Luận văn tốt nghiệp: Phân tích thiết kế VietinBank Tower - Kỹ sư Võ Tiến Đạt, ĐH Bách Khoa TP.HCM

Phân tích chi tiết thiết kế kiến trúc VietinBank Tower. Nghiên cứu kết cấu công trình, hệ thống nền móng và giải pháp năng lượng hiệu quả cho tòa nhà cao tầng.

• Tác giả: Võ Tiến Đạt
• Người hướng dẫn: ThS. Ca Hoàng Vĩnh Hảo
• Trường học: Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng – Công nghiệp
• Đề tài: Toà nhà trụ sở chính ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam (VietinBank Tower) – Phân tích, cải tạo và thiết kế
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về luận văn tốt nghiệp VietinBank Tower

VietinBank Tower là công trình trụ sở chính của Ngân hàng Thương mại Cổ phần Công Thương Việt Nam. Công trình tọa lạc tại phường Phú Thượng, quận Tây Hồ, Hà Nội. Dự án do Liên danh Foster + Partners (Anh) và CTX Holdings (Việt Nam) thiết kế. Quy mô bao gồm hai tòa tháp chính. Tháp Office Tower cao 68 tầng hình lăng trụ tam giác. Tháp Hotel Tower cao 48 tầng phục vụ khách sạn 5 sao. Hai khối tháp liên kết bằng khối đế Podium cao 7 tầng và 1 tầng lửng. Tổng diện tích sàn xây dựng khoảng 300.000 m². Công trình có 3 tầng hầm với sức chứa hơn 1.200 chỗ đậu xe. Luận văn tốt nghiệp được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM năm 2019. Nội dung bao gồm phân tích kiến trúc, kết cấu, nền móng và hệ thống năng lượng. Đây là công trình cấp I, bậc chịu lửa I theo quy chuẩn Việt Nam. Công trình đại diện cho xu hướng phát triển kiến trúc cao tầng hiện đại tại Việt Nam.

1.1. Quy mô và công năng sử dụng của VietinBank Tower

VietinBank Tower có quy mô đồ sộ với tổng diện tích sàn khoảng 300.000 m². Khối Office Tower gồm 3 tầng hầm và 65 tầng nổi phục vụ văn phòng ngân hàng. Tầng hầm B2 rộng 40.000 m² chứa 928 chỗ đậu ôtô, kho vàng, kho hồ sơ và bể chứa. Tầng hầm B1 phục vụ 308 chỗ đậu xe ôtô. Các tầng từ 1 đến 68 bố trí sảnh ngân hàng, trung tâm dữ liệu, văn phòng làm việc. Tầng 48-49 bố trí dàn chuyển tầng kết nối hai khối tháp. Khối Hotel Tower cao 48 tầng phục vụ khách sạn 5 sao và dịch vụ cao cấp. Khối đế Podium cao 7 tầng bố trí các tiện ích công cộng, thương mại.

1.2. Hình khối kiến trúc và điều kiện khí hậu

Office Tower có hình dạng lăng trụ tam giác đặc trưng, tạo điểm nhấn kiến trúc độc đáo. Thiết kế này tối ưu khả năng chống chịu lực gió cho công trình cao tầng. Hotel Tower có dạng hình khối chữ nhật hiện đại. Công trình nằm tại Hà Nội với khí hậu nhiệt đới gió mùa. Mùa hè nóng ẩm, mùa đông lạnh khô ảnh hưởng đến thiết kế năng lượng. Nhiệt độ trung bình năm từ 23-25°C, độ ẩm tương đối cao. Điều kiện khí hậu đặt ra yêu cầu thông gió tự nhiên và nhân tạo phù hợp. Thiết kế hệ lam đứng giúp kiểm soát bức xạ mặt trời hiệu quả.

