CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẤU TẠO KIẾN TRÚC Mục tiêu: - Nêu được các bộ phận chính của nhà dân dụng; - Phân biệt được kết cấu chịu lực của nhà dân dụng; - Hình thành tính tư duy cho học sinh. Khái niệm chung. Phương châm thiết kế. Thiết kế cấu tạo liên quan chặt chẽ với thiết kế kiến trúc một công trình, giúp cho công trình kiến trúc đảm bảo tốt các yêu cầu về công năng, kỹ thuật, nghệ thuật, xã hội.
Vì vậy khi thiết kế cấu tạo kiến trúc cho một ngôi nhà phải nắm vững phương châm sau: “Thích dụng – Bền vững – Kinh tế – Mỹ quan”. * Thích dụng: Thỏa mãn yêu cầu đối với chức năng sử dụng của từng bộ phận và toàn bộ công trình. Ví dụ: Mái nhà và tường bao che bên ngoài phải che được mưa, nắng, gió, bụi cho nhà; cửa sổ thông gió, chiếu sáng tốt cho không gian trong nhà … * Bền vững: Thỏa mãn yêu cầu về sự ổn định, bền lâu của các bộ phận và toàn bộ công trình trong quá trình sử dụng. Ví dụ: Mái nhà phải được liên kết chắc chắn với các bộ phận chịu lực phía dưới, không dột, không bị tốc mái khi có gió lớn; cửa sổ khi mở ra đóng vào thuận tiện không rơi, gãy … * Kinh tế: Chọn lựa giải pháp cấu tạo, vật liệu cấu tạo hợp lý, đảm bảo dễ thi công, tiết kiệm.
* Mỹ quan: Đảm bảo thỏa mãn yêu cầu về cái đẹp đối với từng bộ phận cũng như toàn bộ công trình từ màu sắc, hình dáng, kích thước, tỷ lệ … nhằm tạo nên một công trình kiến trúc có tính mỹ thuật cao. Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn giải pháp cấu tạo kiến trúc. Muốn lựa chọn được giải pháp cấu tạo tốt, ngoài việc nghiên cứu kỹ về yêu cầu sử dụng của từng bộ phận cũng như toàn bộ ngôi nhà, còn cần phải chú ý tới các yếu tố khác từ bên ngoài ảnh hưởng đến ngôi nhà. Cụ thể: a) Ảnh hưởng của thiên nhiên: - Mưa: Dễ làm cho nhà thấm, dột, mốc, vật liệu bị mục nát.
Cho nên phải đưa ra giải pháp tốt, hợp lý để chống thấm, chống ẩm, chống dột cho mái và tường ngoài… - Nắng: Bức xạ của mặt trời sẽ làm cho nhiệt độ trong nhà thay đổi lớn ảnh hưởng đến độ bền của các vật liệu và sinh hoạt của con người … Cho nên phải có giải pháp chống nứt nẻ, cong vênh cho vật liệu. Giữ nhiệt, cách nhiệt cho tường, mái, thông gió tốt cho nhà. - Gió, bão: Ở vùng có bão lớn phải có biện pháp chống võng tường, cột, tốc mái nhà, chống lực xô ngang nhà. - Nước ngầm: Là một tác nhân phá hoại công trình từ phía dưới cho nên phải có biện pháp chống thấm bảo vệ cho móng, tường móng và tường hầm.
Trang 4 - Côn trùng: Đối với nhà sử dụng vật liệu gỗ, giấy … cần có biện pháp chống mối, mọt. b) Các yếu tố nhân tạo: Qua sử dụng công trình cũng như qua sinh hoạt thường nhật, con người cũng tạo ra nhiều yếu tố làm phương hại đến kết cấu công trình cũng như chất lượng sử dụng công trình ở những mức độ khác nhau, cụ thể: - Tiếng ồn: Phát sinh do sản xuất, do sinh hoạt … phải được ngăn chặn bằng giải pháp cách âm cho tường, sàn, mái. - Tải trọng, chấn động: Bao gồm trọng lượng bản thân công trình do kết cấu, vật liệu xây dựng gây ra (tải trọng tĩnh), và trọng lượng do con người, thiết bị gây ra trong quá trình khai thác sử dụng (tải trọng động). Khi lựa chọn vật liệu, hình thức liên kết….
