Nhà văn phòng Cơ quan Kiểm toán Nhà nước - Đồ án TN Đại học Dân lập Hải Phòng

Cung cấp mẫu và hướng dẫn thực hiện đồ án tốt nghiệp xây dựng dân dụng và công nghiệp. Tập trung vào thiết kế nhà làm việc văn phòng cơ quan kiểm toán nhà nước

• Tác giả: Vũ Gia Khánh
• Người hướng dẫn: THS. Ngô Đức Dũng
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Nhà làm việc văn phòng cơ quan kiểm toán nhà nước
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp nhà làm việc văn phòng cơ quan kiểm toán nhà nước

Đồ án tốt nghiệp nhà làm việc văn phòng cơ quan kiểm toán nhà nước thuộc chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp. Công trình được thiết kế phục vụ nhu cầu làm việc hành chính của cơ quan kiểm toán nhà nước với quy mô nhiều tầng. Đồ án bao gồm hai phần chính là kiến trúc và kết cấu. Phần kiến trúc tập trung vào bố trí không gian làm việc, phòng họp, khu vực tiếp khách và các tiện ích công cộng. Phần kết cấu tính toán hệ thống sàn, khung chịu lực và móng công trình. Công trình áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995 về tải trọng gió và các quy chuẩn xây dựng hiện hành. Kết cấu sử dụng bê tông cốt thép với các tiết diện cột, dầm được tính toán phù hợp theo từng tầng. Hệ móng được thiết kế bằng cọc bê tông cốt thép đảm bảo khả năng chịu tải cho tòa nhà nhiều tầng.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đồ án

Đồ án nhằm thiết kế hoàn chỉnh công trình nhà làm việc văn phòng cơ quan kiểm toán nhà nước từ kiến trúc đến kết cấu. Phạm vi nghiên cứu bao gồm thiết kế mặt bằng công năng, tính toán hệ thống sàn tầng 3, khung trục 5 và móng công trình. Các tính toán sử dụng bê tông B25 với cường độ chịu nén Rb bằng 14,5 MPa. Đồ án còn xác định tải trọng tác dụng bao gồm tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió theo quy chuẩn Việt Nam.

1.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của công trình

Công trình có chiều cao tầng tiêu chuẩn 3,7 mét với tổng cộng 10 tầng. Tiết diện cột biên tầng 1-3 là 40x60 cm, tầng 4-7 là 40x50 cm, tầng 8-10 là 30x40 cm. Cột giữa có tiết diện lớn hơn như tầng 1-3 là 40x70 cm. Dầm khung có tiết diện 22x35 cm. Hệ thống khung trục 5 được chọn làm đối tượng tính toán chi tiết. Móng công trình sử dụng cọc bê tông cốt thép với đài móng được bố trí phù hợp.

II. Phân tích giải pháp kiến trúc và kết cấu nhà làm việc văn phòng

Giải pháp kiến trúc công trình nhà làm việc văn phòng cơ quan kiểm toán nhà nước được thiết kế theo nguyên tắc tối ưu công năng sử dụng. Mặt bằng bố trí hợp lý với khu vực làm việc mở, phòng họp riêng biệt và không gian phục vụ chung. Hệ thống kết cấu sử dụng khung bê tông cốt thép toàn khối đảm bảo độ cứng và ổn định. Giải pháp kết cấu sàn được tính toán theo phương pháp bản đàn hồi với các hệ số nội lực xác định. Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm tĩnh tải bản thân, tải trọng hoàn thiện và hoạt tải sử dụng. Tải trọng gió được tính theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 với hệ số tin cậy 1,2 và áp lực gió cơ sở vùng IIB là 95 kg/m². Công trình đảm bảo các điều kiện về an toàn chịu lực, công năng sử dụng và thẩm mỹ kiến trúc.

2.1. Giải pháp kiến trúc bố trí không gian làm việc

Kiến trúc công trình được tổ chức theo nguyên tắc phân khu chức năng rõ ràng. Khu vực tầng 1 bố trí sảnh tiếp khách, bảo vệ và các phòng dịch vụ công cộng. Các tầng trên dành cho không gian làm việc hành chính với phòng mở và phòng riêng. Khu vực phòng họp được bố trí tập trung tại các tầng trung gian. Hệ thống cầu thang và thang máy đảm bảo khả năng thoát hiểm và giao thông đứng cho công trình 10 tầng.

