BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

NGUYỄN TRƯỜNG THAO

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ
CAO TẦNG THEO PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ GIẬT GDAVENPORT

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

Hà Nội – 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

NGUYỄN TRƯỜNG THAO
KHÓA 2012-2014

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN NHÀ
CAO TẦNG THEO PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ GIẬT GDAVENPORT




LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa
học độc lập của tôi, các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Trường Thao


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng, biểu
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài

1

Mục đích nghiên cứu

2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu


5

1.2.2Tác động của gió lên nhà cao tầng.

16

1.2.3Các biện pháp giảm thiểu tác động của giáo lên công trình.

19

1.3 Ý nghĩa của việc xác định tải trọng gió lên công trình.

25

1.4 Giới thiệu phương pháp hệ số giật G- Davenport áp dụng trong tiêu

25

chuẩn của các nước trên thế giới để xác đinh tải tải trọng gió lên nhà cao
tầng.


Chương 2: Nội dung phương pháp hệ số giật G xác định tải trọng gió lên

27

nhà cao tầng.
2.1 Cơ sở nghiên cứu của phương pháp xác định tải trọng gió theo hệ số

27

3.1.4Dạng địa hình.

41

3.2 Phương pháp xác định tải trọng gió theo Tiếu chuẩn TCVN

43

2737:1995 và tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-05.
3.2.1 Nội dung phương pháp xác định tải trọng gió theo TCVN

43

2737:1995.
3.2.2 Nội dung phương pháp xác định tải trọng gió theo tiêu chuẩn

54

ASCE/SEI 7-05.
3.3 Ví dụ tính toán xác định tải trọng gió lên nhà cao tầng theo phương

61

pháp hệ số giật G- Davenport trong tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-05 và tiêu
chuẩn TCVN 2737-1995.
3.3.1 Ví dụ tính toán xác định tải trọng gió lên nhà cao tầng theo phương
pháp hệ số giật G- Davenport trong tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-05.

61


Hình 1.5

Vùng gió quẩn sau lưng tường chắn

Hình 1.6

Lưu lượng không khí trên mặt cắt đứng công trình

Hình 1.7

Phân bố hệ số khí động K trên hình hộp

Hình 1.8

Biểu diễn vùng gió quẩn khi gió thổi vuông góc với 1 cạnh hộp

Hình 1.9

Biểu diễn vùng gió quẩn khi gió thổi xiên góc α

Hình 1.10

Phân tích dòng khí động đi qua nhóm các tòa nhà cao tầng.

Hình 1.11

Phân tích áp lực gió lên bề mặt tòa nhà đặt trong nhóm các tòa

Tên hình


Hình 2.1

Cơ sở nghiên cứu của phương pháp hệ số giật G

Hình 2.2

Vận tốc gió tại cao trình z

Hình 2.3

Quan hệ vận tốc gió tại cao trình z theo thời gian t


Hình 2.4

Biểu đồ xác định hệ số đỉnh [10]

Hình 2.5

Biểu đồ xác định hệ số nhám

Hình 2.6

Biểu đồ xác định hệ số kích động gốc

Hình 2.7

Biểu đồ xác định hệ số giảm do kích thước

Hình 2.8

Số hiệu

Tên bảng, biểu

bảng
Bảng 1.1

Độ cao khởi đầu nhà cao tầng của một số nước

Bảng 3.1

Hệ số chuyển đổi gió 3s từ chu kì 20 năm sang các chu kỳ khác

Bảng 3.2

Áp lực gió tiêu chuẩn theo bản đồ phân vùng áp lực gió

Bảng 3.3

Giá trị thông số k10, z10, a
Hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa

Bảng 3.4

hình

Bảng 3.5

Giá trị giới hạn dao động của tần số riêng fL


1

PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài.
Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa, để đáp
ứng nhu cầu phát triển, nhiều dự án xây dựng đã và đang được thực hiện trong
đó có nhiều công trình có chiều cao lớn. Các công trình càng cao thì ảnh hưởng
của tải trọng ngang càng lớn và nổi trội. Vì vậy, yêu cầu đầu tiên đối người kỹ
sư thiết kế là phải xác định được tải trọng ngang tác dụng lên công trình. Tải
trọng ngang tác dụng lên công trình bao gồm: Tải trọng động đất và tải trọng
gió. Đặc biệt Việt Nam là nước nhiệt đới, có bờ biển kéo dài tới hơn 3.000 km
và nằm trong vùng ảnh hưởng trực tiếp bão Tây Bắc Thái Bình Dương. Do vậy
việc xác định đúng tác động của tải trọng gió lên công trình ở Việt Nam càng
trở lên quan trọng. Chính vì thế luận văn này tập trung nghiên cứu về tải trọng
gió và quy trình xác định tải trọng gió tác dụng lên kết cấu cao tầng theo
phương pháp hệ số giật G- Davenport (đã được áp dụng trong các tiêu chuẩn
của nhiều nước Châu Âu).Từ đó so sánh với cách xác định tải trọng gió lên
công trình trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam để đưa ra kiến nghị.
Cách tính toán tải trọng gió có đặc điểm là phải lấy số liệu về gió ở khu
vực xây dựng công trình, trong khi việc qui định và xử lý các số liệu này
trong các tiêu chuẩn thiết kế của các nước có thể không giống nhau, mặt khác
còn xét đến tương tác giữa gió và kết cấu, từ đó hình thành phương pháp tĩnh
lực ngang tương đương áp dụng trong các tiêu chuẩn thiết kế (một số nước
trên thế giới còn gọi đây là phương pháp hệ số gió giật).
Theo TCVN 2737:1995 xác định tải trọng gió với các thông số đầu vào
là áp lực gió có thời gian lấy trung bình vận tốc gió là 3s, chu kỳ lặp 20 năm
trong khi đó số liệu theo phương pháp hê số gió giật G- Davenport là vận tốc
gió V trong thời gian T (thời gian tương tác gió- kết cấu). Luận văn tập trung
tìm hiểu và tính toán xác định tải trọng gió theo phương pháp hệ số giật G-


3

Sau khi nghiên cứu phương pháp hê số giât G để tính toán tải trong gió
tác dụng lên nhà cao tầng, so sánh giữa 2 kết quả tính toán tải trọng gió theo
phương pháp hệ số giật G- Davenport và TCVN 2737-1995 để làm cơ sở xác
định tải trọng gió chính xác hơn.
Cấu trúc của luận văn:
Chương I: Tổng quan về Nhà cao tầng và phương pháp xác định tải
trọng gió lên nhà cao tầng.
Chương 2: Nội dung phương pháp hệ số giật G xác định tải trọng gió
lên nhà cao tầng.
Chương 3: Ví dụ tính toán xác định tải trọng gió lên công trình theo
phương pháp hệ số gió giật G- Davenport trong tiêu chuẩn ASCE/SEI 7-05 và
theo TCVN 2737: 1995.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


75


giới đều sử dụng.
Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 trong quy trình tính tải
trọng gió động tác dụng lên công trình đã sử dụng biểu đồ để xác định hệ số
động lực  tùy theo giá trị thông số , tuy nhiên giới hạn của thông số  là 0,2.
Do đó với các công trình mềm: nhà cao tầng có chiều cao lớn, tháp thép… và
khu vực có vận tốc gió cơ sở lớn sẽ khó xác định được hệ số động lực .
Trong trường hợp này cần biên soạn tài liệu chuyên sâu về vấn đề này hoặc
phải sử dụng các tiêu chuẩn gió nước ngoài để tính toán.
Tải trọng gió ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu cao tầng, đặc biệt với công
trình có độ mảnh lớn và điều đó sẽ ảnh hưởng đến tính an toàn và hiệu quả
kinh tế của công trình. Luận văn đã thực hiện các ví dụ tính toán tải trọng gió
lên nhà cao tầng theo TCVN 2737:1995 và ASCE/SEI 7-05 để khẳng định
việc thực hiện chính xác quy trình tính toán tải trọng gió tác dụng lên nhà cao
tầng theo 2 tiêu chuẩn này. Từ kết quả đạt được của luận văn cho thấy sự
chênh lệch giá trị tải trọng gió tác dụng lên công trình khi tính toán theo quy
trình trong TCVN 2737:1995 và ASCE/SEI 7-05, và sự chênh lệch là tương
đối lớn. Tác giả khuyến nghị nghiên cứu và rà soát thêm quy trình tính toán
tải trọng gió TCVN 2737:1995 và kiểm chứng với kết quả thí nghiệm thổi
ống khí động để đưa ra kết luận.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.

Bộ Xây dựng (1997), Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995: Tải trọng
và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.

2.



8.

Nguyễn Hoài Nam (2014), Nghiên cứu giải pháp áp lực gió lên mái dốc
nhà thấp tầng bằng thực nghiệm trong ống thổi khí động, Luận văn tiến
sĩ, Viện KHCN xây dựng, Bộ Xây dựng.

9.

Nguyễn Đại Minh (2011), Phương pháp hệ số gió giật G và tải trọng gió
tác dụng lên nhà cao tầng, Hội thảo kết cấu Xây dựng, Hà Nội.

10.

Ngô Thế Phong (2009), Kết cấu nhà nhiều tầng, Bài giảng chuyên đề,
Trường Đại học Xây dựng.


Tiếng Anh
11.

American Society of Civil Engineers (ASCE), ASCE/SEI 7-05 (2006),
Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures - chapter 6,
New York.

12.

Bungale, (2005), Wind and earthquake resistant buildings-Structural
analysis and design, Markcel Dekker, New York.