cần chú trọng đến các tải trọng đó cũng như các chấn động do giao thông và sản xuất gây ra để đảm bảo tính ổn định bền lâu cho công trình (kết cấu của toàn bộ ngôi nhà) - Va chạm, mài mòn: Phát sinh chủ yếu do sinh hoạt, sản xuất. Phải lựa chọn các loại vật liệu có khả năng chống mài mòn tốt cho mặt nền, mặt sàn, mặt bậc thang…. - Hỏa hoạn: Đây là một trong những yếu tố phổ biến mà con người thường gây ra cho công trình và tác hại là rất lớn cho nên phải lựa chọn vật liệu khó cháy, không cháy cho các kết cấu của công trình phù hợp yêu cầu phòng hỏa. Phải đảm bảo tốt các quy định thoát hiểm khi có hỏa hoạn (cửa, vị trí cầu thang, chiều rộng và chiều dài hành lang,…) 3.
Các bộ phận chính của nhà và tác dụng của nó. Là cấu kiện ở dưới đất, chịu toàn bộ tải trọng nhà và truyền tải trọng này xuống nền. Ngoài yêu cầu ổn định, bền chắc, móng còn có khả năng chống thấm, chống ẩm và chống ăn mòn. b) Tường và cột.
Tường có tác dụng chủ yếu là phân nhà thành các gian, còn là kết cấu bao che và chịu lực của nhà. Tường và cột chịu tác dụng của sàn mái, do đó phải có độ cứng lớn, cường độ cao, bền chắc và ổn định. Tường ngoài phải có khả năng chống được tác dụng của thiên nhiên, cách âm, cách nhiệt nhất định. Được cấu tạo bởi hệ dầm và bản chịu tải trọng của người, trọng lượng các dụng cụ, thiết bị.
Sàn gác tựa lên tường hay cột thông qua dầm. Phải có độ cứng lớn, kiên cố bền lâu và cách âm. Mặt sàn phải có khả năng chống mài mòn, không sinh bụi, dễ làm vệ sinh, hệ số hút nhiệt nhỏ, chống thấm và phòng hỏa. Là bộ phận nằm ngang hoặc nghiêng theo chiều nước chảy, được cấu tạo bởi hệ dầm và bản hoặc chất lợp.
Kết cấu của mái phải đảm bảo được bền lâu, không thấm nước, thoát nước nhanh và cách nhiệt cao. e) Cửa sổ, cửa đi. Trang 5 Cửa sổ và cửa đi dùng để thông gió và lấy ánh sáng hoặc ngăn cách, ngoài ra cửa đi còn có tác dụng giao thông. Do đó diện tích và hình dáng cửa phải thỏa mãn các yêu cầu trên.
Thiết kế cấu tạo cửa chú ý phòng mưa gió, vệ sinh thuận tiện. Một số công trình còn có yêu cầu cửa phải cách âm, cách nhiệt và phòng hỏa. Là bộ phận nằm ngang được đặt nghiêng để tạo phương tiện giao thông theo chiều thẳng đứng. Yêu cầu cấu tạo phải bền vững, đi lại dễ dàng, thoải mái và an tòan.
g) Các bộ phận khác. Ban công, ô văng, máng nước, lôgia,. tùy theo vị trí. Phân loại nhà theo vật liệu.
Vật liệu xây dựng hiện có: Gỗ, gạch, đá, xi măng, thép, cát, bê tông, bê tông cốt thép,… Tùy theo vật liệu làm kết cấu chịu lực chính của nhà có thể phân thành: Kết cấu gỗ, kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu thép và kết cấu hổn hợp. a) Kết cấu gỗ. Thường dùng cột gỗ, dầm gỗ, sàn gỗ và hệ thống kết cấu mái bằng gỗ, thường có tác dụng bao che và ngăn cách. Loại này tính cứng, tính bền lâu kém, tốn nhiều gỗ nên chỉ dùng ở những nơi có nhiều gỗ hoặc ở nông thôn.
b) Kết cấu bê tông cốt thép. Hệ thống chịu lực chính của nhà: Dầm, cột, sàn, mái làm bằng bê tông cốt thép, tường không chịu lực chỉ có tác dụng bao che. Hình thức kết cấu này tốn nhiều thép và xi măng, giá thành cao. Do đó chỉ thích dụng với nhà công cộng, nhà nhiều tầng.
