Nguyên lý thiết kế cấu tạo các công trình kiến trúc

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐiỆN Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN Giáo trình chính   Nguyên lý thiết kế cấu tạo các công trình kiến trúc- Phan Tấn Hài, Võ Đình Diệp, Cao Xuân Lương- Nhà Xuất Bản Xây Dựng – 2010 Tài liệu tham khảo   Neufert Dữ Liệu Kiến Trúc Sư – Sổ Tay các loại công trình xây dựng – Nhà Xuất Bản Thống kê 2004  Nguyên lí thiết kế kiến trúc – TS.KTS. Tạ Trường Xuân- Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội – Nhà Xuất Bản Xây Dựng Hà Nội 2004 NỘI DUNG  I. Khái niệm cơ bản II. Bộ phận cấu thành kiến trúc và yêu cầu cấu tạo kiến trúc III. Phân loại cấu tạo kiến trúc IV.Khái quát về kết cấu chịu lực 1. Kiến trúc – Không gian sử dụng – Cấu trúc công trình  Kiến trúc The Barcelona Pavilion (Mies van der Rohe-1929) Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN Không gian sử dụng  Sự hòa nhập ba chiều của một không gian kiến trúc sẽ tạo thành không gian sử dụng với chức năng riêng biệt trong công trình. Sayamaike Historical Museum - Tadao Ando International Library of Children's Literature Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Cấu trúc công trình  1. Phần đế: móng nhà  2. Phần thân: thân nhà  3. Phần đỉnh: nóc nhà, mái nhà Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 2. Các yếu tố ảnh hưởng, tác động đến công trình 2.1. Ảnh hưởng của thiên nhiên Nguồn: Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN Burj Khalifa Dubai Nhà ở vùng cao nguyên Skycrapers Nhà ở vùng rừng núi Nhà ở khu đô thị Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  2.2. Ảnh hưởng do con người và xã hội  Con người và môi trường xung quanh ảnh hưởng đến công trình Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Phương châm của ngành xây dựng là: “BỀN VỮNG - KINH TẾ và THÍCH DỤNG - MỸ QUAN”  Tìm sự hài hòa của: “KỸ THUẬT và NGHỆ THUẬT” Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Cấu tạo kiến trúc  Nghiên cứu các nguyên tắc cùng với các yêu cầu cơ bản của việc thiết kế các bộ phận nhà cửa  Có 2 mục tiêu chính:  Tạo vỏ bao che  Tạo nên kết cấu, các bộ phận chịu lực BỘ PHẬN CẤU THÀNH KIẾN TRÚC II.VÀ YÊU CẦU CẤU TẠO KIẾN TRÚC 1. Bộ phận thẳng đứng 2. Bộ phận nằm ngang 3. Bộ phận hoàn chỉnh hoàn thiện 1. Bộ phận thẳng đứng  Móng  cấu kiện nằm dưới mặt đất  chịu toàn bộ tải trọng của công trình  phải ổn định và bền chắc  phải có khả năng chống thấm, chống ẩm và chống ăn mòn. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Tường Tường ngoài nhà là kết cấu bao che, chịu lực Tường trong nhà để phân chia không gian bên trong căn nhà. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Cột  Cột là kết cấu chịu lực chính từ mái, dầm, sàn và tất cả các tải trọng bên trong công trình truyền xuống móng.  Cột phải có độ cứng lớn, cường độ cao, bền chắc, ổn định. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Cửa  Ngăn cách, giao thông, lấy sáng, lấy • Cửa sổ gió để thông thoáng. • Cửa đi  Khả năng cách âm, cách nhiệt, có khả năng phòng hỏa cao.  Diện tích cửa thiết kế và công năng (tuân theo các tiêu chuẩn thiết kế chung) Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 2. Bộ phận nằm ngang  Là bộ phận sàn nhà nằm trên mặt đất nền (tầng trệt),  Nền  chịu tải trọng của con người, các trang thiết bị  Nền thường chịu ảnh hưởng độ ẩm của nền đất tự nhiên. