Đồ án tốt nghiệp xây dựng dân dụng - Trụ sở làm việc ĐH Công Đoàn Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp xây dựng dân dụng và công nghiệp trình bày chi tiết quy trình thiết kế, thi công trụ sở làm việc tại Đại học Công đoàn Hà Nội. Nghiên cứu bao

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Nam
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Đoàn Văn Duẩn
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Trụ sở làm việc trường Đại học Công Đoàn Hà Nội
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án trụ sở làm việc Trường Đại học Công Đoàn Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp xây dựng dân dụng và công nghiệp trình bày thiết kế trụ sở làm việc Trường Đại học Công Đoàn Hà Nội. Công trình nằm tại quận Đống Đa, Hà Nội, thuộc đơn vị chủ quản Trường Đại học Công Đoàn. Quy mô công trình gồm 9 tầng bao gồm cả mái, chiều cao toàn bộ đạt 30,95 mét. Chiều dài công trình là 58,5 mét với diện tích xây dựng khoảng 983 mét vuông. Công trình được xây dựng trên khu đất đã san gạt bằng phẳng, phục vụ nhu cầu học tập và làm việc cho cán bộ, nhân viên và sinh viên trường. Thể loại công trình là nhà làm việc kết hợp phòng học. Tầng 1 bố trí phòng làm việc, sảnh chính và khu vệ sinh. Tầng 2 gồm phòng làm việc, thư viện và kho sách. Các tầng từ 3 đến 9 bố trí phòng làm việc. Thiết kế kiến trúc bao gồm bản vẽ mặt bằng, mặt đứng và mặt cắt theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

1.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của công trình

Công trình có chiều cao toàn bộ 30,95 mét với 9 tầng bao gồm mái. Chiều dài công trình đạt 58,5 mét, diện tích xây dựng khoảng 983 mét vuông. Công trình được xây dựng trên nền đất bằng phẳng đã được san gạt. Kết cấu chịu lực chính gồm hệ khung bê tông cốt thép toàn khối. Các bản vẽ kiến trúc bao gồm mặt đứng, mặt cắt, mặt bằng tầng 1, tầng 2, mặt bằng mái và mặt bằng tầng điển hình. Đây là đồ án tốt nghiệp hệ đại học chính quy ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp.

1.2. Chức năng và bố trí không gian các tầng

Công trình phục vụ chức năng kép gồm làm việc và học tập. Tầng 1 bố trí sảnh chính, phòng làm việc và khu vệ sinh công cộng. Tầng 2 tích hợp thư viện, kho sách cùng các phòng làm việc. Từ tầng 3 đến tầng 9 được thiết kế với các phòng làm việc đa năng. Bố cục không gian đảm bảo tính liên kết giữa các khu vực chức năng. Hệ thống giao thông đứng gồm cầu thang và thang máy phục vụ việc di chuyển giữa các tầng.

II. Phân tích các vấn đề trong thiết kế kết cấu công trình

Thiết kế kết cấu trụ sở làm việc Trường Đại học Công Đoàn áp dụng tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 về kết cấu bê tông cốt thép và TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động. Đồ án tập trung vào thiết kế sàn tầng 3, khung trục 5 và móng trục 5. Hệ khung nhà nhiều tầng nhiều nhịp được tính toán theo nguyên tắc chịu lực an toàn. Kích thước cột được xác định dựa trên diện tích chịu tải và điều kiện ổn định. Cột giữa có tiết diện 300x500mm đảm bảo độ mảnh nhỏ hơn 30. Cột biên có tiết diện 220x500mm cho các tầng dưới và giảm dần ở tầng trên. Tải trọng tác động bao gồm tải trọng chết từ bản thân kết cấu và tải trọng hoạt từ người sử dụng, thiết bị. Sơ đồ tải trọng được xây dựng cho từng tầng với các trường hợp tải trọng khác nhau đảm bảo tính toán toàn diện.