II. Phân tích kiến trúc và giải pháp kỹ thuật VietinBank Tower

Phân tích kiến trúc VietinBank Tower tập trung vào các yếu tố ngoại cảnh tác động. Bức xạ mặt trời là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất năng lượng. Hệ lam đứng được thiết kế để giảm hấp thụ nhiệt từ mặt trời. Mái che bố trí hợp lý che chắn các khu vực tiếp xúc trực tiếp. Chế độ gió tại Hà Nội được nghiên cứu kỹ lưỡng. Công trình cao 68 tầng chịu tác động lớn từ lực gió ngang. Hệ thống thoát hiểm đảm bảo khoảng cách tối đa 75m theo TCVN 2622:1995. Lối thoát hiểm được bố trí tại nhiều vị trí trên mỗi tầng. Bậc chịu lửa bậc I yêu cầu cấu kiện xây dựng bằng vật liệu không cháy. Hạng sản xuất E áp dụng cho công trình văn phòng ngân hàng. Các giải pháp kiến trúc hướng đến tiết kiệm năng lượng và bền vững.

2.1. Phân tích bức xạ mặt trời và hệ lam che nắng

Bức xạ mặt trời tại Hà Nội có cường độ cao vào mùa hè. Công trình VietinBank Tower tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng nhiều giờ trong ngày. Hệ lam đứng được nghiên cứu để giảm thiểu tác động nhiệt. Lam che nắng bố trí theo hướng Đông-Tây hiệu quả nhất. Thiết kế lam giúp giảm 30-40% lượng nhiệt hấp thụ qua bề mặt kính. Hệ mái che mở rộng che chắn khu vực sảnh và lối vào. Giải pháp này giảm tải cho hệ thống điều hòa không khí. Kết hợp thông gió tự nhiên qua các khe hở lam giúp tăng hiệu quả làm mát. Thiết kế kiến trúc đáp ứng tiêu chí xanh và bền vững.

2.2. Thiết kế hệ thống thoát hiểm và an toàn cháy nổ

VietinBank Tower được phân loại hạng sản xuất E và bậc chịu lửa I. Theo TCVN 2622:1995, khoảng cách tối đa từ lối thoát hiểm đến nơi làm việc là 75m. Mặt bằng mỗi tầng được bố trí nhiều lối thoát hiểm phân tán đều. Các đường tròn bán kính 75m vẽ từ tâm lối thoát hiểm phủ kín toàn bộ diện tích sàn. Cấu kiện xây dựng chính gồm tường, cột, sàn bằng vật liệu không cháy. Thang thoát hiểm bố trí tại hai đầu mỗi tầng đảm bảo thoát hiểm hai chiều. Hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động được trang bị đầy đủ. Khoảng cách thoát hiểm được kiểm tra và đảm bảo an toàn tuyệt đối.

III. Giải pháp kết cấu nền móng và năng lượng VietinBank Tower

Kết cấu VietinBank Tower sử dụng hệ khung thép liên hợp bê tông cốt thép. Dàn chuyển tầng tại tầng 48-49 liên kết hai khối tháp vững chắc. Sàn liên hợp thép-bê tông áp dụng cho các tầng điển hình. Hệ kết cấu chịu được tải trọng trọng lực và tải trọng gió lớn. Nền móng sử dụng hệ cọc khoan nhồi đường kính lớn. Đài cọc được thiết kế để phân phối đều tải trọng lên nền đất. Bè móng bố trí thép theo tính toán chịu lực chi tiết. Hệ thống thông gió tầng hầm B2 kết hợp tự nhiên và nhân tạo. Lưu lượng gió cấp và hút được tính toán theo tiêu chuẩn. Đường ống gió bố trí hợp lý trong mặt bằng tầng hầm. Quạt cấp hút được lựa chọn dựa trên tổn thất cột áp. Hệ thống đảm bảo môi trường làm việc an toàn dưới tầng hầm.

3.1. Thiết kế kết cấu dàn chuyển tầng và sàn liên hợp

Dàn chuyển tầng tại tầng 48-49 là giải pháp kết cấu đặc biệt của VietinBank Tower. Dàn có nhịp lớn, liên kết hai khối tháp có hình dạng khác nhau. Cấu kiện thép được tính toán chịu lực uốn, cắt và momen xoắn. Sàn liên hợp thép-bê tông sử dụng tôn deck dạng sóng. Bê tông đúc trên mặt tôn tạo liên kết composite hiệu quả. Sàn liên hợp giảm trọng lượng bản thân công trình. Giải pháp này giúp giảm kích thước cột và dầm bên dưới. Tải trọng trọng lực và tải trọng động được tính toán theo TCVN. Kết cấu đảm bảo độ cứng và ổn định cho công trình cao 68 tầng.

