Đồ án tốt nghiệp chung cư cao tầng an cư - Trần Thanh Phương

Trình bày chi tiết đồ án tốt nghiệp thiết kế chung cư cao tầng với chủ đề an cư, bao gồm phân tích hiện trạng, giải pháp quy hoạch, kiến trúc và kỹ thuật xây

• Tác giả: Trần Thanh Phương
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Việt Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật công trình xây dựng
• Đề tài: Chung cư cao tầng an cư
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án tốt nghiệp chung cư cao tầng An Cư

Đồ án tốt nghiệp chung cư cao tầng An Cư là công trình thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Dự án nằm trong chuỗi các đồ án nghiên cứu thiết kế kết cấu nhà cao tầng, tập trung vào giải pháp sàn, khung và móng công trình. Công trình có quy mô nhiều tầng, áp dụng tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam hiện hành như TCVN 5574:2012, TCVN 2737:1995 và TCXD 229:1999. Đồ án bao gồm hai phần chính: phần tính toán lý thuyết và phần thiết kế kiến trúc, kết cấu. Sinh viên thực hiện phải tổng hợp kiến thức về cơ học kết cấu, bê tông cốt thép, địa chất công trình và thiết kế kiến trúc. Đây là minh chứng cho khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, đồng thời thể hiện tư duy kỹ thuật toàn diện trong việc giải quyết bài toán xây dựng nhà cao tầng tại đô thị lớn.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế hoàn chỉnh một công trình chung cư cao tầng đảm bảo an toàn, kinh tế và mỹ thuật. Phạm vi nghiên cứu bao gồm tính toán tải trọng, phân tích nội lực, thiết kế cốt thép cho các cấu kiện chính như sàn, dầm, cột, vách và móng. Ngoài ra, đồ án còn nghiên cứu phương án kiến trúc hợp lý, tối ưu không gian sử dụng cho cư dân đô thị. Kết quả thu được là bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công hoàn chỉnh, phục vụ cho mục đích học tập và tham khảo thực tế.

1.2. Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Đồ án áp dụng hệ thống tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam làm nền tảng tính toán. Tiêu chuẩn tải trọng TCVN 2737:1995 xác định các loại tải trọng tác dụng lên công trình. Tiêu chuẩn bê tông cốt thép TCVN 5574:2012 hướng dẫn tính toán cấu kiện chịu lực. Tiêu chuẩn tải trọng gió TCXD 229:1999 quy định phương pháp xác định áp lực gió động lên nhà cao tầng. Bên cạnh đó, các kiến thức về cơ học kết cấu, địa chất công trình và vật liệu xây dựng cũng được vận dụng xuyên suốt quá trình thiết kế, đảm bảo tính chính xác và khoa học của kết quả.

II. Phân tích phương án kết cấu sàn cho chung cư cao tầng

Việc lựa chọn phương án kết cấu sàn là yếu tố then chốt trong thiết kế chung cư cao tầng. Đồ án phân tích nhiều phương án sàn khác nhau, mỗi phương án có ưu nhược điểm riêng phù hợp với điều kiện cụ thể. Phương án sàn dầm truyền thống liên kết các cột thành khung cứng, khả năng chịu tải trọng ngang tốt nhưng thi công phức tạp. Phương án sàn phẳng không dầm giúp giảm chiều cao công trình, dễ phân chia không gian nhưng đòi hỏi chiều dày sàn lớn. Sàn không dầm ứng lực trước giảm võng sàn và tiết kiệm không gian, tuy nhiên yêu cầu thiết bị chuyên dụng. Tấm panel lắp ghép giúp thi công nhanh nhưng kích thước cấu kiện lớn. Sàn bê tông BubbleDeck sử dụng quả bóng nhựa tái chế, giảm trọng lượng bản thân hiệu quả. Việc so sánh các phương án dựa trên tiêu chí kỹ thuật, kinh tế và tiến độ thi công giúp đưa ra quyết định tối ưu cho công trình An Cư.

2.1. So sánh sàn phẳng không dầm và sàn dầm truyền thống

Sàn phẳng không dầm có cấu tạo gồm bản bê tông trực tiếp trên cột, không cần dầm nên giảm chiều cao tầng và đơn giản hóa cốp pha. Phương án này phù hợp với công trình cần không gian thoáng và phân chia linh hoạt. Tuy nhiên, khả năng chịu lực ngang kém hơn vì cột không liên kết thành khung. Sàn dầm truyền thống tạo khung cứng liên kết cột, khả năng chịu tải trọng ngang tốt hơn. Nhược điểm là thi công phức tạp, mất công gia công cốp pha dầm và cốt thép. Lựa chọn phương án nào phụ thuộc vào yêu cầu kiến trúc, điều kiện địa chất và quy mô công trình.

