Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Nhà hành chính công ty Ô tô Ngọc Hân" do sinh viên Nguyễn Thế Trường thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Trịnh Duy Thành (phụ trách kiến trúc và kết cấu) và ThS. Nguyễn Phan Anh (phụ trách thi công) thuộc Bộ môn Xây dựng, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Hải Phòng (khóa 2020–2024).

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Trong quá trình phát triển kinh tế và đô thị hóa tại Việt Nam, nhu cầu xây dựng các công trình công cộng, trụ sở làm việc nhiều tầng tại các đô thị lớn như Hà Nội, Hải Phòng, Thành phố Hồ Chí Minh ngày càng gia tăng. Nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép là loại hình kết cấu phổ biến, vừa góp phần cải thiện diện mạo kiến trúc đô thị hiện đại, vừa tối ưu hóa không gian sử dụng đất và nâng cao điều kiện làm việc cho cán bộ, nhân viên. Đề tài được xây dựng dưới dạng đồ án thiết kế giả định nhằm hệ thống hóa kiến thức chuyên ngành kỹ thuật xây dựng dân dụng và công nghiệp, rèn luyện kỹ năng tính toán thiết kế kết cấu và lập biện pháp thi công.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Đồ án giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể theo phân bổ khối lượng đồ án tốt nghiệp:

  1. Thiết kế phương án kiến trúc công trình (chiếm 10% khối lượng): Tổ chức mặt bằng công năng, giải pháp mặt đứng, hình khối kiến trúc, giao thông nội bộ, thoát hiểm, thông gió, chiếu sáng và hạ tầng kỹ thuật.
  2. Lựa chọn giải pháp kết cấu tổng thể và sơ bộ kích thước cấu kiện (thuộc phần kết cấu 45% khối lượng): Phân tích so sánh các hệ kết cấu chịu lực chính, hệ kết cấu sàn; xác định kích thước tiết diện dầm, cột, sàn, tường.
  3. Tính toán thiết kế khung trục 4 (khung phẳng ngang nhà điển hình): Xác định tải trọng tác dụng (tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió), mô hình hóa kết cấu, giải nội lực bằng phần mềm và tổ hợp nội lực nguy hiểm.
  4. Thiết kế các cấu kiện phụ trợ và móng: Thiết kế sàn tầng 2, thiết kế cầu thang bộ và thiết kế kết cấu móng dưới chân cột khung trục 4.
  5. Thể hiện các bản vẽ kỹ thuật: Lập các bản vẽ kiến trúc (tổng thể, mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt), bản vẽ kết cấu khung trục 4, mặt bằng bố trí thép sàn tầng 2, bản vẽ chi tiết cầu thang bộ và móng khung trục 4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Công trình nhà làm việc văn phòng 6 tầng hợp khối kết hợp 1 tum mái, kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối.
  • Phạm vi không gian: Công trình được bố trí xây dựng trên khu đất san gạt bằng phẳng có diện tích 8.600 m² tại huyện Quỳnh Phụ, tỉnh Thái Bình; diện tích xây dựng công trình khoảng 1.311 m² đến 1.317 m²; các thông số tải trọng gió đối chiếu theo phân vùng áp lực gió IV-B (khu vực Hải Phòng - duyên hải Bắc Bộ).
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được thực hiện trong thời gian 16 tuần, hoàn thành vào ngày 01 tháng 06 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật

Đồ án áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế xây dựng hiện hành của Việt Nam:

  • TCVN 4601:1998: Tiêu chuẩn thiết kế nhà hành chính, công sở.
  • TCVN 2737:2023 & TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động.
  • TCVN 5574:2018: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
  • QCVN 02:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
  • Giáo trình và tài liệu chuyên khảo: Sàn sườn BTCT toàn khối (Nguyễn Duy Bân, Mai Trọng Bình, Nguyễn Trường Thắng); Kết cấu bê tông cốt thép (Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống); Nền và móng (Phạm Thị Loan); Cơ học đất (Phạm Toàn Đức); Kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép (Hoàng Hiếu Nghĩa).