2.2. Giải pháp kết cấu khung và sàn chịu lực

Hệ thống kết cấu chính gồm khung không gian bằng bê tông cốt thép toàn khối. Khung trục 5 được tính toán làm đại diện với các cột liên tục từ tầng 1 đến tầng 10. Sàn tầng 3 được thiết kế theo phương pháp bản với các hệ số mô men xác định từ bảng tính sẵn. Tiết diện cột giảm dần theo chiều cao công trình do giảm tải trọng tích lũy. Điều kiện ổn định cột được kiểm tra với tỷ số λ nhỏ hơn giới hạn cho phép λ₀ bằng 31.

III. Phương pháp tính toán và thiết kế kết cấu nhà văn phòng kiểm toán

Phương pháp tính toán kết cấu công trình tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép Việt Nam. Tải trọng tác dụng được xác định bao gồm tĩnh tải phân bố, hoạt tải sử dụng và tải trọng gió. Tĩnh tải truyền vào khung được tính dựa trên trọng lượng bản sàn, lớp hoàn thiện và tường xây. Hoạt tải văn phòng được áp dụng theo quy chuẩn với giá trị tiêu chuẩn. Tải trọng gió được tính toán chi tiết cho từng tầng với hệ số k thay đổi theo chiều cao. Nội lực trong khung được xác định bằng phương pháp kết hợp các trường hợp tải trọng不利 nhất. Cốt thép dầm và cột được tính toán dựa trên biểu đồ nội lực tổ hợp. Móng công trình sử dụng cọc bê tông với sức chịu tải kiểm tra theo cả vật liệu và đất nền.

3.1. Xác định tải trọng và tổ hợp nội lực khung chịu lực

Tải trọng tác dụng lên khung gồm ba nhóm chính. Tĩnh tải bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu và lớp hoàn thiện như sàn, trần, tường xây. Hoạt tải sử dụng được áp dụng theo tiêu chuẩn với giá trị đặc trưng cho nhà văn phòng. Tải trọng gió được tính toán với hệ số hình dạng và hệ số gió thay đổi theo độ cao tầng. Các trường hợp tải trọng不利 nhất được tổ hợp để tính cốt thép khung.

3.2. Thiết kế tiết diện cột và dầm bê tông cốt thép

Tiết diện cột được xác định sơ bộ theo công thức dựa trên diện tích chịu tải và cường độ bê tông. Cột biên tầng 1-3 có tiết diện 40x60 cm với diện tích 2400 cm². Cột giữa cùng tầng có tiết diện 40x70 cm với diện tích 2800 cm². Kiểm tra ổn định cột với chiều dài làm việc l₀ bằng 0,7 lần chiều cao tầng cho λ nhỏ hơn 31. Dầm khung có tiết diện 22x35 cm đảm bảo độ cứng cho nhịp kết cấu.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của đồ án nhà văn phòng kiểm toán

Đồ án tốt nghiệp nhà làm việc văn phòng cơ quan kiểm toán nhà nước đã hoàn thành đầy đủ các yêu cầu thiết kế kiến trúc và kết cấu. Giải pháp kiến trúc đảm bảo công năng sử dụng tối ưu cho hoạt động hành chính văn phòng. Hệ thống kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối đáp ứng yêu cầu chịu lực và độ bền công trình. Việc tính toán tải trọng gió theo TCVN 2737-1995 cho thấy công trình chịu được áp lực gió vùng IIB. Hệ móng cọc bê tông cốt thép đảm bảo khả năng truyền tải trọng xuống nền đất. Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho việc thiết kế các công trình nhà làm việc hành chính tương tự. Kết quả tính toán và bản vẽ thiết kế có thể áp dụng cho các dự án xây dựng nhà văn phòng quy mô tương đương.