3.2. Phương án nền móng cọc khoan nhồi và hệ thống thông gió

Nền móng VietinBank Tower sử dụng hệ cọc khoan nhồi đường kính lớn. Cọc được thi công xuống tầng đất cứng, đạt sức chịu tải thiết kế. Đài cọc liên kết nhóm cọc, phân phối tải trọng từ thượng tầng. Bè móng bố trí thép theo tính toán momen uốn và lực cắt. Hệ thống thông gió tầng hầm B2 kết hợp nhân tạo và tự nhiên. Quạt hút loại bỏ không khí ô nhiễm, khí thải từ xe cộ. Quạt cấp đưa không khí tươi vào đảm bảo chất lượng không khí. Đường ống gió bố trí trên mặt bằng và mặt đứng công trình. Bố trí cửa gió trên đường ống đảm bảo phân phối đều lưu lượng.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của luận văn VietinBank Tower

Luận văn tốt nghiệp VietinBank Tower hoàn thành đầy đủ các nội dung yêu cầu. Phần kiến trúc phân tích chi tiết các yếu tố ngoại cảnh tác động. Giải pháp lam che nắng và thoát hiểm đáp ứng tiêu chuẩn quốc gia. Kết cấu dàn chuyển tầng và sàn liên hợp được thiết kế tối ưu. Nền móng cọc khoan nhồi đảm bảo khả năng chịu tải cho công trình cao tầng. Hệ thống thông gió tầng hầm hoạt động hiệu quả, tiết kiệm năng lượng. Các tính toán đều dựa trên tiêu chuẩn TCVN và quy chuẩn xây dựng. Kết quả luận văn có giá trị tham khảo cho các dự án cao tầng tương tự. Công trình VietinBank Tower là biểu tượng kiến trúc hiện đại của Hà Nội. Ứng dụng thực tiễn của luận văn mở rộng sang nhiều lĩnh vực kỹ thuật xây dựng. Phương pháp phân tích và thiết kế có thể áp dụng cho các công trình khác.

4.1. Giá trị học thuật và kỹ thuật của luận văn

Luận văn tổng hợp kiến thức đa ngành: kiến trúc, kết cấu, nền móng, năng lượng. Phương pháp phân tích bức xạ mặt trời và chế độ gió có tính ứng dụng cao. Thiết kế dàn chuyển tầng là nội dung kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi chuyên môn sâu. Tính toán thông gió tầng hầm áp dụng tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam. Luận văn được hướng dẫn bởi 4 giảng viên chuyên ngành khác nhau. Đánh giá kết cấu 30%, nền móng 30%, kiến trúc 20%, năng lượng 20%. Tài liệu tham khảo phong phú từ Foster + Partners và các nguồn học thuật uy tín. Kết quả luận văn đóng góp vào kho tài liệu kỹ thuật xây dựng Việt Nam.

4.2. Ứng dụng thực tiễn và hướng phát triển

Kết quả luận văn áp dụng trực tiếp cho công trình VietinBank Tower tại Hà Nội. Giải pháp kiến trúc tiết kiệm năng lượng có thể nhân rộng cho công trình tương tự. Phương pháp thiết kế cọc khoan nhồi tham khảo cho dự án cao tầng khác. Hệ thống thông gió tầng hầm áp dụng cho các tòa nhà có tầng hầm lớn. Hướng phát triển bao gồm đánh giá hiệu suất năng lượng toàn công trình. Nghiên cứu thêm hệ thống năng lượng tái tạo như pin mặt trời. Ứng dụng công nghệ BIM trong quản lý và vận hành công trình. Tiêu chí công trình xanh (Green Building) là xu hướng phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I Bảng 1. Chi tiết phân khu chức năng Office Tower .4 CHƯƠNG II Bảng 2. Bóng đổ công trình theo các ngày và các khung giờ chính:. Chuyển động của gió hè Đông Nam trên mặt bằng công trình theo các độ cao khác nhau.

