Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện luận văn này, tác giả đã đợc ngời hớng
dẫn khoa học là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tiến Chơng tận tình giúp đỡ,
hớng dẫn cũng nh tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn của
mình. Qua đây tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy.
Tác giả cũng xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các cán
bộ khoa đào tạo Sau Đại Học thuộc trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội, bộ môn
Kết cấu bê tông cốt thép và gạch đá đã giúp đỡ, chỉ dẫn, tạo điều kiện trong
quá trình học tập và nghiên cứu
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã động viên và tạo mọi
điều kiện tốt nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những ngời bạn
đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt luận văn này
Do thời gian thực hiện đề tài không nhiều và trình độ của tác giả có hạn,
mặc dù đã hết sức cố gắng nhng trong luận văn sẽ không tránh khỏi những
hạn chế nhất định, tác giả rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các
thầy cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2011
Tác giả luận văn
Nguyễn Việt Phơng
Lời cam đoan
Tên tôi là: Nguyễn Việt Phơng
Sinh ngày: 05 - 09 -1985
Quê quán: Thái Yên - Đức Thọ Hà Tĩnh
Nơi công tác: Khoa Xây Dựng, trờng Đại học Kiến Trúc Hà Nội
Tôi xin cam đoan Luận văn tốt nghiệp cao học ngành Xây dựng công
trình dân dụng và công nghiệp với đề tài: ảnh hởng của dầm chuyển đến sự
làm việc của hệ kết cấu nhà cao tầng là luận văn do cá nhân tôi thực hiện.
Các kết quả tính toán của các mô hình tuân thủ tiêu chuẩn Xây Dựng hiện
hành. Kết quả tính toán này không sao chép bất kỳ tài liệu nào khác
Hà Nội, ngày tháng năm 2011

2
1.6 Tình hình phát triển nhà cao tầng và nhà cao tầng có hệ thống dầm
chuyển trong và ngoài nớc 28
1.6.1 Tình hình phát triển nhà cao tầng trên thế giới 28
1.6.2 Tình hình phát triển nhà cao tầng tại Việt Nam 31
1.6.3 Tình hình phát triển nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển 32
1.7 Tổng quan về dầm chuyển 35
1.7.1 Khái niệm về dầm chuyển 35
1.7.2 Phân loại dầm chuyển 36
1.7.3 Phân tích trạng thái làm việc của dầm chuyển 37
Chơng 2: Nguyên tắc, phơng pháp tính toán nhà cao
tầng Và mô hình hóa nhà cao tầng có dầm chuyển 39
2.1 Các loại tải trọng tác dụng lên nhà cao tầng 39
2.1.1 Khái niệm chung về tải trọng 39
2.1.2 Phân loại tải trọng 39
2.1.3 Cách xác định tải trọng 40
2.2 Sơ đồ tính toán nhà cao tầng 44
2.2.1 Phân loại theo tính chất làm việc không gian 44
2.2.2 Phân loại theo tính chất của ẩn số 45
2.3 Các phơng pháp tính toán nhà cao tầng 46
2.3.1 Phơng pháp cơ học kết cấu 46
2.3.2 Phơng pháp sai phân hữu hạn 47
2.3.3 Phơng pháp phần tử hữu hạn 52
2.3.4 Kết luận 63
2.4 Các nguyên tắc tính toán nhà cao tầng 63
2.4.1 Kiểm tra độ cứng tổng thể 63
2.4.2 Kiểm tra dao động của công trình 64
2.5 Mô hình hóa nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển 64
2.5.1 Các phần mềm tính toán nhà cao tầng 65
3

Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển
đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm chuyển)
Bảng 3.7
Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ
cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách mô hình
hóa dầm chuyển)
Bảng 3.8
Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ cột kết
hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm
chuyển)
Bảng 3.9
Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển
đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách mô
hình hóa dầm chuyển)
Bảng 3.10
Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ cột kết
hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách liên kết dầm
chuyển)
5
Bảng 3.11
Bảng kết quả nội lực trong cột dọc theo điểm 28 (Dầm chuyển đỡ
cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách liên kết
dầm chuyển)
Bảng 3.12
Bảng kết quả chu kỳ dao động riêng của công trình (Dầm chuyển
đỡ cột kết hợp vách chạy suốt Trờng hợp thay đổi cách liên kết
dầm chuyển)
Bảng 3.13
Bảng kết quả chuyển vị ngang của nút 28 (Dầm chuyển đỡ vách
Trờng hợp thay đổi cách mô hình hóa dầm chuyển)

Sơ đồ làm việc của hệ khung tờng chịu lực
Hình 1.8
Hệ khung lõi chịu lực
Hình 1.9
Sơ đồ kết cấu nhà cao tầng có tầng cứng
Hình 1.10
Biểu đồ mômen uốn khi có và không có tầng cứng
Hình 1.11
Sơ đồ làm việc của kết cấu khung biên với hệ giằng liên tầng
Hình 1.12
Sơ đồ làm việc của nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển
Hình 1.13
Các tòa nhà cao nhất thế giới hiện nay
Hình 1.14
Tòa nhà Sears Tower ở Chicago
Hình 1.15
Tòa nhà Petronas Tower ở Malaysia
Hình 1.16
HaNoi Tower-Hà Nội
Hình 1.17
Khách sạn Winsor -TPHCM
Hình 1.18
Hình ảnh về dầm chuyển trong công trình
Hình 1.19
Brunswich Building - Chicago - Mỹ
Hình 1.20
Diwang International Commerce Center Trung Quốc
Hình 1.21
Chung c 34T- Trung Hòa Nhân Chính
Hình 1.22

Hình 3.1
Mặt bằng sơ đồ khảo sát trờng hợp dầm chuyển đỡ cột
Hình 3.2
Mặt cắt sơ đồ khảo sát dầm chuyển đỡ cột
Hình 3.3
Mặt bằng sơ đồ khảo sát trờng hợp dầm chuyển đỡ cột
kết hợp với vách chạy suốt
Hình 3.4
Mặt cắt sơ đồ khảo sát dầm chuyển đỡ cột kết hợp vách chạy suốt
Hình 3.5
Mặt bằng sơ đồ khảo sát trờng hợp dầm chuyển đỡ vách
Hình 3.6
Mặt cắt sơ đồ khảo sát dầm chuyển đỡ vách
Hình 3.7
Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp dầm
chuyển ở tầng 1 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách
mô hình hóa dầm chuyển)
Hình 3.8
Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp dầm
chuyển ở tầng 2 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách
mô hình hóa dầm chuyển)
Hình 3.9
Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp dầm
chuyển ở tầng 3 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay đổi cách
mô hình hóa dầm chuyển)
Hình 3.10
Chuyển vị ngang của công trình tại nút 28 trong trờng hợp
dầm chuyển ở tầng 1 (Dầm chuyển đỡ cột Trờng hợp thay
đổi cách liên kết dầm chuyển)
8

dÇm chuyÓn ë tÇng 3 (DÇm chuyÓn ®ì cét kÕt hîp v¸ch ch¹y
suèt – Trêng hîp thay ®æi c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn)
H×nh 3.19
ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp
dÇm chuyÓn ë tÇng 1 (DÇm chuyÓn ®ì v¸ch – Trêng hîp
thay ®æi c¸ch m« h×nh hãa dÇm chuyÓn)
9
H×nh 3.20
ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm
chuyÓn ë tÇng 2 (DÇm chuyÓn ®ì v¸ch – Trêng hîp thay ®æi
c¸ch m« h×nh hãa dÇm chuyÓn)
H×nh 3.21
ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm
chuyÓn ë tÇng 3 (DÇm chuyÓn ®ì v¸ch – Trêng hîp thay ®æi
c¸ch m« h×nh hãa dÇm chuyÓn)
H×nh 3.22
ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm
chuyÓn ë tÇng 1 (DÇm chuyÓn ®ì v¸ch – Trêng hîp thay ®æi
c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn)
H×nh 3.23
ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm
chuyÓn ë tÇng 2 (DÇm chuyÓn ®ì v¸ch – Trêng hîp thay ®æi
c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn)
H×nh 3.24
ChuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh t¹i nót 28 trong trêng hîp dÇm
chuyÓn ë tÇng 3 (DÇm chuyÓn ®ì v¸ch – Trêng hîp thay ®æi
c¸ch liªn kÕt dÇm chuyÓn)
10
Mở đầu
Lý do chọn đề tài