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Dầm • thanh ngang chịu lực, hai đầu gối lên tường hoặc cột và truyền tải trọng từ sàn hoặc mái xuống qua đầu dầm rồi xuống tường hay cột chịu lực. • Dầm có tác dụng dùng để đỡ các tấm sàn, mái và tường ngăn phía trên. Vật liệu cấu tạo dầm có thể là bê tông cốt thép, thép hình, gỗ. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Sàn Là bộ phận kết cấu ngăn không gian trong nhà theo chiều đứng thành các tầng nhà, đồng thời chịu tải trọng của bản thân và các hoạt tải chất lên mặt sàn. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN là bộ phận trên cùng của công trình  Mái có tác dụng bao che cho công trình đóng vai trò quan trọng đối với thẩm mỹ kiến trúc nhà Mái có độ dốc để thoát nước mưa cho nhanh. • Khi có độ dốc i≤5% gọi là mái bằng. • Khi mái có độ dốc i> 5% gọi là mái dốc. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 3. Bộ phận hoàn chỉnh hoàn thiện  Cầu • Là bộ phận giao thông theo thang chiều đứng. • Cầu thang phải có lan can tay vịn để an toàn khi sử dụng. • Cầu thang thường được làm bằng BTCT hay thép hình. • Thang gồm các bộ phận chính là: bậc thang, chiếu nghỉ, lan can tay vịn. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN • Là một phần của sàn gác được làm nhô ra  Balcony khỏi tường ngoài nhà, có thể có mái che hoặc không có mái che bên trên. • Cấu kiện có kết cấu chịu lực theo dạng console (1 gối, 1 tự do) có ba mặt giáp với thiên nhiên. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN • Là một không gian mở, nằm thụt vào bên  Loggia trong tường nhà mở một mặt ra không gian bên ngoài. • Cấu kiện là một phần sàn gác bên trong nhà nên hệ chịu lực là cột và dầm của công trình. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Mái hiên  Mái đón Là bộ phận mái che cho các không Là một bộ phận mái che cho gian mở ngoài nhà. các lối vào chính hay phụ của Vì là bộ phận ngoài nhà nên cần tòa nhà. Vật liệu làm mái có thể tạo cách nhiệt, chống thấm và là bê tông cốt thép, lợp ngói, thoát nước tốt. mái kính khung thép, mái tôn. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN  Ốp – Lát – Cẩn các bề mặt: là vật liệu dùng để lát sàn nhà, lát trần hoặc ốp cẩn các bề mặt trong lẫn ngoài công trình.  Ví dụ: gạch ceramic, đá, gỗ lát sàn, gỗ miếng ốp chân tườngvv.vv Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN III.PHÂN LOẠI CẤU TẠO KIẾN TRÚC 1. Theo vật liệu xây dựng 2. Theo kết cấu chịu lực 3. Theo chiều cao tầng 4. Theo biện pháp thi công 5. Theo thể loại công trình 1. Theo vật liệu xây dựng  Vật liệu xây dựng ngày nay là: đất, đá, gỗ, kim loại, thủy tinh, gạch, bê tong-BTCT, hỗn hợp, phức hợp.  theo kết cấu chịu lực chính của nhà có thể phân thành: kết cấu gỗ, kết cấu bê tong cốt thép, kết cấu thép và kết cấu hỗn hợp. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 2. Theo kết cấu chịu lực:  Tường chịu lực: là tường đỡ dầm, sàn phía trên và nhận tải trọng truyền thẳng đứng xuống móng.  Khung chịu lực: cột và dầm tạo thành hệ thống khung chịu lực chính cho nhà. Tường trở thành kết cấu bao che do đó có thể dung vật liệu nhẹ ổn định chủ yếu của nhà dựa vào khung  Cột chịu lực: là bộ phận cột trụ để gối đỡ các đầu dầm chịu lực, nhận tải trọng từ các bộ phận phía trên, truyền lực nén thẳng đứng xuống móng. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 3. Theo chiều cao tầng  Loại nhà thấp tầng (từ 1-2 tầng)  Loại nhà nhiều tầng (từ 3 đến 6 tầng)  Loại nhà cao tầng (từ 7 đến 40 tầng)  Cao tầng loại 1: 7÷ 15 tầng (ở Châu Âu, Mỹ, Nhật quy định là 9 ÷ 15 tầng)  Cao tầng loại 2: 16 ÷ 25 tầng  Cao tầng loại 3: 26 ÷ 40 tầng  Loại nhà siêu cao tầng (≥40 tầng) Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 4. Theo biện pháp thi công  Nhà đổ bê tông tại chỗ.  Nhà lắp ghép  Nhà hỗn hợp lắp ghép và đổ tại chỗ  5. Theo thể loại công trình  Nhà dân dụng: nhà ở, khách sạn, các công trình công cộng: trụ sở văn phòng, công trình văn hóa, thương mại, bệnh viện  Nhà công nghiêp: nhà sản xuất chế biến, kho tàng, bến cảng, nhà máy sửa chữa, chuồng trại chăn nuôi. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN KHÁI QUÁT VỀ IV. KẾT CẤU CHỊU LỰC 1. Yêu cầu chung 2. Phân loại kết cấu chịu lực 2.1. Kết cấu phẳng 2.2. Kết cấu không gian 1. Yêu cầu chung: 1.1. Kiến trúc Chọn phương án kết cấu chịu lực của nhà, cần kết hợp với yêu cầu kiến trúc:  Yêu cầu sử dụng của ngôi nhà  Yêu cầu bố cục, công năng mặt bằng, dây chuyền  Yêu cầu của nghệ thuật tạo hình mặt đứng Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 1.2. Kết cấu chịu lực a) Hợp lý về phương diện chịu lực: . chọn vật liệu và hình thức kết cấu, đảm bảo tính chất làm việc của công trình: ổn định, đủ cường độ và bền chắc. b) Dễ dàng thi công: . Chọn kết cấu chịu lực cho phù hợp, đảm bảo thi công dễ dàng, đúng chất lượng yêu cầu của công trình. c) Bảo đảm giá thành hạ: . phù hợp với chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đã đề ra Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 1.3. Cấu tạo kết cấu Yêu cầu về cấu tạo:  Bảo đảm được các khả năng theo yêu cầu cho các bộ phận của nhà:  Khả năng giữ nhiệt, cách nhiệt, chống cháy.  Khả năng cách âm, chống chấn động, chống lún.  Khả năng chống thấm, chống dột, chống ẩm, chống ăn mòn, và mối mọt, mục.  Kiểu cách cấu tạo đơn giản, với vật liệu xây dựng thích hợp.  Bộ phận và cấu kiện sử dụng đa năng, đa dạng, tạo hình hợp khối phong phú.  Trọng lượng cấu kiện phù hợp với điều kiện thi công và chịu tải của nền móng Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 2. Phân loại kết cấu chịu lực 2.1. Kết cấu phẳng a) Tường chịu lực: Ngang – Dọc: xây bằng gạch hay bằng đá, đúc bằng BTCT b) Khung chịu lực: o Khung hoàn toàn: cột và dầm - Khung trọn o Khung không hoàn toàn Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN 2.2. Kết cấu không gian:  Sườn không gian 3 chiều: phỏng theo cấu trúc của đầu khớp xương động vật  Mặt gấp nếp: phỏng theo cấu trúc của lá buông, lá dừa.  Vỏ mỏng: phỏng theo cấu trúc của vỏ trứng, vỏ sò, sọ động vật  Dây căng: phỏng theo cấu trúc của mạng nhện.  Hệ thống kết cấu chịu lực không gian thi công và cấu tạo phức tạp. Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN Biomimetic – Phỏng sinh học  Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN Biomimetic – Phỏng sinh học Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN Kết cấu không gian Kết cấu dây căng Kết cấu giàn không gian Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN Kết cấu không gian Taiyo Kogyo Opera House (Australia) Ths KTS. NGUYỄN NGỌC UYÊN KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN DẪN NHẬP Ths. KTS NGUYỄN NGỌC UYÊN