Phương pháp tính toán và thiết kế

  • Phương pháp lựa chọn kích thước sơ bộ: Dựa vào công thức thực nghiệm cơ học kết cấu theo khẩu độ nhịp, tải trọng truyền về và điều kiện độ mảnh:
    • Bản sàn kê 4 cạnh: $h_b = (D/m) \cdot l_1$ (với $D = 1$; $m = 42$; $l_1 = 3,15\text{ m}$).
    • Tiết diện dầm: $h_d = (1/m_d) \cdot l_d$ (với $m_d = 8 \div 12$ cho dầm chính; $m_d = 12 \div 20$ cho dầm phụ); $b_d = (0,3 \div 0,5) \cdot h_d$.
    • Tiết diện cột: $F_b = k \cdot N / R_b$ (hệ số dự trữ $k = 1,2$; cường độ tính toán chịu nén của bê tông $R_b$; tải trọng sàn $q = 0,9 \div 1,4\text{ T/m}^2$).
  • Phương pháp truyền tải: Phân chia diện tích truyền tải từ các ô bản sàn 2 phương vào dầm theo sơ đồ đường phân giác (tải dạng hình thang lên dầm cạnh dài, hình tam giác lên dầm cạnh ngắn), sau đó quy đổi tương đương về tải trọng phân bố đều và lực tập trung truyền vào các nút khung.
  • Phương pháp phân tích nội lực: Sử dụng phần mềm SAP2000 để giải hệ khung phẳng không gian 2D, các nút khung được ngàm cứng, chân cột liên kết ngàm vào đài móng.
  • Phương pháp tổ hợp nội lực: Thực hiện tổ hợp cơ bản I (Tĩnh tải + 1 Hoạt tải bất lợi nhất) và tổ hợp cơ bản II (Tĩnh tải + các hoạt tải với hệ số giảm tải ngắn hạn 0,9) nhằm xác định các cặp nội lực nguy hiểm nhất ($M_{\max} - N_{\text{tư}}$, $M_{\min} - N_{\text{tư}}$, $N_{\max} - M_{\text{tư}}$ cho cột; $M_{\max}$, $M_{\min}$, $Q_{\max}$ cho dầm).

Đặc trưng vật liệu sử dụng trong thiết kế

  • Bê tông móng, dầm, cột, sàn: Cấp độ bền B20 ($R_b = 11,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 0,9\text{ MPa}$) và B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$), hệ số điều kiện làm việc $\gamma_{b2} = 1,0$.
  • Cốt thép: Thép đường kính $d < 10\text{ mm}$ dùng nhóm CI ($R_s = 225\text{ MPa}$, $\xi_R = 0,645$, $\alpha_R = 0,437$); thép đường kính $d \ge 10\text{ mm}$ dùng nhóm CII ($R_s = 280\text{ MPa}$, $\xi_R = 0,623$, $\alpha_R = 0,429$).
  • Khối xây: Gạch chỉ nung tuynen mác M75 ($R_b = 75\text{ kg/cm}^2$).

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Giải pháp kiến trúc (Chương 1: Giới thiệu chung)

Chương này trình bày tổng quan về địa điểm xây dựng, chức năng và các giải pháp tổ chức không gian kiến trúc, kỹ thuật của tòa nhà hành chính.

Quy mô và cơ cấu phân chia công năng

Công trình có chiều dài 68,4 m, chiều rộng 19,6 m, tổng chiều cao 24,7 m, gồm 6 tầng chính và 1 tum mái. Tầng 1 cao 3,9 m; các tầng 2 đến tầng 6 cao 3,6 m. Diện tích xây dựng sàn tầng 1 là 1.311 m².

