hình phát triển nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển 32 1.7 Tổng quan về dầm chuyển 35 1.7.1 Khái niệm về dầm chuyển 35 1.7.2 Phân loại dầm chuyển 36 1.7.3 Phân tích trạng thái làm việc của dầm chuyển 37 Chơng 2: Nguyên tắc, phơng pháp tính toán nhà cao tầng Và mô hình hóa nhà cao tầng có dầm chuyển 39 2.1 Các loại tải trọng tác dụng lên nhà cao tầng 39 2.1.1 Khái niệm chung về tải trọng 39 2.1.2 Phân loại tải trọng 39 2.1.3 Cách xác định tải trọng 40 2.2 Sơ đồ tính toán nhà cao tầng 44 2.2.1 Phân loại theo tính chất làm việc không gian 44 2.2.2 Phân loại theo tính chất của ẩn số 45 2.3 Các phơng pháp tính toán nhà cao tầng 46 2.3.1 Phơng pháp cơ học kết cấu 46 2.3.2 Phơng pháp sai phân hữu hạn 47 2.3.3 Phơng pháp phần tử hữu hạn 52 2.3.4 Kết luận 63 2.4 Các nguyên tắc tính toán nhà cao tầng 63 2.4.1 Kiểm tra độ cứng tổng thể 63 2.4.2 Kiểm tra dao động của công trình 64 2.5 Mô hình hóa nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển 64 2.5.1 Các phần mềm tính toán nhà cao tầng 65 3 2.5.2 Mô hình hóa nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển 66 Chơng 3: Khảo sát sự ảnh hởng của dầm chuyển đối với sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng 70 3.1 Lựa chọn sơ đồ khảo sát 70 3.2 Lựa chọn sơ bộ kích thớc tiết diện 73 3.3 Tải trọng tác dụng lên công trình 73 3.4 Kết quả tính toán và nhận xét 75 3.4.1 Trờng hợp dầm chuyển đỡ cột 75 3.4.2 Trờng hợp dầm chuyển đỡ cột kết hợp với vách chạy suốt 86 3.4.3 Trờng hợp dầm chuyển đỡ vách 98 Kết luận và kiến nghị 111 Tài liệu tham khảo 114 4 Danh sách các bảng biểu Bảng 3.1 Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.2 Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.3 Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.4 Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Bảng 3.5 Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Bảng 3.6 Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Bảng 3.7 Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.8 Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.9 Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.10 Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) 5 Bảng 3.11 Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Bảng 3.12 Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Bảng 3.13 Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ vách Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.14 Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển đỡ vách Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.15 Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ vách Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Bảng 3.16 Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ vách Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Bảng 3.17 Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ vách Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Bảng 3.18 Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển đỡ vách Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) 6 Danh sách các hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Một số loại mặt bằng nhà cao tầng hệ khung chịu lực Hình 1.2 Hệ khung chịu lực có thanh xiên và thanh dàn ngang Hình 1.3 Các sơ đồ hệ tờng chịu lực Hình 1.4 Hình dạng của vách cứng Hình 1.5 Cách bố trí lõi cứng trong công trình Hình 1.6 Hệ khung - tờng chịu lực Hình 1.7 Sơ đồ làm việc của hệ khung tờng chịu lực Hình 1.8 Hệ khung lõi chịu lực Hình 1.9 Sơ đồ kết cấu nhà cao tầng có tầng cứng Hình 1.10 Biểu đồ mômen uốn khi có và không có tầng cứng Hình 1.11 Sơ đồ làm việc của kết cấu khung biên với hệ giằng liên tầng Hình 1.12 Sơ đồ làm việc của nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển Hình 1.13 Các tòa nhà cao nhất thế giới hiện nay Hình 1.14 Tòa nhà Sears Tower ở Chicago Hình 1.15 Tòa nhà Petronas Tower ở Malaysia Hình 1.16 HaNoi Tower-Hà Nội Hình 1.17 Khách sạn Winsor -TPHCM Hình 1.18 Hình ảnh về dầm chuyển trong công trình Hình 1.19 Brunswich Building - Chicago - Mỹ Hình 1.20 Diwang