2.1. Xác định kích thước tiết diện cột hợp lý

Kích thước cột được xác định dựa trên diện tích chịu tải và điều kiện ổn định. Cột giữa chịu tải từ diện tích 16,8 mét vuông, tính toán cho tiết diện 300x500mm. Cột biên chịu tải từ diện tích 15,7 mét vuông, chọn tiết diện 220x500mm. Kiểm tra độ mảnh cho thấy tất cả cột đạt điều kiện ổn định với tỷ số l0/b nhỏ hơn 30. Các tầng trên từ tầng 6 đến 8 sử dụng tiết diện cột nhỏ hơn để tối ưu vật liệu.

2.2. Tính toán tải trọng và sơ đồ tác động

Tải trọng công trình bao gồm tải trọng chết và tải trọng hoạt. Tải trọng sàn được chuyển vào khung dưới dạng phân bố đều hoặc hình thang, tam giác. Hoạt tải tầng 2, 4, 6, 8 có tung độ lớn nhất 1008 đơn vị, đổi ra tải phân bố đều với hệ số 0,872. Hoạt tải tầng 3, 5, 7 có tung độ 1080 đơn vị. Tải trọng từ mái được tính riêng với sơ đồ tải trọng đặc thù. Các trường hợp tải trọng được kết hợp theo quy định để tìm nội lực不利 nhất.

III. Giải pháp và phương pháp thiết kế kết cấu hiệu quả

Phương pháp thiết kế kết cấu công trình áp dụng chương trình SAP 2000 kết hợp tính toán thủ công để kiểm chứng. Sàn bê tông cốt thép toàn khối được thiết kế theo nguyên lý tiết diện đứng. Hệ khung được phân tích tĩnh học để xác định nội lực trong các cấu kiện. Thiết kế sàn tầng 3 sử dụng phương pháp sàn sườn với tỷ lệ chiều dài hai phương phù hợp. Khung trục 5 được tính toán chi tiết với đầy đủ các trường hợp tải trọng不利. Móng trục 5 được thiết kế đảm bảo khả năng chịu tải và giới hạn lún cho phép. Phương pháp lắp đặt cốt thép tuân thủ quy định về neo dài, mối nối và bảo vệ bê tông. Giải pháp thi công đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình theo thiết kế.

3.1. Thiết kế sàn tầng 3 theo phương pháp sàn sườn

Sàn tầng 3 được thiết kế theo phương pháp sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối. Tỷ lệ chiều dài hai phương sàn xác định sơ đồ chịu lực phù hợp. Chiều dày bản sàn được chọn theo điều kiện độ võng và khả năng chịu lực. Cốt thép bố trí hai phương đảm bảo phân phối đều tải trọng. Thiết kế tính đến ảnh hưởng của tải trọng tập trung và tải trọng分布均. Kết quả thiết kế được kiểm tra bằng tính toán thủ công song song với phần mềm SAP 2000.

3.2. Thiết kế khung trục 5 và móng trục 5

Khung trục 5 được phân tích nội lực bằng phần mềm SAP 2000 với đầy đủ sơ đồ tải trọng. Các tiết diện dầm, cột được thiết kế theo nguyên lý tiết diện đứng của bê tông cốt thép. Móng trục 5 được tính toán dựa trên tải trọng từ khung truyền xuống và điều kiện địa chất. Kiểm tra khả năng chịu tải và lún của móng đảm bảo an toàn công trình. Biện pháp gia cố nền được xem xét khi cần thiết.

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

Đồ án tốt nghiệp hoàn thành đầy đủ yêu cầu về kiến trúc và kết cấu công trình trụ sở làm việc Trường Đại học Công Đoàn Hà Nội. Phần kiến trúc cung cấp bản vẽ mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt thể hiện rõ bố cục và chức năng không gian. Phần kết cấu hoàn thành thiết kế sàn tầng 3, khung trục 5 và móng trục 5 theo tiêu chuẩn hiện hành. Kết quả tính toán cho thấy công trình đảm bảo an toàn chịu lực và ổn định. Kích thước tiết diện cột, dầm được tối ưu phù hợp với yêu cầu kiến trúc. Phương pháp thiết kế áp dụng có thể tham khảo cho các công trình tương tự. Đồ án là cơ sở thực tiễn để triển khai hồ sơ thi công và lập dự toán công trình.