Khu vực tầng Tên phòng chức năng Kích thước mặt bằng (m) Diện tích phòng (m²) Chiều cao (m) Số lượng Tổng diện tích (m²)
Tầng 1 Nhà trưng bày sản phẩm 66,82 × 9,18 613,40 3,9 1 613,40
Phòng kinh doanh 6,08 × 10,50 63,84 3,9 2 127,68
Phòng khách 10,50 × 6,08 63,84 3,9 1 63,84
Phòng bảo vệ 6,08 × 5,10 10,71 3,9 1 10,71
Khu vệ sinh (WC) 6,08 × 5,10 24,48 3,9 1 24,48
Thang máy (2 buồng) 5,97 × 3,56 21,25 3,9 2 42,50
Thang bộ (2 buồng) 9,08 × 3,68 35,60 3,9 2 71,20
Tầng 2 Hội trường 15,98 × 6,08 96,60 3,6 1 96,60
Phòng kỹ thuật 21,40 × 6,08 130,00 3,6 1 130,00
Phòng kế toán 21,40 × 6,08 130,00 3,6 1 130,00
Phòng giám đốc 6,08 × 5,10 33,40 3,6 1 33,40
Phòng thư ký 6,08 × 5,10 33,40 3,6 1 33,40
Phòng kế hoạch 10,50 × 6,08 63,84 3,6 1 63,84
Phòng trưởng phòng kế hoạch 6,08 × 5,10 33,40 3,6 1 33,40
Khu vệ sinh (WC) 6,08 × 5,10 33,40 3,6 2 63,84
Tầng 3–6 Phòng làm việc 1 10,50 × 6,08 63,84 3,6 5 phòng/tầng 319,20
Phòng làm việc 2 15,98 × 6,08 97,00 3,6 3 phòng/tầng 291,00
Khu vệ sinh (WC) 6,08 × 5,10 33,40 3,6 2 cụm/tầng 71,20
Thang máy 5,97 × 3,56 21,25 3,6 2 42,50
Thang bộ 9,08 × 3,68 35,60 3,6 2 71,20

Các giải pháp kiến trúc và hệ thống kỹ thuật

  • Tổ chức không gian: Tòa nhà đặt tại vị trí trung tâm khu đất, bốn mặt thoáng. Mặt bằng bố trí hành lang giữa rộng 3,1 m chạy dài xuyên suốt từ tầng 2 đến tầng 6, kết nối trực tiếp với 2 sảnh biên và hệ thống cầu thang.
  • Giao thông và thoát hiểm: Giao thông đứng gồm 2 buồng thang bộ 2 vế và 2 buồng thang máy bố trí đối xứng. Cửa phòng mở hướng ra hành lang, khoảng cách di chuyển từ các phòng đến nút thoát hiểm ngắn nhất.
  • Chiếu sáng và thông gió: Tận dụng tối đa ánh sáng và thông gió tự nhiên xuyên phòng qua hệ thống cửa sổ vách kính bao quanh kết hợp cây xanh che nắng, cản bụi. Hệ thống đèn huỳnh quang bổ trợ ban đêm.
  • Phòng cháy chữa cháy và chống sét: Thiết kế bể nước ngầm phục vụ chữa cháy, mỗi tầng bố trí 2 họng nước cứu hỏa vách tường kèm bình chữa cháy xách tay và biển báo. Hệ thống chống sét gồm kim thu lôi, dây dẫn thép tiếp địa và cọc tiếp địa nối đất an toàn cho toàn bộ tủ điện, trạm biến áp.
  • Cấp thoát nước: Cấp nước từ mạng lưới đô thị dẫn vào bể chứa ngầm; hệ thống đường ống cấp chìm trong tường. Thoát nước mưa mái riêng biệt qua hệ thống ống nhựa gom ra mạng lưới thành phố; nước thải sinh hoạt dẫn xuống bể tự hoại (bể phốt, hố ga) trước khi đấu nối ra cống thoát chung.

Phần II: Kết cấu (Chương 2: Phân tích lựa chọn giải pháp kết cấu công trình - Tính toán nội lực)

Chương 2 tập trung phân tích ưu nhược điểm của các sơ đồ chịu lực, xác định kích thước tiết diện các bộ phận kết cấu, lập bảng tải trọng và tính toán nội lực khung trục 4.