2.2. Giải pháp sàn BubbleDeck và ứng dụng thực tế

Sàn bê tông BubbleDeck là công nghệ tiên tiến sử dụng quả bóng nhựa tái chế đặt trong bản sàn để thay thế phần bê tông không tham gia chịu lực. Giải pháp này giúp giảm trọng lượng bản thân sàn từ 30-50% so với sàn đặc thông thường. Trọng lượng giảm đồng nghĩa với tải trọng lên móng và cột nhỏ hơn, tiết kiệm vật liệu kết cấu. Khả năng vượt nhịp lớn, phù hợp với không gian rộng trong chung cư. Nhược điểm là quy trình tính toán phức tạp và đòi hỏi kỹ thuật thi công chuyên môn cao. Công nghệ này đang được ứng dụng ngày càng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng tại Việt Nam.

III. Phương pháp tính toán tải trọng gió cho nhà cao tầng

Tải trọng gió là yếu tố quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, đặc biệt tại khu vực đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh. Theo TCXD 229:1999, tải trọng gió bao gồm thành phần tĩnh và thành phần động. Thành phần tĩnh xác định dựa trên áp lực gió cơ bản và hệ số hình dạng công trình. Thành phần động tính toán dựa trên tần số dao động riêng của công trình và hệ số động lực. Đồ án sử dụng phần mềm Robot Structure để khảo sát 12 mode dao động, xác định phần trăm khối lượng tham gia dao động của từng mode. Từ kết quả phân tích, chỉ các mode có khối lượng tham gia dao động lớn được chọn để tính thành phần động gió. Giá trị tiêu chuẩn thành động của gió tác dụng lên phần tử j của dạng dao động thứ i được xác định theo công thức WP(ji) = Mj × yji × ξi, trong đó Mj là khối lượng tập trung, yji là biên độ dao động, ξi là hệ số động lực.

3.1. Xác định tần số dao động riêng và mode tải trọng

Tần số dao động riêng là thông số cơ bản để đánh giá phản ứng động của công trình dưới tác dụng gió. Phần mềm Robot Structure được sử dụng để phân tích modal, xác định các mode dao động và tần số tương ứng. Công trình được mô hình hóa với điều kiện biên: cột và vách ngàm với móng. Kết quả cho thấy mode 1 và mode 3 có phần trăm khối lượng tham gia dao động lớn theo hai phương X và Y. Mode 2 bị xoắn nên bị loại bỏ khỏi tính toán. Hệ số động lực ξi được tra cứu từ đồ thị trong TCXD 229:1999, phụ thuộc vào tần số và độ giảm lôga của dao động.

3.2. Tính toán áp lực gió và phân bố tải trọng ngang

Áp lực gió lên công trình được tính theo hướng dẫn của TCXD 229:1999 với công thức tổng quát w = q0 × k × c, trong đó q0 là áp lực gió cơ bản, k là hệ số địa hình, c là hệ số khí động lực. Tải trọng gió được phân bố dọc chiều cao công trình, tập trung tại các tầng trên cao. Mỗi tầng được chia thành nhiều phần để tải trọng gió xem như không đổi trong phạm vi mỗi phần. Tổng hợp tải trọng từ cả thành phần tĩnh và động tạo thành tổ hợp tải trọng gió thiết kế, phục vụ tính toán nội lực và kiểm tra ổn định công trình.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của đồ án

Đồ án tốt nghiệp chung cư cao tầng An Cư đã hoàn thành các mục tiêu đề ra, bao gồm thiết kế kiến trúc, tính toán kết cấu và lập hồ sơ kỹ thuật thi công. Phương án sàn phẳng không dầm được lựa chọn tối ưu cho công trình, đảm bảo yêu cầu về công năng sử dụng và khả năng chịu lực. Hệ thống cột, vách và móng được tính toán kỹ lưỡng theo tiêu chuẩn Việt Nam, đáp ứng các điều kiện an toàn và kinh tế. Kết quả phân tích tải trọng gió cho thấy công trình ổn định dưới tác dụng của gió thiết kế. Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên và kỹ sư trong lĩnh vực thiết kế nhà cao tầng. Phương pháp tính toán và lựa chọn giải pháp kết cấu có thể áp dụng cho các công trình chung cư tương tự tại Việt Nam, đặc biệt tại các đô thị có mật độ xây dựng cao.