4.1. Đánh giá kết quả đạt được của đồ án

Đồ án đạt được mục tiêu thiết kế kiến trúc và kết cấu hoàn chỉnh cho công trình 9 tầng. Bản vẽ kiến trúc thể hiện đầy đủ mặt bằng, mặt đứng và mặt cắt công trình. Thiết kế kết cấu đảm bảo các điều kiện an toàn theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012. Kích thước tiết diện cột tối ưu với độ mảnh đạt yêu cầu ổn định. Tải trọng được tính toán đầy đủ với các trường hợp不利 nhất. Phương pháp áp dụng phù hợp với đồ án tốt nghiệp đại học chính quy.

4.2. Khả năng ứng dụng và phát triển tiếp

Phương pháp thiết kế trong đồ án có thể áp dụng cho các công trình nhà làm việc nhiều tầng tương tự. Kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối phù hợp với điều kiện thi công tại Việt Nam. Chương trình SAP 2000 là công cụ hiệu quả để phân tích nội lực khung nhiều tầng. Đồ án có thể phát triển thêm phần thiết kế chi tiết các cấu kiện còn lại. Nghiên cứu tiếp có thể mở rộng sang thiết kế chống động đất và tối ưu hóa vật liệu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ------------------------------- ISO 9001 - 2015 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Sinh viên :NGUYỄN HOÀNG NAM Giáo viên hướng dẫn :TS. ĐOÀN VĂN DUẨN HẢI PHÒNG 2020 Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ------------------------------- TRỤ SỞ LÀM VIỆC TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG ĐOÀN HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Sinh viên : NGUYỄN HOÀNG NAM Giáo viên hướng dẫn : TS. ĐOÀN VĂN DUẨN HẢI PHÒNG 2020 SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 2 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG -------------------------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên: NGUYỄN HOÀNG NAM Mã số: 1512104006 Lớp: XD1901D Ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp Tên đề tài: Trụ sở làm việc trường Đại học Công Đoàn Hà Nội SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 3 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội PHẦN A: KIẾN TRÚC GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS.TS: ĐOÀN VĂN DUẨN NHIỆM VỤ:  Giới thiệu công trình.  Vẽ các mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt của công trình. BẢN VẼ KÈM THEO:  01 bản vẽ mặt đứng (KT-01)  01 bản vẽ mặt cắt (KT-02)  01 bản vẽ mặt bằng tầng 1, tầng 2 (KT-03)  01 bản vẽ mặt bằng mái, mặt bằng tầng điển hình (KT-04) SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 4 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội CHƯƠNG 1 : KIẾN TRÚC Giới thiệu công trình:  Tên công trình: Trụ Sở Làm việc Trường đại học Công Đoàn Hà Nội.  Địa điểm xây dựng: Đống Đa - Hà Nội  Đơn vị chủ quản: Trường đại học Công Đoàn - Hà Nội.  Thể loại công trình: Nhà làm việc kết hợp phòng học  Quy mô công trình: Công trình có 9 tầng bao gồm cả mái  Chiều cao toàn bộ công trình: 30,95m  Chiều dài: 58.5m  Công trình được xây dựng trên khi đất đã san gạt bằng phẳng và có diện tích xây dựng khoảng 983m2 Chức năng phục vụ: Công trình được xây dựng phục vụ với chức năng đáp ứng nhu cầu học tập và làm việc cho cán bộ, nhân viên và toàn thể sinh viên của trường.  