So sánh và lựa chọn phương án kết cấu

  • Vật liệu chịu lực chính: So sánh giữa kết cấu thép và bê tông cốt thép. Kết cấu thép có giá thành cao, khó gia công mối nối chống rung và chi phí bảo trì phòng ăn mòn, chống cháy lớn. Bê tông cốt thép toàn khối có độ bền cao, chống cháy tốt, vật liệu địa phương sẵn có, chi phí hợp lý và phù hợp với nhà làm việc 6 tầng.
  • Hệ kết cấu chịu lực:
    • Hệ khung thuần (thuần khung): Không gian bố trí linh hoạt, phù hợp cho nhà dưới 10–15 tầng, tải trọng ngang vừa phải.
    • Hệ vách cứng/lõi cứng: Chịu tải trọng ngang tốt nhưng chiếm nhiều không gian, cản trở thông thoáng mặt bằng, thích hợp cho nhà trên 20 tầng.
    • Hệ khung - giằng: Phù hợp với công trình từ 20 đến 40 tầng.
    • Kết luận: Công trình có quy mô 6 tầng, chiều cao dưới 25 m, lưới cột ngang $6,3\text{ m} - 3,1\text{ m} - 6,3\text{ m}$ nên giải pháp Khung bê tông cốt thép chịu lực toàn khối là tối ưu nhất. Do chiều dài nhà lớn hơn chiều rộng ($L \approx 67,2\text{ m} > 2B \approx 39,2\text{ m}$), phương ngang nhà kém ổn định hơn phương dọc nên tác giả chọn hệ khung phẳng phương ngang (khung trục 4) để tính toán.
  • Hệ kết cấu sàn:
    • Sàn sườn toàn khối: Lý thuyết tính toán rõ ràng, công nghệ thi công phong phú, chất lượng tin cậy, phù hợp khẩu độ nhịp thông thường (chọn phương án này).
    • Sàn ô cờ: Phù hợp khẩu độ lớn, không gian hội trường nhưng ván khuôn phức tạp, giá thành cao.
    • Sàn không dầm (sàn nấm): Giảm chiều cao tầng nhưng bề dày bản sàn lớn, tốn cốt thép và chịu lực cắt đục thủng phức tạp tại đỉnh cột.

Kích thước sơ bộ các cấu kiện kết cấu

Cấu kiện Ký hiệu / Vị trí Kích thước nhịp ($l$) Công thức tính sơ bộ Kích thước tiết diện chọn ($b \times h$)
Bản sàn Các ô sàn tầng $l_1 \times l_2 = 3,15 \times 5,4\text{ m}$ $h_b = (1/42) \cdot 315\text{ cm} = 7,5\text{ cm}$ Chiều dày $\delta_b = 12\text{ cm}$
Dầm chính Nhịp lớn trục A-B, C-D $l = 6,3\text{ m}$ $h = (1/8 \div 1/12)l = 52 \div 78\text{ cm}$ $b \times h = 30 \times 60\text{ cm}$ (hoặc $25 \times 60\text{ cm}$)
Nhịp hành lang trục B-C $l = 3,1\text{ m}$ $h = (1/8 \div 1/12)l = 25 \div 37,5\text{ cm}$ $b \times h = 25 \times 35\text{ cm}$ (D2)
Dầm phụ Dầm phụ nhịp 6 m $l = 6,0\text{ m}$ $h = (1/12 \div 1/20)l = 30 \div 50\text{ cm}$ $b \times h = 25 \times 30\text{ cm}$ (D4, D5)
Dầm hành lang $l = 1,6\text{ m}$ Sơ bộ theo cấu tạo $b \times h = 25 \times 30\text{ cm}$ (D3)
Dầm vệ sinh, cầu thang Biến thiên Sơ bộ theo cấu tạo $b \times h = 22 \times 30\text{ cm}$ (D6, D7)
Cột Cột giữa trục B, C (tầng 1–3) $S_{\text{tải}} = 25,38\text{ m}²$ $F_b = 1,2 \cdot (137.052 / 115) = 1.430\text{ cm}²$ $b \times h = 300 \times 500\text{ mm}$ ($\lambda = 9,1 < 30$)
Cột biên trục A, D (tầng 1–3) $S_{\text{tải}} = 16,74\text{ m}²$ $F_b = 1,2 \cdot (90.396 / 115) = 943\text{ cm}²$ $b \times h = 300 \times 400\text{ mm}$ ($\lambda = 8,4 < 30$)
Cột phụ trục E (tầng 1–3) $S_{\text{tải}} = 9,10\text{ m}²$ $F_b = 1,2 \cdot (49.140 / 115) = 512\text{ cm}²$ $b \times h = 250 \times 250\text{ mm}$ ($\lambda = 7,9 < 25$)
Cột giữa trục B, C (tầng 4–6) Giảm tiết diện theo tải Giảm theo chiều cao tầng $b \times h = 300 \times 450\text{ mm}$
Cột biên trục A, D (tầng 4–6) Giảm tiết diện theo tải Giảm theo chiều cao tầng $b \times h = 300 \times 350\text{ mm}$
Cột phụ trục E (tầng 4–6) Giữ nguyên cấu tạo Cấu tạo $b \times h = 250 \times 250\text{ mm}$

