Lựa chọn khung thép cho công trình: Khung cứng nhịp dài hay khung cứng đa nhịp?

Làm thế nào để lựa chọn khung thép công trình? Nên lựa chọn khung thép nào cho công trình? Khung cứng một nhịp hay nhiều nhịp? Câu trả lời được quyết định bởi nhiều yếu tố. Cùng tìm hiểu qua bài viết sau đây để lựa chọn khung thép công trình phù hợp nhất.

Lựa chọn khung thép công trình phụ thuộc vào quy mô lớn nhỏ của tòa nhà; phụ thuộc vào những gì bạn định làm với tòa nhà; và phụ thuộc vào việc bạn có thể chịu đựng được một không gian bị gián đoạn bởi các cột hay không.

Xem xét các yếu tố này, bạn sẽ giúp bạn xác định xem lựa chọn khung thép công trình của bạn có khả thi với khung cứng một nhịp (nhịp dài) hay không nếu bạn sẽ cần nhiều nhịp với các cột tham dự.

Các kiểu xây dựng khung thép công trình

Xây dựng khung cứng cũng được gọi là xây dựng khung cố định hoặc chống lại thời tiết khắc nghiệp của thiên nhiên. Các khung này có các kết nối cứng, chắc để cung cấp sự ổn định theo ít nhất một hướng và các kết nối truyền lực uốn tới nền móng. Sẽ có sự liên tục về cấu trúc hoàn chỉnh giữa bất kỳ hai thanh thép liền kề nào và phù hợp khi bạn muốn loại bỏ giằng dọc theo một hoặc cả hai hướng.

Xây dựng khung ghim (sử dụng khung xà gồ U, C) còn được gọi là kết nối đơn giản và xây dựng khung bán cứng, còn được gọi là kết nối cường độ một phần, khác với khung cứng ở chỗ các kết nối được thực hiện để cho phép truyền lực dọc trục và lực cắt nhưng không uốn cong.

Trong một khớp được ghim, các kết nối đơn giản có thể cung cấp một chút độ cứng nhưng rất ít bị bỏ qua trong thiết kế cấu trúc. Các kết nối được ghim bao gồm các đầu cuối có độ sâu, mỏng hoặc một phần và các kết nối tấm vây.

Các kết nối cường độ bán cứng hoặc một phần có tính liên tục nhưng không được phân loại là cường độ toàn phần vì chúng không có khả năng chống uốn của các thanh thép được kết nối. Khung bán cứng được sử dụng trong xây dựng thấp tầng với lực ngang nhỏ hơn hoặc trong dầm có độ cố định cuối để giúp kiểm soát độ võng .

Lựa chọn khung thép công trình một nhịp (nhịp dài)

Lựa chọn khung thép công trình một nhịp sẽ có khả năng tạo các không gian mở không bị gián đoạn bởi các cột.

Cấu trúc một nhịp thích hợp cho các cấu trúc nhỏ hơn với chiều rộng khung từ 18 m đến 36 m và chiều cao mái hiên từ 3 m đến 7m5. Ví dụ tiêu biểu và phổ biến nhất cho khung thép nhịp dài là các toàn nhà tiền chế. Khung cứng một nhịp cũng được ưa thích khi khoảng không ở các bức tường bên ngoài không quan trọng vì nhịp dốc đến độ cao tối đa ở trung tâm của chiều rộng của tòa nhà và dốc xuống phía dưới các bức tường bên ngoài.

Khớp khuỷu gối là phần sâu nhất của khung, nơi kết nối chùm thép và cột thép. Một thiết kế điển hình là một khung hai bản lề trong đó phần khung là phần giữa nông nhất giữa khớp khuỷu gối và sườn thép. Bất kỳ mối nối thường được thực hiện ở khớp khuỷu gối và sườn thép nếu cần, ở nơi khác trên dầm. Mối nối được thực hiện với các kết nối tấm cuối bắt vít.

Lựa chọn khung thép công trình một nhịp cho phép các thanh xà gồ U, C và các khung được phân loại là cấu hình cao, trung bình và thấp, đề cập đến độ dốc của mái kim loại.

•  Cấu hình thấp được coi là có độ dốc từ 1/4: 12 đến 1:12.

•  Cấu hình trung bình đề cập đến độ dốc của 2:12 và 3:12.

•  Cấu hình cao có độ dốc 4:12, phù hợp với mái nhà cần độ dốc mái đáng kể hoặc cho các tòa nhà yêu cầu độ cao lớn, rõ ràng gần giữa nhịp.

Khung một nhịp có thể đạt chiều rộng trên 70 m để linh hoạt hơn về thiết kế và chức năng. Xây dựng một nhịp được ưa thích cho khán phòng, phòng tập thể dục, nhà chứa máy bay, nhà kho và các cơ sở giải trí, nơi không gian không bị cản trở là mong muốn.