International Commerce Center Trung Quốc Hình 1.21 Chung c 34T- Trung Hòa Nhân Chính Hình 1.22 Tòa nhà Westa Mỗ Lao Hà Đông Hà Nội Hình 2.1 Sơ đồ tính toán một chiều và hai chiều Hình 2.2 Sơ đồ tính toán rời rạc và rời rạc liên tục Hình 2.3 Sơ đồ tính toán liên tục Hình 2.4 Các dạng lới Hình 2.5 Sơ đồ sai phân tiến 7 Hình 2.6 Sơ đồ sai phân lùi Hình 2.7 Sơ đồ sai phân trung tâm Hình 2.8 Phần tử một chiều Hình 2.9 Phần tử hai chiều Hình 2.10 Phần tử ba chiều Hình 2.11 Sự biến thiên của hàm dạng phần tử tam giác Hình 2.12 Sơ đồ thanh không gian Hình 2.13 Sơ đồ tấm chữ nhật chịu uốn Hình 2.14 Các bậc tự do của các loại phần tử tấm Hình 3.1 Mặt bằng sơ đồ khảo sát trờng hợp dầm chuyển đỡ cột Hình 3.2 Mặt cắt sơ đồ khảo sát dầm chuyển đỡ cột Hình 3.3 Mặt bằng sơ đồ khảo sát trờng hợp dầm chuyển đỡ cột kết hợp với vách chạy suốt Hình 3.4 Mặt cắt sơ đồ khảo sát dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Hình 3.5 Mặt bằng sơ đồ khảo sát trờng hợp dầm chuyển đỡ vách Hình 3.6 Mặt cắt sơ đồ khảo sát dầm chuyển đỡ vách Hình 3.7 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp dầm chuyển ở tầng 1 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Hình 3.8 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp dầm chuyển ở tầng 2 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Hình 3.9 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp dầm chuyển ở tầng 3 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Hình 3.10 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp dầm chuyển ở tầng 1 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) 8 H×nh 3.11 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 2 (DÇm chuyÓn ®ì cét – Trêng hîp thay ®æi c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn) H×nh 3.12 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 3 (DÇm chuyÓn ®ì cét – Trêng hîp thay ®æi c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn) H×nh 3.13 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 1 (DÇm chuyÓn ®ì cét kÕt hîp v¸ch ch¹y suèt – Trêng hîp thay ®æi c¸ch m« h×nh hãa dÇm chuyÓn) H×nh 3.14 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 2 (DÇm chuyÓn ®ì cét kÕt hîp v¸ch ch¹y suèt – Trêng hîp thay ®æi c¸ch m« h×nh hãa dÇm chuyÓn) H×nh 3.15 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 3 (DÇm chuyÓn ®ì cét kÕt hîp v¸ch ch¹y suèt – Trêng hîp thay ®æi c¸ch m« h×nh hãa dÇm chuyÓn) H×nh 3.16 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 1 (DÇm chuyÓn ®ì cét kÕt hîp v¸ch ch¹y suèt – Trêng hîp thay ®æi c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn) H×nh 3.17 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 2 (DÇm chuyÓn ®ì cét kÕt hîp v¸ch ch¹y suèt – Trêng hîp thay ®æi c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn) H×nh 3.18 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 3 (DÇm chuyÓn ®ì cét kÕt hîp v¸ch ch¹y suèt – Trêng hîp thay ®æi c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn) H×nh 3.19 ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm chuyÓn ë tÇng 1 (DÇm chuyÓn ®ì v¸ch – Trêng hîp thay ®æi c¸ch m« h×nh hãa dÇm chuyÓn) [...]... tổng quan về nhà cao tầng - Tìm hiểu đặc điểm của các dạng hệ kết cấu công trình đặc biệt là hệ kết cấu có dầm chuyển - Phân tích cách mô hình hóa nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển - Xem xét ảnh hưởng của dầm chuyển đến hệ kết cấu nhà cao tầng khi chịu tải trọng tĩnh - Tìm hiểu vị trí tối ưu của dầm chuyển trong hệ kết cấu nhà cao tầng, đề xuất vị trí tối ưu của dầm chuyển - Tập hợp các kết quả tính... tính toán dầm chuyển đơn lẻ mà ít nghiên cứu nó trong sự làm việc chung của hệ kết cấu công trình Để có bức tranh đầy đủ hơn về sự làm việc của công trình khi có dầm chuyển cũng như của hệ dầm chuyển trong nhà cao tầng phù hợp với các tiêu chuẩn của Việt Nam hiện hành, đề tài chọn hướng nghiên cứu với nội dung cụ thể là: ảnh hưởng của dầm chuyển đối với sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng Mục... là 24 tầng - Liên Xô (cũ): Nhà cao tầng là nhà ở có từ 10 