Xác định giá trị tải trọng tác dụng

1. Tĩnh tải sàn và tường xây
  • Tĩnh tải sàn tầng điển hình: Tải tiêu chuẩn $g^{tc} = 350\text{ kG/m}²$; tải tính toán $g^{tt} = 397\text{ kG/m}²$.
  • Tĩnh tải sàn khu vệ sinh: Tải tiêu chuẩn $g^{tc} = 370\text{ kG/m}²$; tải tính toán $g^{tt} = 423\text{ kG/m}²$ (có tính đến trần giả và thiết bị kỹ thuật $48\text{ kG/m}²$).
  • Tĩnh tải sàn mái: Tải tiêu chuẩn $g^{tc} = 601\text{ kG/m}²$; tải tính toán $g^{tt} = 899\text{ kG/m}²$ (gồm gạch lá nem, vữa lót 3 cm, bê tông chống thấm, vữa trát trần).
  • Tải trọng tường xây gạch đặc:
    • Tường 220 mm, cao 3,0 m: $g^{tt} = 1.517,4\text{ kG/m}$ (tường có cửa nhân hệ số 0,8: $1.214\text{ kG/m}$).
    • Tường 220 mm, cao 3,3 m: $g^{tt} = 1.669\text{ kG/m}$.
    • Tường 110 mm, cao 2,1 m: $g^{tt} = 605\text{ kG/m}$.
    • Tường 110 mm, cao 3,0 m: $g^{tt} = 864\text{ kG/m}$.
    • Tường lan can, sê-nô dày 110 mm, cao 1,0 m: $g^{tt} = 288\text{ kG/m}$.
2. Hoạt tải sử dụng

Tra theo TCVN 2737 với hệ số vượt tải $n = 1,2$:

  • Phòng làm việc, phòng vệ sinh: $p^{tc} = 200\text{ kG/m}² \rightarrow p^{tt} = 240\text{ kG/m}²$.
  • Sảnh, hành lang, cầu thang: $p^{tc} = 300\text{ kG/m}² \rightarrow p^{tt} = 360\text{ kG/m}²$.
  • Phòng hội họp: $p^{tc} = 400\text{ kG/m}² \rightarrow p^{tt} = 480\text{ kG/m}²$.
  • Hoạt tải mái: $p^{tt} = 95\text{ kG/m}²$.
3. Tải trọng gió
  • Vùng gió: Vùng IV, dạng địa hình B; áp lực gió tiêu chuẩn $W_0 = 155\text{ daN/m}²$ ($155\text{ kG/m}²$).
  • Công thức tính: $W = 0,852 \cdot W_0 \cdot k \cdot c_x \cdot \gamma \cdot G_f$, với hệ số độ tin cậy $\gamma = 2,1$; hệ số hiệu ứng giật $G_f = 0,9$.
  • Hệ số khí động xác định theo hình lăng trụ $c_x = 1,30$. Do chiều cao công trình $h = 24,7\text{ m} < 40\text{ m}$, đồ án chỉ tính toán thành phần gió tĩnh và chia công trình thành 7 phân đoạn chiều cao để gán tải trọng ngang vào các nút khung.

