Tài liệu Nghiên cứu một số đặc trưng động lực học công trình nhà cao tầng dạng bán lắp ghép chịu tải trọng động đất (luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ----------------------------------- NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG DẠNG BÁN LẮP GHÉP CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ----------------------------------- NGUYỄN TRUNG KIÊN KHÓA: 2017 – 2019 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG DẠNG BÁN LẮP GHÉP CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Chuyên nghành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN THỊ THÚY VÂN TS. ĐỖ TIẾN THỊNH XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, các thầy cô trong khoa Sau đại học cùng với các thầy giáo, cô giáo các khoa, bộ môn đã giảng dạy và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa học 2017 - 2019. Đặc biệt tôi cảm ơn cô TS. Trần Thị Thúy Vân và thầy TS. Đỗ Tiến Thịnh người trực tiếp hướng dẫn khoa học luận văn đã tạo mọi điều kiện, dành nhiều thời gian, nhiệt tình giúp đỡ cũng như giới thiệu đầy đủ các tài liệu để tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Sức bền – Kết cấu trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, các thầy cô trong tiểu ban bảo vệ đề cương, các thầy cô trong tiểu ban kiểm tra tiến độ luận văn, đã có những ý kiến góp ý quý báu cho nội dung luận văn. Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Tôi xin hứa sẽ đầu tư nghiên cứu thêm những vấn đề còn hạn chế, thiếu sót đó để hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong quá trình làm việc sau này. Hà Nội, ngày ...... tháng ..... năm 2019 Học viên Nguyễn Trung Kiên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ 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 Trung Kiên MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục các bảng MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1 Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 2 Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................. 3 NỘI DUNG CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CÔNG TRÌNH.............................................................. 4 1.1. Tổng quan về sự phát triển của nhà cao tầng và nhà cao tầng dạng bán lắp ghép ........................................................................................................................ 4 1.1.1. Tổng quan về sự phát triển nhà cao tầng ........................................................ 4 1.1.2. Tổng quan về nhà cao tầng dạng bán lắp ghép ............................................... 6 1.2. Đặc trưng động lực học trong thiết kế công trình chịu động đất ............... 15 1.2.1. Khái niệm về hiện tượng động đất ............................................................... 15 1.2.2. Các phương pháp tính toán tải trọng động đất .............................................. 15 1.2.3. Các đặc trưng động lực học trong tính toán tải trọng động đất ..................... 21 1.3. Nghiên cứu về nhà cao tầng bán lắp ghép chịu tải trọng động đất [5] ....... 22 1.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới ........................................................................ 23 1.3.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam ....................................................................... 28 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG BÁN LẮP GHÉP CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT ........................................................... 30 2.1. Cơ sở lý thuyết xác định các đặc trưng động lực học công trình................ 30 2.1.1. Tần số dao động riêng của công trình........................................................... 30 2.1.2 Tỉ số cản công trình ...................................................................................... 41 2.2. Nghiên cứu thực nghiệm các đặc trưng động lực học công trình khi công trình chịu tải trọng động đất ............................................................................... 46 2.2.1. Các phương pháp thực nghiệm xác định tần số dao động riêng công trình ... 46 2.2.2. Các phương pháp thực nghiệm xác định tỉ số cản công trình ........................ 