Trang 6 c) Kết cấu thép. Hệ thống chịu lực chính của nhà là cột thép, dầm thép, vì kèo thép, tường và sàn làm bằng vật liệu khác. Kết cấu này trọng lượng nhẹ, khả năng chịu lực cao, bền lâu nhưng tốn nhiều thép. Trong nhà dân dụng ít dùng loại kết cấu này.
d) Kết cấu hổn hợp. * Kết cấu gạch – gỗ: Vì kèo gỗ, sàn gỗ. Tường gạch hoặc cột gạch chịu lực. So với kết cấu gỗ thì loại này cứng và bền hơn, nhưng so với kết cấu khác thì tính cứng và tính bền lâu vẫn còn kém do đó cũng ít dùng hoặc chỉ dùng cho nhà 1 tầng.
* Kết cấu bê tông – gạch: Sàn mái làm bằng bê tông cốt thép, tường bằng gạch. Loại kết cấu này kiên cố, bền chắc, phòng hỏa, phòng ẩm tương đối tốt. So với kết cấu bê tông cốt thép giá thành rẻ hơn, tiết kiệm được xi măng và thép. Đây là kết cấu được sử dụng nhiều.
* Kết cấu bê tông cốt thép – thép: Mái, dàn bằng thép; cột, dầm bằng bê tông cốt thép. Loại kết cấu này kiên cố, bền chắc, chịu được nhiệt độ cao, thuận tiện cho việc công nghiệp hóa. Dùng nhiều cho các công trình công nghiệp, nhà có nhiều chấn động lớn. Khái niệm về kết cấu chịu lực của nhà dân dụng.
Yêu cầu về kết cấu chịu lực. - Hợp lý về phương diện chịu lực: Tùy từng lọai công trình mà chọn vật liệu và hình thức kết cấu, bảo đảm công trình ổn định và bền chắc. - Dễ thi công: Tùy từng nơi, khả năng trang thiết bị, điều kiện thi công mà chọn kết cấu chịu lực cho phù hợp, đảm bảo thi công dễ dàng, đúng chất lượng yêu cầu. - Bảo đảm giá thành: Phù hợp các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đã đề ra.
- Đảm bảo khả năng giữ nhiệt, cách nhiệt, chống cháy, cách âm, chống chấn động, chống lún, chống thấm, chống dột, chống ẩm, chống ăn mòn, mối mọt,. - Kiểu cách cấu tạo đơn giản, vật liệu xây dựng thích hợp. - Bộ phận và cấu kiện sử dụng đa năng, đa dạng, tạo hình phong phú. - Trọng lượng cấu kiện phù hợp với điều kiện thi công và chịu tải của nền móng.
Hệ thống kết cấu khung chịu lực.2) a) Khung không hòan tòan. Trong công trình có gian tương đối rộng, mặt bằng phân chia không theo qui tắc nhất định. Có thể dùng tường ngòai kết hợp với tường trong hoặc cột chịu lực. Mặt bằng bố trí tương đối linh họat nhưng tốn nhiều vật liệu, liên kết giữa tường với dầm phức tạp.
Ở vùng đất yếu dễ sinh ra hiện tượng tường và cột lún không đều. b) Khung hòan tòan. Kết cấu chịu lực là dầm cột, tường là kết cấu bao che. Vật liệu làm khung thường dùng bê tông cốt thép.
c) Hệ thống kết cấu không gian.3) Trang 7 Thường sử dụng cho những loại nhà có yêu cầu không gian lớn (có nhịp lớn hơn 30m) như nhà thi đấu, rạp hát, rạp xiếc … Có các loại kết cấu không gian sau: Vòm, vỏ mỏng, gấp nếp, dây căng, khí căng … (Hình 1.3) Câu hỏi ôn tập: 1. Trình bày các bộ phận chính của công trình theo thứ tự từ thấp lên cao? 2. Phân biệt khung chịu lực hoàn toàn và khung chịu lưc không hoàn toàn? 3. Phân biệt tường ngang và tường dọc chịu lực? 4.
Trình bày các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến giải pháp cấu tạo kiến trúc?