4.1. Đánh giá kết quả thiết kế và tính toán

Kết quả tính toán cho thấy các tiết diện kết cấu được lựa chọn đảm bảo an toàn chịu lực. Cột công trình có tỷ số ổn định λ nhỏ hơn giới hạn cho phép λ₀ bằng 31 ở tất cả các tầng. Hệ thống sàn với tiết diện dầm 22x35 cm đáp ứng yêu cầu độ võng và ứng suất. Móng cọc được kiểm tra đủ sức chịu tải theo cả điều kiện vật liệu cọc và sức kháng của đất nền.

4.2. Ứng dụng và hướng phát triển cho công trình tương tự

Đồ án có thể được tham khảo áp dụng cho thiết kế nhà văn phòng hành chính từ 8 đến 12 tầng. Phương pháp tính toán tải trọng gió theo TCVN 2737-1995 áp dụng được cho các công trình tại vùng khí hậu tương tự. Giải pháp kết cấu khung bê tông toàn khối với móng cọc phù hợp với điều kiện địa chất đất yếu. Hướng phát triển có thể tích hợp giải pháp tiết kiệm năng lượng và công trình xanh vào thiết kế kiến trúc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN SÀN TẦNG 3 1.1 - LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1.1-Phương án lựa chọn giải pháp kết cấu 1.1- Phương án sàn Ta xét các phương án thiết kế sàn như sau: a- Sàn sườn toàn khối Cấu tạo bao gồm hệ dầm và bản sàn Ưu điểm: Tính toán đơn giản, được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công. Nhược điểm: Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu và không gian sử dụng. b- Sàn ô cờ Cấu tạo gồm hệ dầm vuông góc với nhau theo hai phương, chia bản sàn thành các ô bản kê bốn cạnh có nhịp bé, theo yêu cầu cấu tạo khoảng cách giữa các dầm không quá 2 (m). Ưu điểm: Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên phát huy được không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, thích hợp với các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và cần có không gian sử dụng lớn như hội trường, câu lạc bộ.

Nhược điểm: Không tiết kiệm vật liệu, thi công phức tạp. Mặt khác, khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm chính. Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng cho dầm. c- Sàn không dầm (sàn nấm) Cấu tạo gồm các bản kê trực tiếp lên cột.

Ưu điểm: 16 - Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình; - Dễ phân chia không gian; - Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa 6  8 (m). Nhược điểm: - Tính toán phức tạp. - Chiều dày bản sàn cần phải lớn, với công trình này có khẩu độ nhỏ nên không tiết kiệm vật liệu. * Kết luận: Căn cứ vào: - Đặc điểm kiến trúc và đặc điểm kết cấu, tải trọng của công trình; - Cơ sở phân tích sơ bộ ở trên.

Ta lựa chọn phương án sàn sườn toàn khối để thiết kế cho công trình.2- Hệ kết cấu chịu lực Nhà có 10 tầng với lõi thang máy cho một đơn nguyên. Như vậy có 2 phương án hệ kết cấu chịu lực có thể áp dụng cho công trình: a- Hệ kết cấu vách cứng và lõi cứng Hệ kết cấu vách cứng có thể được bố trí thành hệ thống theo một phương, hai phương hoặc liên kết lại thành hệ không gian gọi là lõi cứng. Loại kết cấu này có khả năng chịu lực ngang tốt nên thường được sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng. Tuy nhiên, hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở để tạo ra không gian rộng.

b- Hệ kết cấu khung - giằng (khung và vách cứng) Hệ kết cấu khung - giằng được tạo ra bằng sự kết hợp hệ thống khung và hệ thống vách cứng. Hệ thống vách cứng thường được tạo ra tại khu vực cầu thang bộ, cầu thang máy, khu vệ sinh chung hoặc ở các tường biên, là các khu vực có tường liên tục nhiều tầng. Hệ thống khung được bố trí tại các khu vực còn lại của ngôi nhà. Hai hệ thống khung và vách được liên kết với nhau qua hệ kết cấu sàn.

Trong trường hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa lớn. Thường trong hệ kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu được thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng. Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột, dầm, đáp ứng được yêu cầu của kiến trúc. 17 Hệ kết cấu khung - giằng cho thấy là kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng.

Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng được thiết kế cho vùng có động đất  cấp 7. * Kết luận: Qua xem xét đặc điểm các hệ kết cấu chịu lực trên áp dụng vào đặc điểm công trình và yêu cầu kiến trúc, em chọn hệ kết cấu chịu lực cho công trình là hệ kết cấu khung - giằng với vách được bố trí là các thang máy và cầu thang bộ.2-Phương pháp tính toán hệ kết cấu a, - Sơ đồ tính Sơ đồ tính là hình ảnh đơn giản hoá của công trình, được lập ra chủ yếu nhằm hiện thực hoá khả năng tính toán các kết cấu phức tạp. Như vậy với cách tính thủ công, người thiết kế buộc phải dùng các sơ đồ tính toán đơn giản, chấp nhận việc chia cắt kết cấu thành các phần nhỏ hơn bằng cách bỏ qua các liên kết không gian. Với độ chính xác cho phép và phù hợp với khả năng tính toán hiện nay, đồ án này sử dụng sơ đồ tính toán chưa biến dạng (sơ đồ đàn hồi) hai chiều (phẳng).

Hệ kết cấu gồm hệ sàn BTCT toàn khối liên kết với lõi thang máy và các cột. b, Tải trọng: - Tải trọng đứng Gồm trọng lượng bản thân kết cấu và các hoạt tải tác dụng lên sàn, mái. Tải trọng tác dụng lên sàn, kể cả tải trọng các vách ngăn, thiết bị … đều qui về tải phân bố đều trên diện tích ô sàn. - Tải trọng ngang Tải trọng gió và tải trọng động đất được tính toán qui về tác dụng tại các mức sàn c, Nội lực Để xác định nội lực và chuyển vị, sử dụng chương trình tính toán kết cấu SAP2000.

Đây là một chương trình tính toán kết cấu rất mạnh hiện nay. Chương trình này tính toán dựa trên cơ sở của phương pháp phần tử hữu hạn, sơ đồ đàn hồi. Lấy kết quả nội lực và chuyển vị ứng với từng phương án tải trọng.3-Lựa chọn kích thước các cấu kiện chính a-Sàn Lựa chọn chiều dày bản sàn (lấy chiều dày lớn nhất của bản) chung cho tất cả các ô sàn. Ô sàn lớn nhất có kích thước: 4,8  8,4 (m).

D Công thức xác định chiều dày của sàn : hb  .l m 𝑙2 8,4 Xét tỉ số : = = 1,75 𝑙1 4,8 Vậy ô bản làm việc theo 2 phương  tính bản theo sơ đồ bản kê 4 cạnh. Chiều dày bản sàn đượcxác định theo công thức : D hb  .l ( l: cạnh ngắn theo phương chịu lực) m Với bản kê 4 cạnh có m= 40 50 chọn m= 45 D= 0.4 chọn D= 1,2 Vậy ta có hb = (1,2*4800)/45 = 120 mm = 12,0 cm Theo điều kiện an toàn đảm bảo cho sàn và tiện cho tính toán ta chọn tất cả các bản sàn có chiều dầy là: hb = 12 (cm). b- Dầm chính Dầm chính có tác dụng chịu lực chính trong kết cấu, tiết diện được chọn như sau: 1 - Chiều cao: hc = .lnhịp (md = 812) md Ta lấy nhịp lớn nhất của công trình là 8.  8 12  Chọn chiều cao tiết diện của dầm chính hc = 65 (cm).

- Chiều rộng dầm: bc = (0,3  0,5). Chọn bề rộng dầm chính bc = 25 (cm) Vậy tiết diện Dầm chính khung chọn 2565 (cm). c-Dầm phụ Dầm phụ gác lên dầm chính do đó tiết diện của dầm phụ có tiết diện là 1 - Chiều cao: hp =.  12 20  Chọn chiều cao tiết diện dầm phụ là: hp = 35 (cm), khi đó: bp = (0,3  0,5).