49 2.2.3. Xây dựng giản đồ gia tốc nhân tạo phục vụ thí nghiệm công trình chịu tải trọng động đất................................................................................................................. 50 2.3. Sự ảnh hưởng của độ cứng liên kết giữa các cấu kiện nhà cao tầng dạng bán lắp ghép lên đặc trưng động lực học công trình ................................................. 55 2.3.1. Giới thiệu về phần mềm phân tích kết cấu Etabs .......................................... 57 2.3.2. Quy trình tính toán độ cứng liên kết đàn hồi các mối liên kết ....................... 58 CHƯƠNG 3. VÍ DỤ ÁP DỤNG .......................................................................... 62 3.1. Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn xác định đặc trưng động lực học và độ cứng liên kết giữa các cấu kiện nhà cao tầng dạng bán lắp ghép ................. 62 3.2. Thí nghiệm xác định đặc trưng động lực học kết cấu công trình nhà cao tầng dạng bán lắp ghép................................................................................................ 65 3.2.1. Lựa chọn mô hình và thiết bị thí nghiệm ...................................................... 65 3.2.2. Bố trí thiết bị đo và thu nhận số liệu thí nghiệm ........................................... 71 3.2.3. Xây dựng giản đồ gia tốc nhân tạo phục vụ thí nghiệm ................................ 75 3.2.4. Kết quả thí nghiệm xác định đặc trưng động lực học kết cấu khi công trình chịu tải trọng động đất................................................................................................... 83 3.3. Nhận xét về kết quả tính toán ...................................................................... 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 85 Kết luận ................................................................................................................. 85 Kiến nghị............................................................................................................... 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình Nội dung Trang Hình 1.1 Một số công trình cao tầng trên thế giới 5 Hình 1.2 Tòa tháp Buji Khalifa – Dubai – UAE (2010) 5 Hình 1.3 Tòa tháp Shanghai Tower – Thượng Hải – Trung Quốc (2015) 5 Hình 1.4 Vincom Landmark 81 (2018) 6 Hình 1.5 Keangnam Hanoi Landmark Tower (2012) 6 Hình 1.6 Chung cư CBCNV Bê tông Xuân Mai (2007) 7 Hình 1.7 Tổ hợp công trình N05 – Hoàng Đạo Thúy (2011) 7 Hình 1.8 Xuân Mai Complex Dương Nội (2018) 7 Hình 1.9 Tòa nhà Xuân Mai Tower CT2 Tô Hiệu (2017) 7 Hình 1.10 Khách sạn Bảo Quân (2018) 7 Hình 1.11 Chung cư Bảo Quân (2018) 7 Hình 1.12 Hình ảnh thi công lắp ghép 9 Hình 1.13 Dầm lắp ghép 9 Hình 1.14 Cấu kiện cột 9 Hình 1.15 Công trình đang trong quá trình lắp ghép cấu kiện 9 Hình 1.16 Hệ dầm – cột nhà nhiều tầng 10 Hình 1.17 Hệ kết cấu sàn chịu lực 10 Hình 1.18 Hệ tường chịu lực 10 Hình 1.19 Hệ mặt dựng 10 Số hiệu hình Hình 1.20 Nội dung Mặt bằng điển hình công trình bán lắp ghép ở Việt Nam Trang 11 Hình 1.21 Liên kết ngàm 12 Hình 1.22 Liên kết khớp 12 Hình 1.23 Liên kết nửa cứng 14 Hình 1.24 Mô hình tính toán với quan niệm mối nối khác nhau 14 Hình 1.25 Chi tiết cột đúc sẵn 14 Hình 1.26 Chi tiết dầm đúc sẵn 14 Hình 1.27 Chi tiết liên kết dầm – cột (tiền chế) 15 Hình 1.28 Hình 1.29 Hình 1.30 Hình 1.31 Hình 1.32 Hình 1.33 Hình 1.34 Hình 1.35 Dạng dao động tự do khi có cản nhớt và không có cản nhớt Mẫu thí nghiệm Dự án ECOLEADER giai đoạn 2002-2003 Quá trình thi công và mô hình thí nghiệm hoàn chỉnh Mặt bằng điển hình và lõi công trình tháp Thượng Hải Mô hình thí nghiệm trên bàn rung công trình tháp Thượng Hải Mô hình thí nghiệm trên bàn rung tại đại học Đồng Tế Mô hình thí nghiệm trên bàn rung tại đại học Đồng Tế Mô hình thu nhỏ Trung tâm thương mại và tài chính Quảng Châu tại đại học Đồng Tế 22 24 26 26 26 27 27 27 Số hiệu hình Hình 1.36 Hình 1.37 Hình 1.38 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Nội dung Mô hình thu nhỏ tháp tài chính BOCOM Thượng Hải tại đại học Đồng Tế Mô hình tòa tháp Kaixuanmen Maision tại Thượng Hải Mô hình Trung tâm tài chính Changshou Thượng Hải Biểu diễn chuyển vị điểm bất kỳ của vật thể Chuyển vị khi xét tới chuyển động dọc trục (phần tử chịu kéo nén) Chuyển vị khi xét tới chuyển động vuông góc với trục