Chuyển động của gió mùa Đông Bắc trên mặt bằng công trình theo các độ cao khác nhau. Chênh lệch chi phí hệ lam cũ và mới. Khoảng cách tối đa từ vị trí đỗ xe đến nơi thoát hiểm (Bảng 3- QCVN 08:2009/BXD). Bảng tra hạn sản xuất của công trình (Bảng 1-TCVN 2622 : 1995).

Khoảng cách tối đa từ lối thoát hiểm đến nơi làm việc (Bảng 4-TCVN 2622 : 1995) .33 CHƯƠNG III Bảng 3. Dữ liệu tính toán đầu vào của tầng hầm B2 tháp văn phòng. Bảng tra bội số trao đổi không khí (Phụ lục G-TCVN 5687:2010). Cân bằng lưu lượng.

Bảng qui cách tiết diện ống chữ nhật (TCXD 232:1999). Bảng tra tổn thất áp trên 1 mét dài đường ống hút gió. Bảng tính tổn thất áp cục bộ đường ống hút bất lợi. Thông số lựa chọn quạt hút gió.

Bảng tra tổn thất áp trên 1 mét dài đường ống cấp gió. Bảng tính tổn thất áp cục bộ đường ống cấp bất lợi. Thông số lựa chọn quạt cấp gió. 48 CHƯƠNG IV Bảng 4.

Bảng danh sách các phần được sử dụng trong tiêu chuẩn Eurocodes. Phân loại điều kiện môi trường tiêp xúc với kết cấu. Mác bê tông tối thiểu được chỉ định theo điều kiện môi trường tiếp xúc. Bảng chọn mác bê tông cho các cấu kiện chịu lực chính.

Các lớp cấu tạo và tải trọng hệ lam kính mặt dựng tầng điển hình tháp văn phòng. Các lớp hoàn thiện sàn khu vực văn phòng tầng điển hình. Bảng tra hoạt tải tác dụng ( Table 6. Các lớp cáu tạo và tải trọng tường, vách ngăn khu vực sảnh thang máy tầng điển hình.

Các lớp hoàn thiện sàn khu vực sảnh thang máy tầng điển hình. Tải trọng cửa và tường khu vực sảnh thang máy tầng điển hình. Các lớp cấu tạo và tải trọng tường, vách ngăn khu vực cầu thang bộ tầng điển hình. Các lớp hoàn thiện sàn khu vực cầu thang bộ tầng điển hình.

Bảng tra vận tốc gió tiêu chuẩn (bảng 4. Bảng tra chiều dài nhám và chiều cao nhỏ nhất theo dạng địa hình (Table 4. Thông số đầu vào và trình tự tính toán tải trọng gió. Tính áp lực gió theo độ cao:.

Bảng số liệu kích thước tính toán cho trường hợp gió theo phương thứ 1. Bảng tra hệ số lực gió. Bảng tính hệ số phụ thuộc kết cấu CsCd. Bảng tính tải trọng gió.

Bảng tính tải trọng gió bằng hệ số lực cho trường hợp gió theo phương thứ 1. Hệ số tỉ lệ áp lực gió mặt bên đối với mặt chính cho trường hợp gió theo phương thứ 1. Bảng tính áp lực gió theo phương thứ 1 lên từng mặt công trình. Bảng số liệu kích thước tính toán cho trường hợp gió theo phương thứ 2.

Bảng tính toán tải trọng gió bằng hệ số lực cho trường hợp gió theo phương thứ 2. Bảng tính hệ số tỉ lệ áp lực gió mặt bên đối với mặt chính TH gió theo phương thứ 2. Bảng tính áp lực gió theo phương thứ 2 lên từng mặt công trình. Bảng giá trị tổ hợp hoạt tải tham gia trong phân tích dao động do động đất.