4.1. Bài học kinh nghiệm từ quá trình thực hiện

Quá trình thực hiện đồ án giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức từ nhiều môn học khác nhau. Việc lựa chọn phương án kết cấu đòi hỏi cân nhắc kỹ giữa yếu tố kỹ thuật, kinh tế và thi công. Phân tích tải trọng gió cho nhà cao tầng phức tạp hơn nhiều so với nhà thấp tầng, cần sử dụng phần mềm chuyên dụng. Kỹ năng đọc hiểu tiêu chuẩn và áp dụng công thức tính toán được rèn luyện đáng kể. Đồ án cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc khảo sát địa chất trước khi thiết kế móng, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn và chi phí công trình.

4.2. Hướng phát triển và áp dụng cho dự án thực tế

Kết quả đồ án có thể mở rộng áp dụng cho các dự án chung cư cao tầng tương tự tại Việt Nam. Phương pháp tính toán tải trọng gió theo TCXD 229:1999 cần được cập nhật theo tiêu chuẩn mới khi có hiệu lực. Công nghệ sàn BubbleDeck và sàn ứng lực trước đang phát triển mạnh, hứa hẹn giảm chi phí và tăng hiệu quả thi công. Việc áp dụng phần mềm phân tích hiện đại như Robot Structure, ETABS giúp tăng độ chính xác và rút ngắn thời gian thiết kế. Đồ án là nền tảng để nghiên cứu sâu hơn về tối ưu kết cấu và ứng dụng vật liệu mới trong xây dựng nhà cao tầng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1. Mục đích sử dụng công trình Trước thực trạng dân số phát triển nhanh nên nhu cầu mua đất xây dựng nhà ngày càng nhiều trong khi đó quỹ đất của Thành phố thì có hạn, chính vì vậy mà giá đất ngày càng leo thang khiến cho nhiều người dân không đủ khả năng mua đất xây dựng. Để giải quyết vấn đề cấp thiết này giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố là hợp lý nhất. Chính vì thế, công trình chung cư AN CƯ được thiết kế và xây dựng nhằm góp phần giải quyết các mục tiêu trên.

Đây là một khu nhà cao tầng hiện đại, đầy đủ tiện nghi, cảnh quan đẹp… thích hợp cho sinh sống, giải trí và làm việc, một chung cư cao tầng được thiết kế và thi công xây dựng với chất lượng cao, đầy đủ tiện nghi để phục vụ cho nhu cầu sống của người dân. Vị trí công trình Nằm tại Quận 7, gần trung tâm thành phố, công trình ở vị trí thoáng, đẹp tạo điểm nhấn và sự hài hoà, hiện đại cho tổng thể qui hoạch khu dân cư. Công trình nằm trên trục đường giao thông chính nên rất thuận lợi cho việc cung cấp vật tư và giao thông ngoài công trình. Đồng thời, hệ thống cấp điện, cấp nước trong khu vực đã hoàn thiện đáp ứng tốt các yêu cầu cho công tác xây dựng.

Khu đất xây dựng công trình bằng phẳng, hiện trạng không có công trình cũ, không có công trình ngầm bên dưới đất nên rất thuận lợi cho công việc thi công và bố trí tổng bình đồ. Quy mô công trình 1. Loại công trình 2 2 Công trình dân dụng cấp 2 (5000m ≤ Ssàn ≤ 10000m hoặc 8 ≤ số tầng ≤18) 1. Số tầng Công trình có: 1 tầng hầm, 18 tầng nổi.

Cao độ Cao độ chuẩn được chọn tại mặt đất tự nhiên : +0.00 m Cao độ nền tầng trệt so với cao độ MĐTN : +1.200 m Cao độ mặt tầng hầm so với MĐTN : -2.40 m Cao độ sàn mái so với cao độ MĐTN : +59. Diện tích xây dựng 2 Công trình chung cư xây dựng với diện tích mặt bằng : 44.00 m 2 Diện tích mặt bằng tầng hầm : 44. Công năng công trình Tầng hầm : Sử dụng cho việc bố trí các phòng kỹ thuật và đỗ xe. Tầng trệt : Khu thương mại Tầng 2-19 : Bố trí các căn hộ phục vụ cho nhu cầu ở, và sinh hoạt riêng.

