CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU, PHÂN LOẠI PHÂN CẤP CÔNG TRÌNH. Giới thiệu môn học Cấu tạo kiến trúc nhà dân dụng là môn học nghiên cứu các nguyên tắc và các lý luận cơ bản nhất để thiết kế, chế tạo các bộ phận của nhà nhằm thoả mãn hai mục tiêu sau: • Tao ra vỏ bọc bao che cho công năng sử dụng bên trong và bên ngoài ngôi nhà. • Xác định hệ kết cấu chịu lực tương ứng với vỏ bọc nêu trên. Môn học này còn có chức năng giới thiệu các cấu tạo thông dụng thường dùng, đồng thời chỉ ra hướng cải tiến, thay đổi các cấu tạo đó theo sự phát triển của khoa học kỹ thuật và sự đổi mới của hình thức kiến trúc.ác yếu tố ảnh hưởng đến giải pháp cấu tạo kiến trúc: Sáng tạo ra kiến trúc là con người đã mong muốn tạo ra một môi trường sống tốt hơn so với môi trường tự nhiên.
Có nghĩa là khai thác các mặt có lợi và hạn chế các mặt bất lợi của môi trường tự nhiên cũng như của bản thân con người tác động đến môi trường sống mà họ sáng tạo ra. Những mặt bất lợi này có thể qui thành hai loại: • Do ảnh hưởng của thiên nhiên. • Do ảnh hưởng trực tiếp của con người.1 Ảnh hưởng của thiên nhiên Trong thiên nhiên công trình luôn chịu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu tự nhiên, lực trọng trường, động đất, bão từ, các loại côn trùng. Mức độ ảnh hưởng lớn hay nhỏ tuỳ theo vị trí địa lý của từng khu vực xây dựng công trình.
Ảnh hưởng bất lợi của điều kiện khí hậu tự nhiên gồm : • Chế độ bức xạ của mặt trời: quỹ đạo, cường độ bức xạ mặt trời. • Chế độ gió (tần xuất xuất hiện, tốc độ gió, hướng gió. • Chế độ thuỷ văn, ngập lụt • Địa hình, địa mạo • Địa chất công trình ( sức chịu tải của nền đất, nước ngầm, độ lún, mức đồng đều của cấu tạo các lớp đất, ổn định của đất.) • Mức xâm thực hoá - sinh của môi trường. • Ngoài ra ở những nơi có nhiều côn trùng, đặc biệt nhà kết cấu gỗ cần có biện pháp chống mối, mọt ,mục, để chống sự phá hoại của côn trùng.2 Các ảnh hưởng đến giải pháp cấu tạo kiến trúc • Ảnh hưởng cuả thiên nhiên: 1- Bức xạ mặt trời ; 2- Khí hậu thời tiết; 3- Nước ngầm; 4- Động đất; 5- Côn trùng • Ảnh hưởng của con người 6 - Trọng lượng; 7 - Chấn động; 8- Cháy nổ; 8- Tiếng ồn.2 Ảnh hưởng của con người.
Khi xây dựng công trình con người đã tạo ra các bộ phận, cấu kiện và các thiết bị sử dụng. Rõ ràng những bộ phận và cấu kiện này sẽ phải có một khối lượng nhất định. Khối lượng đó chính là tải trọng bản thân và chính nó sẽ tạo ra các ngoại lực tác động bất lợi cho công trình. Trong kết cấu công trình người ta gọi đó là tải trọng thường xuyên.Tải trọng bản thân thường bao gồm các bộ phận nhà cửa, dụng cụ gia đình và thiết bị văn phòng.
Trong quá trình sử dụng do hoạt động đi lại của con người, máy móc sinh ra các loại chấn động.Trong kết cấu công trình gọi là tải trọng tức thời và những tác nhân này phải được nghiên cứu khi thiết kế kết cấu và cấu tạo nhà. Mặt khác hoả hoạn trực tiếp ảnh hưởng đến an toàn tính mạng của con người còn làm nhà cửa bị thiêu rụi, phá hoại. Vì vậy ở những nơi dể sinh ra lửa như bếp, ống khói, sân khấu nhà hát. cần có biện pháp cấu tạo để phòng cháy.