Khoảng rõ ràng đối xứng đầu hồi, nhịp rõ ràng không đối xứng đầu hồi, nhịp rõ ràng dốc đơn và khung xây dựng nghiêng là tất cả các ví dụ về thiết kế khung cứng nhịp đơn.

Lựa chọn khung thép công trình đa nhịp

Lựa chọn khung thép công trình đa nhịp được sử dụng cho các công trình lớn nhất. Chẳng hạn như trung tâm phân phối, cơ sở phục hồi tài nguyên hoặc bất kỳ tòa nhà cực kỳ rộng nào khác mà không có tường chịu lực bên trong.

Trong đó chiều rộng một nhịp thường bị giới hạn ở mức 36 m do tính kinh tế, một tòa nhà nhiều nhịp có thể đạt chiều rộng 90m trở lên. Bất cứ điều gì hơn 90 m vẫn khả thi, nhưng chuyển động nhiệt có thể yêu cầu bổ sung các khe co giãn cho các cấu trúc khổng lồ như vậy.

•  Khung nhiều nhịp còn được gọi là khung liên tục chùm, sau và chùm hoặc mô-đun.

•  Khung nhiều nhịp có thể được lắp ráp bằng các cột kênh U, C hoặc thép hình thẳng. Cột kênh U, C được đặt ở bên ngoài.

•  Rafters thường là thanh thép cột kênh U, C và được coi là ghim, chứ không phải là kết nối toàn thời gian.

•  Cột được thiết kế cho tải trọng trục.

Lựa chọn khung thép công trình đa nhịp có thể có chuyển động xây dựng không đồng đều khi các phần khác nhau. Hiệu quả là đáng chú ý hơn trong các tòa nhà không có hỗ trợ nội thất. Ngoài ra, một khi các cột được đặt, rất khó khăn và tốn kém để di chuyển chúng trong tương lai. Nếu việc cải tạo hoặc tu sửa có thể được yêu cầu sau này trong vòng đời của cấu trúc, bạn có thể muốn suy nghĩ lại về khung cứng đa nhịp.

Xác định lựa chọn khung thép công trình phù hợp với bạn

Vì kích thước là sự khác biệt chính giữa xây dựng một nhịp và nhiều nhịp, bạn có thể bắt đầu lựa chọn khung thép công trình bằng cách xác định chiều rộng khung, nhịp rõ ràng và yêu cầu chiều cao của thiết kế.

•  Chiều rộng khung được đo giữa các bề mặt bên ngoài của dầm hoặc thanh chống.

•  Khoảng trống rõ ràng được đo giữa các mặt bên trong của các cột ở hai bên của không gian trống.

•  Chiều cao eave được đo giữa đáy của tấm đế của cột tường và đỉnh của thanh chống mái hiên.

Chiều rộng khung từ 36 m trở xuống là phù hợp cho xây dựng một nhịp. Bạn có thể xây dựng một nhịp rộng tới 70 m nhưng lợi nhuận tài chính giảm dần. Tòa nhà một nhịp càng lớn, thiết kế và vật liệu sẽ càng tiết kiệm chi phí. Trừ khi bạn thực sự cần một khoảng không rộng 70 m không bị cản trở, bạn có thể muốn xem xét nhiều nhịp cho các tòa nhà có chiều rộng từ 36 m đến 70 m.

Đối với các tòa nhà cực lớn, khung cứng nhiều nhịp là sự lựa chọn để thực hiện. Hầu hết các cấu trúc khung cứng đa nhịp được sử dụng để lưu kho và lưu trữ, trong đó cột bên trong không thường xuyên không quan trọng. Đối với các mục đích sử dụng khác, chẳng hạn như không gian văn phòng, bạn luôn có thể ẩn các cột trong các bức tường hoặc sử dụng các cột cho sở thích kiến trúc. Không có chiều dài tối đa được thiết lập của một tòa nhà khung cứng nhắc, mặc dù kích thước của tòa nhà chắc chắn sẽ hạn chế yếu tố đó.

Việc phân phối các thanh thép trong xây dựng khung cứng dựa trên một số biến bao gồm kích thước của các chi tiết khung nhà. Do đó, bạn phải thiết lập kích thước các thanh thép và chi tiết xây dựng bạn muốn sử dụng sớm trong quá trình thiết kế.

Xây dựng khung cứng một nhịp và nhiều nhịp đã tham gia vào dòng chính từ nhiều thập kỷ trước và tiếp tục là thiết kế lý tưởng cho các cấu trúc đòi hỏi không gian mở không bị cản trở bởi các cột hoặc các cấu trúc cực lớn trong đó không gian được trải rộng ở mặt đất thay vì xây cao lên phía trên.

Được trang bị với chiều rộng khung, chiều cao mái và nhịp thép rõ ràng, bạn có đủ dữ liệu để quyết định kiểu cấu trúc khung cứng nào phù hợp với hoạt động của bạn.