Bảng các loại tải trọng xem xét. Bảng hệ số  cho công trình nhà dân dụng và công nghiệp. Giá trị thiết kế cho trạng thái giới hạn cực hạn ULS (STR/GEO) (Set B). Bảng tổ hợp tải cho trạng thái giới hạn cực hạn ULS.

Bảng tổ hợp tải trọng cho tình huống thiết kế động đất. Giá trị thiết kế cho trạng thái giới hạn cực hạn ULS. Bảng tổ hợp tải cho trạng thái giới hạn sử dụng SLS. Bảng thống kê nội lực thanh bụng xiên.

Bảng thống kê nội lực thanh bụng đứng. Bảng thống kê nội lực thanh cánh trên. Giá trị NRk, Mi,Rk và Mi,Ed. Hệ số sai lệch của các đường mất ổn định.

Giá trị hệ số C1 và C2. Giá trị đề xuất của các hệ số sai lệch cho các đường cong mất ổn định ngang xoắn. Bảng thống kê nội lực thanh cánh dưới. Bảng tổng hợp thông số tiết diện.

Tải trọng thiết kế bản mã. Nội lực thiết kế cho sàn. Thông số vật liệu và tiết diện sàn:. Thông số tấm tôn thép sàn.

Bảng giới hạn tỉ lệ nhịp trên chiều cao tính toán cho sàn. Bảng giới hạn độ võng tính toán cho sàn. 148 CHƯƠNG V Bảng 5. Thông tin hố khoan địa chất.

Thống kê số liệu địa chất. Hệ số riêng cho phương pháp DA1-1. Hệ số riêng cho phương pháp DA1-2. Hệ số riêng cho phương pháp DA2.

Hệ số riêng cho phương pháp DA3. Tóm tắt các phương pháp thiết kế. Tổng hợp tải trọng vách và cột xuống móng. Tổng tải trọng tính toán.

Bảng chọn các phương án thiết kế:. Các đặc trưng của một số công trình thống kê. Thống kê vật liệu thiết kế bè và cọc. Bảng tính ứng suất tổng thẳng đứng.

Bảng tính ứng suất tổng thẳng đứng. Bảng kết quả SCT tính toán của cọc D1500 theo DA1 và DA2. Bảng tổng hợp SCT tinh toán của cọc D1500. Bảng tổng hợp SCT tinh toán của cọc D2000.

Bảng tra giá trị Cz theo K. Thống kê số liệu đầu vào:. Bảng phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi chiều dày bè. Bảng tải trọng thiết kế.

Thông số thiết kế cho bè. Thông số thiết kế cho cọc. Bảng tính độ cứng lò xo nền ngang và dọc thân cọc. Bảng tính thép chịu uốn cho bè khu vực 1, 2 và 3:.

Bảng tính thép chịu uốn cho bè khu vực 4, 5 và 6:. Bảng tính thép chịu uốn cho bè khu vực 7:. Bảng tổng kết cốt thép bè:. 218 BẢNG KÝ HIỆU SỬ DỤNG KÍ ĐƠN STT ĐẠI LƯỢNG HIỆU VỊ 1 Chu vi hầm B2 C m 2 Chiều cao hầm B2 H m 3 Diện tích hầm B2 A m2 4 Bội số trao đổi không khí thông thường mtt - 5 Bội số trao đổi không khí khi xảy ra sự cố mcháy - CHƯƠNG III 6 Lưu lượng không khí L m3/h 7 Chiều rộng W m 8 Vận tốc không khí v m/s 9 Gia tốc trọng trường g m/s2 10 Khối lượng riêng không khí ρ kg/m3 11 Tổn thất áp trên 1m dài ống Δpi Pa 12 Tốn thất áp cục bộ Δpj Pa 13 Tổn thất áp tổng Δp Pa 14 Cường độ đặc trưng khi nén của mẫu bê tông hình trụ f ck Mpa 15 Cường độ đặc trưng khi nén của mẫu bê tông hình lập phương fck,cube Mpa 16 Giá trị dưới của sức bền đặc trưng khi kéo của bê tông fctk,0.