Ngoài ra những nơi phát sinh ra tiếng ồn: tiếng ô tô, tiếng máy bay, loa phóng thanh. đều có ảnh hưởng đến việc sử dụng của con người nên cần phải cấu tạo cách âm. Các bộ phận cấu tạo chính của nhà. Nhà là do các bộ phận khác nhau được tổ hợp theo những nguyên tắc nhất định tạo thành.
Xét theo quá trình thi công đi từ phần ngầm đến phần thân và cuối cùng là mái thì nhà gồm các bộ phận sau : Hình 1.2 Các bộ phận cấu tạo nhà 1.1 Móng và nền nhà Móng là bộ phận kết cấu dưới cùng của nhà nằm sâu dưới đất, chịu toàn bộ tải trọng của nhà và truyền tải trọng này xuống nền của móng. Nền nhà là bộ phận ngăn cách nhà với mặt đất tự nhiên, nhô cao hơn khỏi mặt đất từ 50mm - 3000mm phụ thuộc vào tính chất công trình và các qui định về cao độ qui hoạch của từng khu vực xây dựng cụ thể.2 Tường và cột Tường và cột làm bộ phận chịu lực theo phương thẳng đứng truyền trực tiếp tải trọng xuống móng. Ngoài ra tường là kết cấu bao che làm nhiệm vụ phân chia không gian trên mặt phẳng ngang và bao che nhà. Yêu cầu: độ cứng lớn, cường độ cao, bền chắc và ổn định.
Tường không chịu lực tải trọng nào gọi là tường tự mang Tường ngoài phải có khả năng chống được tác dụng của thiên nhiên như mưa, gió, bão, bức xạ mặt trời và có khả năng cách âm, cách nhiệt.3 Sàn, gác Sàn là bộ phận kiến trúc chia không gian nhà thành các tầng, sàn còn là bộ phận kết cấu chịu lực theo phương ngang. Sàn tựa lên tường hay cột thông qua hệ thống dầm.4 Cầu thang : Cầu thang là bộ phận giao thông theo chiều thẳng đứng, nối liền các không gian không cùng cao độ. Cầu thang còn được xem là một bộ phận kết cấu làm việc theo phương ngang.5 Mái Mái là phần bên trên cùng của nhà. Mái nhà vừa là bộ phận chịu lực đồng thời là kết cấu bao che và bảo vệ cho các bộ phận bên dưới.
Yêu cầu: kết cấu mái bền lâu, không thấm nước, thoát nước nhanh và cách nhiệt cao, có độ cứng lớn, cách âm, có khả năng chống thấm.6 Cửa đi, cửa sổ Cửa đi dùng để liên hệ giữa các phòng, ngăn cách bên trong và bên ngoài nhà, bảo vệ an ninh cho ngôi nhà. Cửa sổ có tác dụng lấy ánh sáng và thông gió cho phòng. Hệ thống cửa còn có tác dụng trang trí cho ngôi nhà. Yêu cầu: cách âm, cách nhiệt, có khả năng phòng hoả.
Phân loại, phân cấp công trình Hệ thống kết cấu chịu lực của nhà dân dụng thường có 3 loại: • Kết cấu tường chịu lực • Kết cấu khung chịu lực • Kết cấu không gian chịu lực 2.1 Kết cấu tường xây chịu lực Khái niệm về hệ tường xây chịu lực là khi toàn bộ tải trọng trước khi truyền xuống móng nhà phải thông qua kết cấu tường. Vật liệu chế tạo tường thường là gạch đất sét nung và có thể được thay bằng vật liệu khác có cùng tính chất hoặc tốt hơn. Bề dày tối thiểu của tường là 200mm và dùng loại gạch có khả năng chịu nén lớn hơn 50kg/cm2. Phạm vi ứng dụng cho các nhà có số tầng ≤ 5 tầng, B≤ 4m, L≤6m Để tăng cường khả năng chịu lực của tường gạch khi tường quá dài thì cần có bổ trụ hoặc sườn đứng bằng BTCT cách khoảng <= 3m, khi tường quá cao thì phải bố trí giằng BTCT cách khoảng <= 2,7m.