Tầng 1: Gồm các phòng làm việc, sảnh chính và khu vệ sinh…  Tầng 2: Gồm các phòng làm việc, thư viện, kho sách…  Tầng 3 đến tầng 9: Gồm các phòng làm việc khác. SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 5 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội PHẦN B: KẾT CẤU Giáo Viên Hướng Dẫn: PGS.TS : ĐOÀN VĂN DUẨN NHIỆM VỤ:  Thiết kế sàn tầng 3  Thiết kế khung trục 5  Thiết kế móng trục 5 SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 6 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội CƠ SỞ TÍNH TOÁN 1. Các tài liệu sử dụng trong tính toán 1. TCVN 5574-2012: Tiêu chuẩn thiết lế kết cấu bê tông cốt thép. TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn tải trọng và tác động. Tài liệu tham khảo.Hướng dẫn sử dụng chương trình SAP 2000.Hoàng Hiếu Nghĩa. Ks Trịnh Duy Thành  Sàn sườn BTCT toàn khối – ThS.Nguyễn Duy Bân, ThS. Mai Trọng Bình, ThS. Nguyễn Trường Thắng.  Kết cấu bêtông cốt thép ( phần cấu kiện cơ bản) – PGS. Phan Quang Minh, Gs. Ngô Thế Phong, Gs. Nguyễn Đình Cống.  Kết cấu bêtông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa) – GS. Ngô Thế Phong, Pgs. Lý Trần Cường, Ts Trịnh Thanh Đạm, PGS. Nguyễn Lê Ninh.  Kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép – Ths. Hoàng Hiếu Nghĩa  Khung bê tông cốt thép toàn khối – PGS. SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 7 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH.TÍNH TOÁN NỘI LỰC 2. LỰA CHỌN CÁC LOẠI VẬT LIỆU CHO CÔNG TRÌNH. Hiện nay ở Việt Nam, vật liệu dùng cho kết cấu nhà cao tầng thường sử dụng là kim loại (chủ yếu là thép) hoặc bê tông cốt thép. Nếu dùng kết cấu thép cho nhà cao tầng thì việc đảm bảo thi công tốt các mối nối là rất khó khăn, mặt khác giá thành công trình bằng thép thường cao mà chi phí cho việc bảo quản cấu kiện khi công trình đi vào sử dụng là rất tốn kém. Kết cấu bằng bê tông cốt thép làm cho công trình có trọng lượng bản thân lớn, công trình nặng nề hơn dẫn đến kết cấu móng lớn. Tuy nhiên, kết cấu bê tông cốt thép khắc phục được một số nhược điểm của kết cấu thép: như thi công đơn giản hơn, vật liệu rẻ hơn, bền với môi trường và nhiệt độ, ngoài ra giải pháp này tận dụng được tính chịu nén rất tốt của bê tông và tính chịu kéo của cốt thép bằng cách đặt nó vào vùng kéo của cốt thép. Từ những phân tích trên, ta lựa chọn bê tông cốt thép là vật liệu cho kết cấu công trình, và để hợp lý với kết cấu nhà cao tầng ta sử dụng bê tông mác cao. Các vật liệu xây dựng chủ yếu như: gạch, cát, đá, xi măng đợc sản xuất tại địa phương để hạ giá thành công trình. Có thí nghiệm xác định tính chất cơ lí trước khi dùng. - Bê tông cấp độ bền B20 : Rb = 11,5 MPa Rbt = 0,9 MPa Eb = 27.103 MPa - Cốt thép: + Nếu d < 10mm thì dùng cốt thép nhóm CI có: Rs = 225MPa Rsw = 175MPa Es = 21.104 MPa + Nếu d > 10mm thì dùng cốt thép nhóm CII có: Rs = 280 MPa Rsw = 225 MPa Es = 21.104 MPa - Tra bảng : Bê tông B20 : γb2 = 1; Thép CI : ξR = 0,645; αR = 0,437 SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 8 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội Thép CII : ξR = 0,623; αR = 0,429 2. LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH. Đối với việc thiết kế công trình, việc lựa chọn giải pháp kết cấu đóng một vai trò rất quan trọng, bởi vì việc lựa chọn trong giai đoạn này sẽ quyết định trực tiếp đến giá thành cũng như chất lượng công trình. Có nhiều giải pháp kết cấu có thể đảm bảo khả năng làm việc của công trình do vậy để lựa chọn được một giải