kết cấu công trình.
Để có bức tranh đầy đủ hơn về sự làm việc của công trình khi có dầm
chuyển cũng nh của hệ dầm chuyển trong nhà cao tầng phù hợp với các tiêu
chuẩn của Việt Nam hiện hành, đề tài chọn hớng nghiên cứu với nội dung cụ
thể là: ảnh hởng của dầm chuyển đối với sự làm việc của hệ kết cấu nhà
cao tầng.
Mục đích nghiên cứu
- Thu thập và nghiên cứu tổng quan về nhà cao tầng.
- Tìm hiểu đặc điểm của các dạng hệ kết cấu công trình đặc biệt là hệ
kết cấu có dầm chuyển.
- Phân tích cách mô hình hóa nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển
- Xem xét ảnh hởng của dầm chuyển đến hệ kết cấu nhà cao tầng khi
chịu tải trọng tĩnh
- Tìm hiểu vị trí tối u của dầm chuyển trong hệ kết cấu nhà cao tầng,
đề xuất vị trí tối u của dầm chuyển.
- Tập hợp các kết quả tính toán, từ đó đánh giá đợc sự làm việc của
hệ kết cấu, chuyển vị của công trình khi nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển
đỡ các hệ kết cấu khác nhau chịu tải trọng tĩnh.
Đối tợng nghiên cứu
- Hồ sơ thiết kế các nhà cao tầng bê tông cốt thép có hệ thống dầm
chuyển trong và ngoài nớc. Nguyên cứu các công trình đã xây dựng và đang
trong giai đoạn thiết kế
- Mô hình hóa các phơng án nhà cao tầng có hệ thống dầm chuyển
bằng phơng pháp phần tử hữu hạn, qua đó tìm đợc vị trí tối u của công
trình nhà cao tầng chịu tải trọng ngang
12
Phạm vi nghiên cứu
- Các công trình nhà cao tầng bê tông cốt thép có hệ thống dầm
chuyển chịu tải trọng ngang tĩnh
- Vị trí tối u của dầm chuyển trong hệ kết cấu nhà cao tầng chịu tải