- Chọn bề rộng dầm phụ bp = 22 (cm). Vậy tiết diện dầm phụ: h  b = 22  35 (cm). d-Cột khung trục 5 n.k Diện tích tiết diện cột sơ bộ xác định theo công thức: Fc  Rb n: Số sàn trên mặt cắt q: Tổng tải trọng 800  1200(kG/m2) k: hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen tác dụng lên cột.2 Rb: Cường độ chịu nén của bê tông với bê tông B25, Rb =14,5MPa = 145 (kG/cm2) a1  a2 l1 S x (đối với cột biên); 2 2 a1  a2 l1  l2 S x (đối với cột giữa). 2 2 + Với cột biên: a1+a2 l1 4,5+4,5 6,5 10.1,2 x = x = Fc = = 1613,1(cm2 2 2 2 2 145 20 DIỆN CHỊU TẢI CỦA CỘT BIÊN Kết hợp yêu cầu kiến trúc chọn sơ bộ tiết diện các cột như sau: Tầng 1, 2, 3 Tiết diện cột: bxh = 40x60 cm = 2400cm2 Tầng 4, 5, 6,7 Tiết diện cột: bxh = 40x50 cm = 2000 cm2 Tầng 8, 9,10 Tiết diện cột: bxh = 30x40 cm = 1200 cm2 l * Kiểm tra ổn định của cột :   0  0  31 b - Cột coi như ngàm vào sàn, chiều dài làm việc của cột l0 =0,7 H Tầng 1 - 10 : H = 370cm l0 = 0,7x370= 259cm   = 259/30 = 8,6< 0 + Với cột giữa 21 a1+a2 l1+l2 4,8+4,8 8,4+2,2 :s =.

= 25m2 = 250000(cm2) 2 2 2 2 10𝑥0,12𝑥250000𝑥1,2 𝐹𝑐 = = 2482,1(𝑐𝑚2) 145 Kết hợp yêu cầu kiến trúc chọn sơ bộ tiết diện các cột như sau: Tầng 1, 2, 3 Tiết diện cột: bxh = 40x70 cm = 2800cm2 Tầng 4, 5, 6,7 Tiết diện cột: bxh = 40x60 cm = 2400 cm2 Tầng 8, 9,10 Tiết diện cột: bxh = 40x50 cm = 2000 cm2 DIỆN CHỊU TẢI CỦA CỘT GIỮA l Điều kiện để kiểm tra ổn định của cột:   0  0  31 b Cột coi như ngàm vào sàn, chiều dài làm việc của cột l0 =0,7 H Tầng 1 - 10 : H = 370cm  l0 = 259cm   = 259/30 = 8,6 < 0 22 1.2-TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN SÀN TẦNG 3 2.1- Tải trọng tác dụng Khi tính tải trọng tác dụng lên sàn quy phạm cho phép được bỏ qua tải trọng gió. a- Tĩnh tải - Cấu tạo sàn phòng khách, hành lang, phòng làm việc Bảng 2.1: Tĩnh tải sàn phòng khách, hành lang, phòng làm việc  gtc gtt STT Lớp vật liệu  (m) 2 N (kN/m3) (kN/m ) (kN/m2) 1 Gạch lát 0,02 20 0,4 1,1 0,44 2 Vữa lót 0,005 18 0,27 1,3 0,351 3 Bản BTCT 0,12 25 3 1,1 3,3 4 Vữa trát trần 0,015 18 0,27 1,3 0,351 Tổng 3,94 4,442 - Cấu tạo sàn WC Bảng 2.2: Tĩnh tải sàn phòng vệ sinh d  gtc gtt STT Cấu tạo sàn 2 N (m) (kN/m3) (kN/m ) (kN/m2) Gạch lát chống trơn: 1 0,01 18 0,18 1,1 0,198 20020010 2 Vữa lót 0,15 18 0,27 1,3 0,351 3 Bản sàn 0,12 25 3 1,1 3,3 4 Vữa trát trần 0,015 18 0,27 1,3 0,351 5 Bêtông chống thấm 0,02 25 0,5 1,1 0,55 Tổng cộng 4,22 4,75 b- Hoạt tải Dựa theo TCVN 2737 - 1995 ta có các hoạt tải sau: 23 Bảng 2.