pháp kết cấu phù hợp cần phải dựa trên những điều kiện cụ thể của công trình. - Dựa vào đặc điểm công trình. - Tải trọng tác dụng vào công trình. - Yêu cầu của kiến trúc về hình dáng, công năng, tính thích dụng. - Xuất phát từ đặc điểm công trình là khối nhà nhiều tầng (8 tầng ), chiều cao công trình lớn, tải trọng tác dụng vào cộng trình tương đối phức tạp. Nên cần có hệ kết cấu chịu lực hợp lý và hiệu quả. Phân loại các giải pháp kết cấu. Kết cấu chịu lực chính (các dạng kết cấu khung) 2. Hệ khung chịu lực. - Hệ kết cấu thuần khung có khả năng tạo ra các không gian lớn, linh hoạt thích hợp với các công trình công cộng. Hệ kết cấu khung có sơ đồ làm việc rõ ràng nhưng nhược điểm là kém hiệu quả khi chiều cao công trình lớn, khả năng chịu tải trọng ngang kém, biến dạng lớn. Để đáp ứng đượcyêu cầu biến dạng nhỏ thì mặt cắt tiết diện, dầm cột phải lớn nên lãng phí không gian sử dụng, vật liệu, thép phải đặt nhiều. - Trong thực tế kết cấu thuần khung BTCT được sử dụng cho các công trình có chiều cao 20 tầng đối với cấp phòng chống động đất 7, 15 tầng đối với nhà trong vùng có chấn động động đất đến cấp 8 và 10 tầng đối với cấp 9. Hệ kết cấu vách cứng lõi cứng. - Hệ kết cấu vách cứng có thể đợc bố trí thành hệ thống thành 1 phương,2 phương hoặc liên kết lại thành các hệ không gian gọi là lõi cứng. Đặc điểm quan trọng của loại kết cấu này là khả năng chịu lực ngang tốt nên thườngđược sử dụng cho các công trình có chiều cao trên 20 tầng. - Tuy nhiên độ cứng theo phương ngang của của các vách tường chỉ tỏ ra hiệu quả ở những độ cao nhất định. Khi chiều cao công trình lớn thì bản thân vách cũng phải có kích thước đủ lớn mà điều đó khó có thể thực hiện được. Ngoài ra hệ thống vách cứng trong công trình là sự cản trở để tạo ra các không gian rộng. - Trong thực tế, hệ kết cấu vách cứng được sử dụng có hiệu quả cho các ngôi nhà dưới 40 tầng với cấp phòng chống động đất cấp 7, độ cao giới hạn bị giảm đi nếu cấp phòng chống động đất cao hơn. SVTH: Nguyễn Hoàng Nam / XD1901D Trang - 9 - Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội 2.Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng). - Hệ kết cấu khung giằng (khung và vách cứng) 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 liên khối có ý nghĩa rất lớn. Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống vách đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang. Hệ khung chủ yếu đợc thiết kế để chịu tải trọng thẳng đứng. Sự phân rõ chức năng này tạo điều kiên để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột và dầm đáp ứng được yêu cầu của kiến trúc. - Loại kết cấu này được sử dụng cho các ngôi nhà dưới 40 tầng với cấp phòng chống động đất  7; 30 tầng đối với nhà trong vùng có động đất cấp 8; 20 tầng đối với cấp 9. Kết luận : Công trình “Trụ Sở Làm Việc Trường Đại Học Công Đoàn Hà Nội” là công trình cao 8 tầng, chiều cao trung bình mỗi tầng là 3,5m, bước nhịp trung bình là 7 m. Vì vậy tải trọng theo phương đứng và phương ngang là khá lớn. Đồng thời, do đặc điểm của công trình là trụ sở làm việc yêu cầu đảm bảo về mặt kiến trúc, công năng, tính thích dụng. Kích thước của công trình theo phương ngang là 16,8m, theo phương dọc là 58,5m, theo phương đứng là 32,15m.Từ những đặc điểm trên ta thấy sử dụng phương án Khung BTCT chịu lực là hợp lý hơn cả.