14
Chơng 1
Tổng quan về nhà cao tầng
1.1 Khái niệm chung về nhà cao tầng [10]
Ngay từ thời cổ đại, con ngời đã thể hiện ý nguyện của mình là xây
dựng các công trình ngày càng cao. Ngày nay khi công nghiệp và kỹ thuật xây
dựng phát triển kết hợp với các vấn đề về xã hội nh mật độ dân số, diện tích
đất sử dụng, nhu cầu xây dựng những công trình cao tầng ngày càng trở nên
cấp thiết.
Hiện nay vẫn cha có câu trả lời chính xác và rõ ràng rằng Những
công trình thế nào thì đợc xếp vào loại nhà cao tầng. Trong cuộc hội thảo
quốc tế và nhà cao tầng tổ chức tại Moscow năm 1971, các nhà khoa học đã
tạm thời phân loại:
- Nhà cao tầng loại I: cao từ 9 16 (dới 50m)
- Nhà cao tầng loại II: cao từ 17 25 tầng (dới 75m)
- Nhà cao tầng loại III: cao từ 26 40 tầng (dới 100m)
- Nhà cực cao: trên 40 tầng (trên 100m)
Định nghĩa về nhà cao tầng thay đổi theo từng nớc và gắn liền với một
loạt các điều kiện kinh tế, kỹ thuật, xã hội riêng biệt. Để cho khái niệm về nhà
cao tầng mang tính khoa học, Uỷ ban quốc tế nhà cao tầng đã đa ra định
nghĩa nh sau: Nhà cao tầng là một nhà mà có chiều cao của nó ảnh hởng
tới ý đồ và cách thức thiết kế. Nói cách khác Một công trình đợc xem là
cao tầng ở một vùng tại một thời kỳ nào đó nếu chiều cao của nó quyết định
các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các nhà thông thờng
Theo quan điểm của một số nớc đã định nghĩa nhà cao tầng [1]:
- Trung Quốc: Nhà cao tầng là nhà ở có từ 10 tầng trở lên, hoặc các
công trình kiến trúc khác là 24 tầng
- Liên Xô (cũ): Nhà cao tầng là nhà ở có từ 10 tầng trở lên, hoặc các
công trình kiến trúc khác là 7 tầng
15

Dới tác dụng của các loại tải trọng gồm tải trọng đứng và tải trọng
ngang thì hệ khung chịu lực đợc nhờ vào khả năng chịu cắt và chịu uốn của
các thanh trong hệ đồng thời phụ thuộc vào độ cứng liên kết của các nút
khung
Chuyển vị ngang tổng thể của hệ khung gồm 2 thành phần:
- Chuyển vị ngang do uốn khung: Khi ta coi khung nh một thanh
côngxon, chuyển vị này có đợc là do sự thay đổi chiều dài cột khi chịu
mômen lật
- Chuyển vị ngang do các thanh thành phần bị uốn: Chuyển vị này do
các lực trợt đứng và trợt ngang gây ra mômen trong các thanh
Để tăng độ cứng theo phơng ngang, có thể bố trí thêm các thanh xiên
tại một số nhịp trên suốt chiều cao của hệ khung và thêm các dàn ngang (nếu
cần). Hiệu quả chịu tải của hệ sẽ tăng lên 30%.
17
Hình 1.2 Hệ khung chịu lực có thanh xiên và thanh dàn ngang
Ưu điểm của hệ khung chịu lực:
- Sơ đồ làm việc rõ ràng, dễ dàng trong việc tính toán thiết kế
- Khả năng bố trí mặt bằng linh hoạt
- Dễ dàng tạo các không gian lớn
Nhợc điểm của hệ khung chịu lực:
- Độ cứng chống uốn theo phơng ngang thấp nên bị hạn chế về chiều
cao của công trình
- Khi hệ khung đổ toàn khối, việc thi công các kết cấu dạng thanh nh
dầm, cột ở trên độ cao lớn rất phức tạp
- Khi hệ khung thi công lắp ghép, khó thực hiện các liên kết cứng, đòi
hỏi độ chính xác cao
1.3.2 Hệ tờng chịu lực
Đối với hệ tờng chịu lực, các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là
các tấm tờng phẳng vừa chịu tải trọng đứng, vừa chịu tải trọng ngang đồng
thời làm cả nhiệm vụ vách ngăn cho các phòng.