Tầng mái : Bố trí các khối kỹ thuật và sân thượng 1 D P. NGUÛ 1 SAÂN PHÔI i=2% i=2% SAÂN PHÔI W. KHAÙCH BEÁP BEÁP P. KHAÙCH CAÊN HOÄ LOAÏI B CAÊN HOÄ LOAÏI B CAÊN HOÄ LOAÏI A AÊN AÊN CAÊN HOÄ LOAÏI A CAÊN HOÄ LOAÏI A AÊN AÊN CAÊN HOÄ LOAÏI A C1 B1 CAÊN HOÄ LOAÏI B CAÊN HOÄ LOAÏI B P.

KHAÙCH BEÁP BEÁP P. KHAÙCH AÊN AÊN i=2% W.C SAÂN PHÔI i=2% i=2% SAÂN PHÔI P.1: Mặt bằng tầng điển hình 1. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 1. Giải pháp mặt bằng Mặt bằng có dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất là 40x60 (m).

Tầng hầm nằm ở cao độ -2.4 m, được bố trí 1 ram dốc từ mặt đất đến nền tầng hầm (độ dốc i=20%), 1 lối dành cho xe đi vào và 1 lối dành cho xe đi ra. Vì công năng chính của công trình là cho thuê căn hộ nên tầng hầm phần lớn diện tích dùng cho việc để xe đi lại, bố trí rãnh thoát nước và các phòng kĩ thuật hợp lí, tạo không gian thoáng mát nhất có thể cho tầng hầm. Hệ thống cầu thang bộ và thang máy bố trí sao cho người sử dụng dễ dàng nhìn thấy khi đi vào tầng hầm. Tầng trệt được coi như khu sinh hoạt chung của toàn khối nhà, được trang trí đẹp mẳt.

Phòng quản lí cao ốc được bố trí ở vị trí khách có thể dễ dàng liên lạc. Tầng 2 đến 17 đây là mặt bằng cho thấy rõ nhất chức năng của khối nhà, các căn hộ được bố trí hợp lí bao quanh khu giao thông chính là thang máy và cầu thang bộ. Ở mỗi tầng có bố trí khu đựng rác sinh hoạt và khu kỹ thuật điện. Giải pháp mặt đứng Sử dụng,khai thác triệt để nét hiện đại với cửa kính lớn, tường ngoài được hoàn thiện bằng sơn nước.

Với những nét ngang và thẳng đứng tạo nên sự bề thế vững vàng cho công trình, hơn nữa kết hợp với việc sử dụng các vật liệu mới cho mặt đứng công trình như đá Granite cùng với những mảng kiếng dày màu xanh tạo vẻ sang trọng cho một công trình kiến trúc. Giải pháp giao thông trong công trình 1. Giao thông đứng 2 Giao thông đứng liên hệ giữa các tầng thông qua hệ thống gồm 2thang máy và 2 cầu thang bộ hành nhằm liên hệ giao thông theo phương đứng và thoát hiểm khi có sự cố. Phần diện tích cầu thang bộ được thiết kế đảm bảo yêu cầu thoát người nhanh, an toàn khi có sự cố xảy ra.

Thang máy này được đặt ở vị trí trung tâm, nhằm đảm bảo khoảng cách xa nhất đến thang máy < 30m để giải quyết việc đi lại hằng ngày cho mọi người và khoảng cách an toàn để có thể thoát người nhanh nhất khi xảy ra sự cố. Giao thông ngang Giải pháp lưu thông theo phương ngang trong mỗi tầng là hệ thống hành lang giữa bao quanh khu vực thang đứng nằm giữa mặt bằng tầng, đảm bảo lưu thông ngắn gọn, tiện lợi đến từng căn hộ. GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC Hệ kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung BTCT toàn khối. Cầu thang bằng bê tông cốt thép.

Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm. Phương án móng dùng phương án móng sâu. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC 1. Hệ thống điện Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện Thành Phố và máy phát điện riêng Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm (được tiến hành lắp đặt đồng thời khi thi công).

Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sữa chữa. Hệ thống cấp - thoát nước Nguồn nước cấp được chọn dùng là nguồn nước chung cho cả thành phố qua tính toán đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng nước và việc đảm bảo vệ sinh nguồn nước. Thoát nước mưa: Nước mưa trên mái được thoát xuống dưới thông qua hệ thống ống nhựa đặt tại những vị trí thu nước mái nhiều nhất. Từ hệ thống ống dẫn chảy xuống rãnh thu nước mưa quanh nhà đến hệ thông thoát nước chung của thành phố.