Xác định nội lực và tổ hợp khung trục 4

  • Sơ đồ hình học khung trục 4: Gồm 3 nhịp ($l_{AB} = 6,3\text{ m}$; $l_{BC} = 3,1\text{ m}$; $l_{CD} = 6,3\text{ m}$), 6 tầng.
  • Tải trọng phân bố và tập trung lên khung:
    • Tầng 2 đến tầng 6: Tĩnh tải phân bố $q_1 = 2.299,4\text{ kG/m}$, $q_2 = 769\text{ kG/m}$, $q_3 = 2.503,7\text{ kG/m}$; các lực tập trung quy về nút $P_1$ đến $P_8$ dao động từ $1.272,5\text{ kG}$ đến $13.695\text{ kG}$. Hoạt tải phân bố $p_1 = 472,5\text{ kG/m}$, $p_2 = 398\text{ kG/m}$; hoạt tải nút $G_1$ đến $G_6$ từ $722\text{ kG}$ đến $3.118\text{ kG}$.
    • Tầng mái: Tĩnh tải phân bố $q_1 = 1.770\text{ kG/m}$, $q_2 = 1.742\text{ kG/m}$; lực tập trung mái $P_1$ đến $P_8$ từ $2.351\text{ kG}$ đến $12.496\text{ kG}$.
  • Các trường hợp tải trọng nhập vào SAP2000:
    1. Tải trọng trường hợp 1: Tĩnh tải bản thân và kết cấu hoàn thiện.
    2. Tải trọng trường hợp 2: Hoạt tải sử dụng (xét chất lệch tầng, lệch nhịp để tìm mômen lớn nhất tại nhịp và gối).
    3. Tải trọng trường hợp 3: Tải trọng gió thổi từ trái sang phải (Gió X dương).
    4. Tải trọng trường hợp 4: Tải trọng gió thổi từ phải sang trái (Gió X âm).
  • Nguyên tắc chọn cặp nội lực nguy hiểm:
    • Cột (tại tiết diện chân cột và đỉnh cột): $M_{\max} - N_{\text{tư}}$, $M_{\min} - N_{\text{tư}}$, $N_{\max} - M_{\text{tư}}$.
    • Dầm (tại mép gối tựa và giữa nhịp): $M_{\max}$, $M_{\min}$ và lực cắt lớn nhất $Q_{\max}$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán chính của đồ án

  • Thiết lập hoàn chỉnh dây chuyền công năng tòa nhà hành chính 6 tầng với tổng diện tích sàn hơn 7.800 m², bố trí đầy đủ không gian làm việc chuyên môn, phòng hội họp, trưng bày và hệ thống phụ trợ.
  • Lựa chọn thống nhất vật liệu xây dựng gồm bê tông cấp độ bền B20 và B25, cốt thép CI và CII, giải pháp móng cọc ép bê tông cốt thép chịu tải trọng nặng truyền xuống từ hệ khung.
  • Xác định quy cách tiết diện hợp lý cho hệ kết cấu khung trục 4: Bản sàn dày 12 cm; dầm chính $30 \times 60\text{ cm}$; dầm phụ $25 \times 30\text{ cm}$; cột phân tầng giảm dần tiết diện từ $300 \times 500\text{ mm}$ (tầng 1–3) xuống $300 \times 450\text{ mm}$ (tầng 4–6 đối với cột giữa), thỏa mãn điều kiện độ mảnh ($\lambda = 7,9 \div 9,1 < 30$).
  • Xây dựng mô hình khung phẳng trên phần mềm SAP2000, trích xuất đầy đủ biểu đồ nội lực (mômen uốn $M$, lực cắt $Q$, lực dọc $N$) cho 4 trường hợp tải trọng và xuất bảng tổ hợp nội lực phục vụ bố trí thép.