giải pháp để giải quyết vấn đề này là liên kết các tờng theo các phơng khác
nhau để tạo thành lõi cứng.
Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở, nhận các loại tải trọng
tác động lên công trình và truyền chúng xuống nền đất. Phần không gian bên
trong lõi thờng dùng để bố trí các thiết bị vận chuyển theo phơng đứng
(thang máy, cầu thang, ), các đờng ống kỹ thuật, Ưu điểm của lõi cứng là
độ cứng không gian lớn và khả năng chống cháy cao.
Hình dạng, số lợng và cách bố trí các lõi cứng chịu lực trong mặt bằng
nhà rất đa dạng.
Các lõi cứng nên đợc bố trí trên mặt bằng ngôi nhà sao cho tâm độ
cứng của chúng trùng với trọng tâm của ngôi nhà nhằm tránh hiện tợng công
trình bị xoắn khi dao động.
Hình 1.5 Cách bố trí lõi cứng trong công trình
Lõi cứng có thể xem nh một côngxon lớn thẳng đứng ngàm vào móng.
Trong lõi sẽ phát sinh các ứng suất do uốn, cắt và xoắn tơng tự nh thành
hộp kín. ứng xử của lõi khi chịu tải trọng ngang phụ thuộc vào hình dáng, độ
cứng và mức độ đồng nhất của lõi cũng nh hớng tác động của tải trọng.
Hệ lõi chịu lực đợc sử dụng trong các công trình xây dựng ở vùng có
điều kiện địa chất phức tạp. Khi công trình chịu tải trọng động đất, do độ cứng
theo phơng ngang nhỏ nên tải trọng động đất tác dụng lên công trình có giá
trị nhỏ hơn so với các hệ kết cấu khác có cùng kích thớc
20
1.3.4 Hệ hộp chịu lực [11]
Trong hệ hộp chịu lực, các bản sàn đợc gối vào các kết cấu chịu tải
nằm trong mặt phẳng tờng ngoài mà không cần các gối trung gian khác bên
trong. Hộp trong nhà cũng giống nh lõi, đợc hợp thành từ các tờng đặc
hoặc có lỗ cửa. Hộp ngoài biên có diện tích mặt phẳng lớn, đợc tạo thành từ
các cột có khoảng cách nhỏ liên kết với nhau bởi các thanh ngang hoặc thanh
chéo có chiều cao lớn theo phơng ngang hoặc chéo tạo nên những mặt nhà
dạng khung lới, có hình dạng phù hợp với giải pháp kiến trúc.

Hình 1.6 Hệ khung - tờng chịu lực
Hệ này phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng. Hệ kết
cấu này tạo điều kiện ứng dụng linh hoạt các công nghệ xây dựng khác nhau
nh vừa lắp ghép các hệ thống dầm, cột, sàn; đồng thời thi công đổ tại chỗ
tờng chịu lực bằng công nghệ ván khuôn trợt. Hệ kết cấu này mang lại
những hiệu quả kinh tế kỹ thuật nhất định
Dựa theo cách làm việc của khung, hệ này chia ra làm 2 sơ đồ:
1) Sơ đồ giằng:
Trong sơ đồ này, khung chỉ chịu tải trọng thẳng đứng tơng ứng với
diện tích truyền tải của nó, còn toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng
thẳng đứng do các kết cấu chịu tải cơ bản khác chịu.
2) Sơ đồ khung - giằng:
Trong trờng hợp này, khung tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và
ngang với kết cấu chịu lực cơ bản khác. Khung liên kết cứng tại các nút.
22
Hình 1.7 Sơ đồ làm việc của hệ khung tờng chịu lực
a) Sơ đồ giằng b) Sơ đồ khung giằng
1.4.2 Hệ khung lõi chịu lực
Hệ hỗn hợp này cũng chia làm 2 sơ đồ ứng với cách làm việc của khung
Hình 1.8 Hệ khung lõi chịu lực
Hệ kết cấu này phù hợp với các nhà có độ cao trung bình và thật lớn với
mặt bằng đơn giản nh hình chữ nhật, hình vuông. Hệ lõi có thể đặt trong
hoặc ngoài biên. Hệ sàn các tầng đợc gối trực tiếp vào tờng lõi qua các hệ
cột trung gian.
a)
b)
23
1.4.3 Hệ khung hộp chịu lực
Trong sơ đồ giằng, khi chịu tải trọng ngang sẽ gây ra chuyển vị dọc
khác nhau giữa cột bên trong và hộp bên ngoài. Độ chênh lệch chuyển vị dọc