tầng trở lên, hoặc các công trình kiến trúc khác là 7 tầng 15 - Mỹ: Nhà cao tầng là nhà có chiều cao từ 22m đến 25m hoặc trên 7 tầng - Pháp: Nhà cao tầng là nhà ở > 50m hoặc các kiến trúc khác là > 28m - Anh: Nhà cao tầng là nhà có chiều cao trên 24,3m - Nhật Bản: Nhà cao tầng là nhà có trên 11 tầng và trên 31m - Tây Đức: Nhà cao tầng là nhà có... trình sử dụng hệ thống dầm chuyển trong hệ kết cấu của công trình Đề tài sẽ phân tích hoàn thiện hơn về ảnh hưởng của dầm chuyển đến hệ kết cấu nhà cao tầng cũng như sự phiền hà mà kết cấu này mang lại 14 Chương 1 Tổng quan về nhà cao tầng 1.1 Khái niệm chung về nhà cao tầng [10] Ngay từ thời cổ đại, con người đã thể hiện ý nguyện của mình là xây dựng các công trình ngày càng cao Ngày nay khi công... độ cứng của cột phía dưới dầm chuyển hoặc cấu tạo các liên kết giữa cột phía dưới với dầm chuyển theo liên kết khớp nhằm chịu được các biến dạng xoay lớn a) b) Hình 1.12 Sơ đồ làm việc của nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển a) Dầm chuyển đỡ khung b) Dầm chuyển đỡ tường chịu lực Dầm chuyển có đặc điểm làm việc khác với các dầm thông thường khác Thứ nhất, đây là các dầm có kích thước lớn, chiều cao lớn... giá được sự làm việc của hệ kết cấu, chuyển vị của công trình khi nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển đỡ các hệ kết cấu khác nhau chịu tải trọng tĩnh Đối tượng nghiên cứu - Hồ sơ thiết kế các nhà cao tầng bê tông cốt thép có hệ thống dầm chuyển trong và ngoài nước Nguyên cứu các công trình đã xây dựng và đang trong giai đoạn thiết kế - Mô hình hóa các phương án nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển bằng... 3.20 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trường hợp dầm chuyển ở tầng 2 (Dầm chuyển đỡ vách Trường hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Hình 3.21 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trường hợp dầm chuyển ở tầng 3 (Dầm chuyển đỡ vách Trường hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển) Hình 3.22 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trường hợp dầm chuyển ở tầng 1 (Dầm. .. trục Ưu điểm của dạng kết cấu này là: - Độ cứng lớn theo phương ngang, thích hợp với các nhà siêu cao tầng - Đồng thời hệ giằng liên tầng không ảnh hưởng đến công năng của công trình - Hệ thống cột trong kết cấu không phải đặt dày đặc Hình 1.11 Sơ đồ làm việc của kết cấu khung biên với hệ giằng liên tầng 1.5.3 Hệ kết cấu có hệ khung ghép Khung ghép được cấu tạo theo cách liên kết một số tầng và một... chuyển ở tầng 1 (Dầm chuyển đỡ vách Trường hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Hình 3.23 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trường hợp dầm chuyển ở tầng 2 (Dầm chuyển đỡ vách Trường hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) Hình 3.24 Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trường hợp dầm chuyển ở tầng 3 (Dầm chuyển đỡ vách Trường hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển) 10 Mở đầu... tác dụng của tải trọng tập trung lớn Trường hợp dầm chuyển đỡ các tường chịu lực có sự làm việc đồng thời với tường nên sơ đồ chịu lực khác với sơ đồ dầm 28 1.6 Tình hình phát triển nhà cao tầng và nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển trong và ngoài nước 1.6.1 Tình hình phát triển nhà cao tầng trên thế giới Nhà cao tầng được phát triển phụ thuộc vào sự phát triển của nền kinh tế quốc gia, sự phát triển . mềm tính toán nhà cao tầng 65 3 2.5.2 Mô hình hóa nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển 66 Chơng 3: Khảo sát sự ảnh hởng của dầm chuyển đối với sự làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng 70 3.1 Lựa. hởng của dầm chuyển đến hệ kết cấu nhà cao tầng khi chịu tải trọng tĩnh - Tìm hiểu vị trí tối u của dầm chuyển trong hệ kết cấu nhà cao tầng, đề xuất vị trí tối u của dầm chuyển. - Tập hợp các kết. thiện hơn về ảnh hởng của dầm chuyển đến hệ kết cấu nhà cao tầng cũng nh sự phiền hà mà kết cấu này mang lại. 14 Chơng 1 Tổng quan về nhà cao tầng 1.1 Khái niệm chung về nhà cao tầng [10] Ngay