I. Tổng quan về kết cấu nhà cao tầng và nguyên lý tính toán
Chương này trình bày khái niệm, nguyên nhân xuất hiện, và phân loại nhà cao tầng. Nhà cao tầng được định nghĩa dựa trên chiều cao và ảnh hưởng của tải trọng ngang như gió và động đất. Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản bao gồm khung, vách, lõi cứng và ống. Phương pháp lựa chọn hệ kết cấu dựa trên chiều cao, số tầng và bố trí mặt bằng. Nguyên lý tính toán tập trung vào tải trọng thẳng đứng, tải trọng gió, và tải trọng động đất, cùng với các chỉ tiêu kiểm tra độ bền, biến dạng và ổn định.
1.1. Khái niệm và phân loại nhà cao tầng
Nhà cao tầng được định nghĩa là công trình có chiều cao đáng kể, chịu ảnh hưởng lớn từ tải trọng ngang. Phân loại dựa trên mục đích sử dụng, hình dạng, chiều cao và vật liệu kết cấu. Các loại nhà cao tầng bao gồm nhà ở, nhà làm việc, nhà tháp, nhà dạng thanh và nhà rất cao. Vật liệu kết cấu chủ yếu là bê tông cốt thép, thép hoặc hỗn hợp.
1.2. Tải trọng tác động lên nhà cao tầng
Tải trọng tác động bao gồm tải trọng thẳng đứng (thường xuyên và tạm thời), tải trọng ngang (gió và động đất), và các tải trọng đặc biệt khác như co ngót, lún không đều, và thay đổi nhiệt độ. Tải trọng gió và động đất là yếu tố quan trọng trong thiết kế nhà cao tầng, đặc biệt tại Hải Phòng.
II. Cơ sở lý thuyết tính toán nhà cao tầng dưới tác dụng của tải trọng động
Chương này tập trung vào cơ sở lý thuyết để tính toán nhà cao tầng chịu tải trọng động. Các giả thiết tính toán và sơ đồ phẳng được trình bày chi tiết. Phương pháp xác định tải trọng động đất bao gồm phân tích tĩnh lực ngang tương đương và phân tích phổ phản ứng. Tải trọng gió được tính toán dựa trên áp lực gió và hệ số động lực. Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để phân tích và tính toán các dạng dao động riêng.
2.1. Giả thiết và sơ đồ tính toán
Các giả thiết tính toán bao gồm sơ đồ phẳng hai chiều và sơ đồ không gian ba chiều. Sơ đồ tính toán được thiết lập dựa trên đặc điểm kết cấu và tải trọng tác động. Phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng để mô phỏng và phân tích kết cấu.
2.2. Phương pháp xác định tải trọng động
Tải trọng động đất được xác định bằng phân tích tĩnh lực ngang tương đương và phân tích phổ phản ứng. Tải trọng gió được tính toán dựa trên áp lực gió theo bản đồ phân vùng và hệ số động lực. Các phương pháp này đảm bảo độ chính xác trong việc đánh giá tải trọng động tác dụng lên công trình.
III. Tính toán nhà cao tầng dưới tác dụng của tải trọng động
Chương này trình bày quy trình tính toán cụ thể cho nhà cao tầng chịu tải trọng động. Phần mềm ETABS được sử dụng để lập mô hình và tính toán tải trọng tĩnh, tải trọng gió, và tải trọng động đất. Kết quả tính toán bao gồm nội lực, chuyển vị và đánh giá độ an toàn của công trình. Phương pháp phân tích phổ phản ứng và giá trị phổ phản ứng được áp dụng để đảm bảo độ chính xác.
3.1. Mô hình tính toán và phần mềm ETABS
Mô hình tính toán được thiết lập dựa trên đặc điểm kết cấu của công trình. Phần mềm ETABS được sử dụng để phân tích và tính toán tải trọng tĩnh, tải trọng gió, và tải trọng động đất. Các kết quả tính toán được so sánh và đánh giá để đảm bảo độ an toàn.
3.2. Kết quả tính toán và đánh giá
Kết quả tính toán bao gồm nội lực, chuyển vị, và độ dao động của công trình. Phương pháp phân tích phổ phản ứng được sử dụng để đánh giá tải trọng động đất. Các kết quả này được so sánh với tiêu chuẩn thiết kế để đảm bảo an toàn công trình.