Có các loại tường xây chịu lực sau đây : 2.2 Tường ngang chịu lực Khi tường chịu lực được bố trí theo phương ngang nhà thì chúng ta có kết cấu tường ngang chịu lực. Các tường ngang ngăn cách các phòng chịu toàn bộ tải trọng từ các bộ phận khác truyền vào sau đó đưa xuống kết cấu móng. Lúc bấy giờ tường dọc chỉ còn chức năng bao che. Loai kết cấu này thường áp dụng cho các nhà có các phòng đồng đều và chiều rộng của bước gian B ≤ 4,m.
Loại này có ưu, khuyết điểm sau: Ưu điểm : • Độ cứng ngang của nhà lớn. Kết cấu đơn giản, ít dầm, sàn gác nhịp nhỏ. • Trong các nhà có mái dốc tường ngang còn thường dùng tường thu hồi làm kết cấu chịu lực chính. • Tường ngăn giữa các phòng tương đối dày nên cách âm tốt.
• Vì tường dọc chỉ bao che và chịu tải trọng bản thân nên cửa sổ có thể mở lớn giúp thông gió, chiếu sáng tự nhiên tốt., cấu tạo ban công, lô gia dễ dàng. Nhược điểm: Bố trí không gian của các phòng bị đơn điệu, không được linh hoạt , các phòng thường bố trí bằng nhau.1 Kết cấu tường chịu lực • Tường ngang chịu lực dày và nhiều, tốn vật liệu làm tường và móng, trọng lượng nhà lớn • Khả năng chịu lực của tường dọc chưa được tận dụng 2.3 Tường dọc chịu lực Khi tường chịu lực được bố trí theo phương dọc nhà thì chúng ta có kết cấu tường dọc chịu lực. Để đảm bảo độ cứng ngang của nhà, cách một khoảng nhất định phải có bổ trụ hoặc bố trí tường ngang dày là tường ổn định, thường tận dụng tường cầu thang làm tường ổn định. Ưu điểm: • Tiết kiệm vật liệu và diện tích xây dựng tường và móng • Bố trí mặt bằng kiến trúc linh hoạt • Diện tích tường ngang nhỏ, tận dụng được khả năng chịu lực của tường ngoài.
Khuyết điểm: • Tường ngăn giữa các phòng tương đối mỏng .Khả năng cách âm kém. • Không tận dụng được tường ngang làm tường thu hồi, thay vào đó phải dùng vì kèo, bán kèo hay dầm nghiêng • Do tường dọc chịu lực nên cửa sổ mở hạn chế dẫn đến việc thông gió và chiếu sáng kém. • Độ cứng ngang của nhà nhỏ.4 Kết hợp tường ngang và tường dọc chịu lực Khi bố trí tường chịu lực theo cả hai phương của nhà thì chúng ta có loại kết cấu kết hợp tường ngang và dọc chịu lực. Giải pháp này cho phép bố trí các phòng linh hoạt, tạo ra độ cứng tổng thể của nhà lớn song còn lãng phí tường móng và không gian.
Phía đầu gió thường giải quyết theo sơ đồ tường ngang chịu lực, phía cuối gió bố trí tường dọc chịu lực.2 Kết cấu khung chịu lực: Là loại kết cấu chịu lực trong đó tất cả các loại tải trọng ngang và đứng đều truyền qua dầm xuống cột.Cac dầm giằng và cột thường là loại liên kết cứng, kết cấu khung có độ cứng không gian lớn, ổn định và chịu được lực chấn động hơn tường chịu lực. Ngoài ra còn có một số ưu điểm khác như tiết kiệm vật liệu, trọng lượng nhà nhỏ, hình thức kiến trúc có thể nhẹ nhàng, bố trí phòng linh hoạt, thi công phức tạp và giá thành khung lớn. Vật liệu chế tạo khung có thể là BTCT, Thép, Áp dụng cho các nhà ở cao tầng , các nhà công cộng và công nghiệp ít tầng.