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Về kiến trúc: Tận dụng giải pháp thông gió tự nhiên xuyên phòng qua các ô mở hành lang và vách kính bốn hướng, giảm thiểu phụ thuộc vào điều hòa nhân tạo trong điều kiện vi khí hậu thuận lợi.
  • Về kết cấu: Áp dụng phương pháp phân tải hình thang - hình tam giác quy đổi đều kết hợp lực nút tập trung, phản ánh cơ chế truyền lực thực tế của sàn sườn hai phương vào hệ dầm khung.
  • Về thi công: Khuyến nghị sử dụng bê tông thương phẩm (bê tông tươi) kết hợp cốp pha tấm lớn để đẩy nhanh tiến độ thi công toàn khối và đảm bảo độ đặc chắc, khả năng chịu lực của các nút khung.

Đóng góp kỹ thuật

Tác giả đã cập nhật và tích hợp việc tính toán tải trọng gió theo các tiêu chuẩn mới (TCVN 2737:2023) kết hợp số liệu khí hậu theo QCVN 02:2022/BXD vào quy trình thiết kế công trình dân dụng cao tầng, làm rõ sự chuyển tiếp số liệu giữa tiêu chuẩn mới và các phương pháp mô hình hóa khung phẳng truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án

  • Đề tài được xây dựng trên điều kiện công trình giả định, các thông số về địa chất công trình chỉ dừng ở mức nhận định định tính ("điều kiện địa chất công trình tốt") để lựa chọn móng cọc ép mà chưa có số liệu khoan khảo sát địa chất cụ thể (chỉ số SPT, các lớp địa tầng, mực nước ngầm).
  • Phân tích kết cấu mới thực hiện trên sơ đồ khung phẳng 2D (khung trục 4) thay vì mô hình không gian 3D toàn bộ tòa nhà, do đó chưa xét đến hiệu ứng xoắn tổng thể do độ lệch tâm hình học và độ cứng không gian của toàn khối công trình.
  • Phần tải trọng gió có sự không đồng nhất trong trích dẫn văn bản giữa bảng tra theo TCVN 2737:2023 và thuyết minh áp dụng TCVN 2737-1995.

Hướng nghiên cứu mở rộng

  • Xây dựng mô hình tính toán không gian 3D hoàn chỉnh trên ETABS hoặc SAP2000 để phân tích tương tác không gian giữa khung dọc, khung ngang và hệ sàn làm việc như một màng cứng (diaphragm).
  • Khảo sát bổ sung số liệu địa chất chi tiết tại hiện trường để tính toán kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn, độ lún của đài móng cọc ép theo trạng thái giới hạn thứ hai.
  • Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động đất theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012 cho công trình tại địa bàn Thái Bình - Hải Phòng.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học Bê tông cốt thép 2, Thi công xây dựng.

Nội dung có giá trị tham khảo cao nhất trong đồ án bao gồm:

  1. Quy trình chi tiết tính toán tĩnh tải hoàn thiện sàn, tải trọng tường xây có xét đến hệ số chiết giảm cửa sổ ($k_c = 0,8$).
  2. Phương pháp phân chia và quy đổi tải trọng sàn hai phương (tải tam giác, tải hình thang) thành tải phân bố tương đương và tải tập trung truyền về nút khung.
  3. Trình tự thiết lập sơ đồ tính, định nghĩa các trường hợp tải trọng (tĩnh tải, hoạt tải lệch tầng lệch nhịp, tải gió) và nguyên tắc lập bảng tổ hợp nội lực nguy hiểm trên phần mềm SAP2000.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô diện tích và chiều cao công trình được thiết kế như thế nào?

Công trình gồm 6 tầng chính và 1 tum mái, tổng chiều cao 24,7 m. Chiều cao tầng 1 là 3,9 m; chiều cao các tầng từ 2 đến 6 là 3,6 m. Kích thước mặt bằng công trình là $68,4\text{ m} \times 19,6\text{ m}$, diện tích xây dựng tầng 1 khoảng 1.311 m², tọa lạc trong khuôn viên khu đất rộng 8.600 m².

2. Vì sao tác giả lựa chọn giải pháp hệ kết cấu khung bê tông cốt thép toàn khối thay vì kết cấu thép hay khung - vách cứng?