Thoát nước thải sinh hoạt: Nước thải khu vệ sinh được dẫn xuống bể tự hoại làm sạch sau đó dẫn vào hệ thống thoát nước chung của thành phố. Đường ống dẫn phải kín, không dò rỉ, đảm bảo độ dốc khi thoát nước. Hệ thống thông gió Giải pháp thông gió nhân tạo (nhờ hệ thống máy điều hòa nhiệt độ) được ưu tiên sử dụng vì vấn đề ô nhiễm không khí của toàn khu vực. Về quy hoạch: xung quanh công trình trồng hệ thống cây xanh để dẫn gió, che nắng, chắn bụi, điều hoà không khí.

Tạo nên môi trường trong sạch thoát mát. Về thiết kế: Các phòng ở trong công trình được thiết kế hệ thống cửa sổ, cửa đi, ô thoáng, tạo nên sự lưu thông không khí trong và ngoài công trình. Đảm bảo môi trường không khí thoải mái, trong sạch 1. Hệ thống chiếu sáng Kết hợp ánh sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo.

Chiếu sáng tự nhiên: Các phòng đều có hệ thống cửa để tiếp nhận ánh sáng từ bên ngoài kết hợp cùng ánh sáng nhân tạo đảm bảo đủ ánh sáng trong phòng. 3 Chiếu sáng nhân tạo: Được tạo ra từ hệ thống điện chiếu sáng theo tiêu chuẩn Việt Nam về thiết kết điện chiếu sáng trong công trình dân dụng. Hệ thống phòng cháy chửa cháy Tại mỗi tầng và tại nút giao thông giữa hành lang và cầu thang. Thiết kết đặt hệ thống hộp họng cứa hoả được nối với nguồn nước chữa cháy.

Mỗi tầng đều được đặt biển chỉ dẫn về phòng và chữa cháy. Đặt mỗi tầng 4 bình cứu hoả CO2MFZ4 (4kg) chia làm 2 hộp đặt hai bên khu phòng ở. Hệ thống chống sét Chọn sử dụng hệ thống thu sét chủ động quả cầu Dynasphire được thiết lập ở tầng mái và hệ thống dây nối đất bằng đồng được thiết kế để tối thiểu hóa nguy cơ bị sét đánh. Hệ thống thoát rác Tại mỗi tầng có các khu chứa rác riêng, rồi từ đó chuyển đến các xe đổ rác của thành phố.

Gian rác được thiết kế kín đáo và xử lí kỹ lưỡng để tránh tình trạng bốc mùi gây ô nhiểm môi trường. 4 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 2. GIẢI PHÁP KẾT CẤU PHẦN THÂN 2. Giải pháp kết cấu theo phương đứng Hệ kết cấu chịu lực thẳng đứng có vai trò quan trọng đối với kết cấu nhà nhiều tầng vì: + Cùng với dầm, sàn, tạo thành hệ khung cứng, nâng đỡ các phần không chịu lực của công trình, tạo nên không gian bên trong đáp ứng nhu cầu sử dụng.

+ Tiếp nhận tải trọng từ sàn – dầm để truyền xuống móng, xuống nền đất. + Tiếp nhận tải trọng ngang tác dụng lên công trình (phân phối giữa các cột, vách và truyền xuống móng). + Kết cấu chịu lực theo phương thẳng đứng còn có vai trò rất quan trọng trong việc giữ ổn định tổng thể công trình, hạn chế dao động, hạn chế gia tốc đỉnh và chuyển vị đỉnh. Hệ kết cấu chịu lực theo phương đứng bao gồm các loại sau : + Hệ kết cấu cơ bản: Kết cấu khung, kết cấu tường chịu lực, kết cấu lõi cứng, kết cấu ống.

+ Hệ kết cấu hỗn hợp: Kết cấu khung-giằng (kết cấu khung-vách), kết cấu ống lõi và kết cấu ống tổ hợp. + Hệ kết cấu đặc biệt: Hệ kết cấu có tầng cứng, hệ kết cấu có dầm truyền, kết cấu có hệ giằng liên tầng và kết cấu có khung ghép. Mỗi loại kết cấu đều có những ưu điểm, nhược điểm riêng, phù hợp với từng công trình có quy mô và yêu cầu thiết kế khác nhau. Do đó, việc lựa chọn giải pháp kết cấu phải được cân nhắc kỹ lưỡng, phù hợp với từng công trình cụ thể, đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.

+ Hệ kết cấu khung có ưu điểm là có khả năng tạo ra những không gian lớn, linh hoạt, có sơ đồ làm việc rõ ràng.