Công trình là trụ sở làm việc cao 6 tầng, chiều cao dưới 25 m, bước nhịp trung bình 6,3 m. So với kết cấu thép, bê tông cốt thép rẻ hơn, chống cháy và bền vững môi trường tốt hơn, tận dụng được vật liệu địa phương. So với hệ vách cứng hay khung giằng (vốn tối ưu cho công trình trên 20 tầng), hệ khung thuần BTCT toàn khối đảm bảo không gian làm việc rộng rãi, thông thoáng, không bị cản trở bởi các vách bê tông lớn, vừa đủ khả năng chịu lực thẳng đứng và tải trọng ngang.

3. Kích thước dầm, cột và bản sàn khung trục 4 được sơ bộ chọn là bao nhiêu?

  • Bản sàn: Chọn chiều dày $\delta_b = 12\text{ cm}$ (tính toán lý thuyết yêu cầu $7,5\text{ cm}$).
  • Dầm chính nhịp 6,3 m: Tiết diện $30 \times 60\text{ cm}$; dầm nhịp hành lang 3,1 m: $25 \times 35\text{ cm}$; dầm phụ nhịp 6 m: $25 \times 30\text{ cm}$.
  • Cột: Tầng 1–3 dùng cột giữa $300 \times 500\text{ mm}$, cột biên $300 \times 400\text{ mm}$; tầng 4–6 giảm tiết diện cột giữa xuống $300 \times 450\text{ mm}$, cột biên $300 \times 350\text{ mm}$. Cột trục E dùng kích thước $250 \times 250\text{ mm}$.

4. Phương pháp xác định tải trọng sàn truyền vào dầm khung trục 4 được thực hiện ra sao?

Các ô sàn có tỷ số cạnh dài trên cạnh ngắn $l_2/l_1 = 5,4/3,15 = 1,7 < 2$, làm việc theo hai phương (bản kê 4 cạnh). Tải trọng được truyền vào dầm theo nguyên tắc đường phân giác góc: Cạnh ngắn nhận tải hình tam giác, cạnh dài nhận tải hình thang. Sau đó, tải trọng được quy đổi tương đương thành tải trọng phân bố đều ($q = k \cdot q_1$) và các lực tập trung quy về nút khung ($P_1 \div P_8$) để nhập vào sơ đồ giải khung.

5. Khung trục 4 được phân tích và tổ hợp nội lực trên phần mềm nào với các trường hợp tải nào?

Nội lực khung trục 4 được giải bằng phần mềm SAP2000 dưới dạng sơ đồ khung phẳng 2D gồm 3 nhịp và 6 tầng. Bốn trường hợp tải trọng gồm: Tĩnh tải kết cấu, Hoạt tải sử dụng (xét chất lệch tầng lệch nhịp), Gió trái (Gió X dương) và Gió phải (Gió X âm). Nội lực sau đó được tổ hợp theo Tổ hợp cơ bản I (Tĩnh tải + 1 Hoạt tải) và Tổ hợp cơ bản II (Tĩnh tải + các hoạt tải có chiết giảm hệ số 0,9) để chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm tại chân cột, đỉnh cột, gối dầm và giữa nhịp dầm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nhà hành chính công ty Ô tô Ngọc Hân" của sinh viên Nguyễn Thế Trường là công trình thiết kế hoàn chỉnh một tòa nhà văn phòng 6 tầng bằng bê tông cốt thép toàn khối theo đúng quy trình quy phạm xây dựng hiện hành. Tác giả đã giải quyết đồng bộ từ quy hoạch mặt bằng kiến trúc, sơ bộ lựa chọn cấu kiện, tính toán tải trọng chi tiết đến phân tích nội lực khung ngang điển hình trên phần mềm SAP2000. Toàn bộ các giải pháp kỹ thuật, thông số cấu kiện và bảng biểu tổ hợp đều được trình bày rõ ràng, tạo cơ sở thực tế cho công tác thiết kế kỹ thuật và lập biện pháp thi công.