thanh (phần tử chịu uốn) Trang 27 28 28 34 35 37 Hình 2.4 Đồ thị của các hàm dạng phần tử chịu uốn 38 Hình 2.5 Đồ thị dao động tự do không cản 43 Hình 2.6 Đồ thị dao động tự do khi có cản 45 Hình 2.7 Dao động tự do của hệ không cản 47 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Đường cong gia tốc tại đỉnh trường hợp kích thích dao động tự do Biểu đồ liên hệ tỉ số /n với giá trị gia tốc Phương pháp half-power bandwith xác định tần số dao động riêng 48 49 49 Hình 2.11 Đường cong phổ đàn hồi 54 Hình 2.12 Tham số đầu vào của nguồn gây động đất 55 Hình 2.13 Hình 2.14 Giản đồ gia tốc nhân tạo và đường cong phổ tương ứng Giao diện phần mềm Etabs 55 57 Số hiệu hình Hình 2.15 Nội dung Ví dụ về tạo hệ lưới và chọn đơn vị tính toán cho mô hình Trang 58 Hình 2.16 Ví dụ về định nghĩa các thông số cho vật liệu 58 Hình 2.17 Ví dụ về định nghĩa các thông số tiết diện kết cấu 59 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Hình 2.22 Hình 3.1 Ví dụ về tạo mô hình kết cấu bằng cách gán các đối tượng đã định nghĩa Ví dụ về thao tác gán độ cứng liên kết đàn hồi Ví dụ về gán giá trị độ cứng liên kết đàn hồi tại các mối liên kết Ví dụ về tổ hợp tải trọng Ví dụ về lựa chọn các loại bài toán để phân tích kết cấu Mặt bằng mô hình thu nhỏ nhà 12 tầng dạng bán lắp ghép 59 60 60 60 61 62 Hình 3.2 Tổng thể mô hình nhà 12 tầng dạng bán lắp ghép 64 Hình 3.3 Mô hình thí nghiệm tổng thể 69 Hình 3.4 Mặt bằng thí nghiệm 72 Hình 3.5 Vị trí bố trí đầu đo gia tốc tại móng và các tầng 3,5,7,9,11 73 Hình 3.6 Vị trí bố trí đầu đo gia tốc tại tầng mái 73 Hình 3.7 Mặt bằng bố trí đầu đo chuyển vị 74 Hình 3.8 Mặt đứng bố trí thiết bị đo 74 Hình 3.9 Hình ảnh bố trí thiết bị đo trên mô hình 75 Hình 3.10 Giản đồ gia tốc nhân tạo cho mô hình thí nghiệm ứng 81 Số hiệu hình Nội dung Trang với chu kỳ lặp 95 năm Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Phổ nhân tạo và phổ mục tiêu chu kỳ lặp 95 năm Giản đồ gia tốc nhân tạo cho mô hình thí nghiệm ứng với chu kỳ lặp 475 năm Phổ nhân tạo và phổ mục tiêu chu kỳ lặp 475 năm 82 82 82 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Nội dung bảng Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Giá trị tỉ số cản đối với từng loại kết cấu Tần số dao động riêng của công trình nhà 12 tầng dạng bán lắp ghép Số tỷ lệ tương tự của tham số khảo sát trong trường hợp bài toán mô hình hóa công trình nhà bán lắp ghép Số tỷ lệ tương tự của tham số khảo sát trong hệ khảo sát theo tỷ lệ của tham số độc lập cơ bản Các dạng giản đồ gia tốc nhân tạo và đường bao theo phương pháp 1 Các dạng giản đồ gia tốc nhân tạo và đường bao theo phương pháp 2 Giá trị tần số dao động riêng và tỉ số cản của mô hình thí nghiệm Trang 46 64 66 67 77 79 83 1 MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Hiện nay ở Việt Nam để đáp ứng được số lượng nhà ở xã hội cho người dân có thu nhập trung bình và thấp, các nhà đầu tư đã thực hiện giải pháp công nghiệp hóa xây dựng, một trong những ví dụ có thể kể đến là công trình nhà cao tầng bán lắp ghép. Kết cấu công trình này bao gồm lõi cứng bê tông cốt thép đổ toàn khối, còn lại các cấu kiện chịu lực khác như dầm, cột, sàn được chế tạo sẵn tại nhà máy và lắp ghép tại công trường. Tuy nhiên, trong quá trình lắp dựng loại công trình này thì yêu cầu kỹ thuật đối với các mối liên kết giữa các cấu kiện đúc sẵn cũng như giữa các cấu kiện đúc sẵn và cấu kiện đổ toàn khối là rất quan trọng và đòi hỏi phải có những phân tích đánh giá một cách đúng đắn sự làm việc của công trình, đặc biệt là khi công trình được xây dựng trong vùng có khả năng xảy ra động đất. Trong tính toán và phân tích kết cấu nói chung, việc lựa chọn mô hình tính toán phù hợp là rất quan trọng. Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin thì việc sử dụng mô hình tính toán bằng các phần mềm phân tích kết cấu hiện đại để mô hình hóa các dạng công trình quen thuộc đã được kiểm chứng qua thực tế và thể hiện độ tin cậy cao. Tuy nhiên, đối với dạng kết cấu như nhà cao tầng bán lắp ghép thì việc mô hình hóa kết cấu bằng phần mềm phân tích kết cấu hiện đại chưa lý giải được một số vấn đề liên quan tới sự làm việc của tổng thể công trình nói chung và ứng xử của các cấu kiện nói riêng khi công trình chịu tải trọng động đất. Vì vậy, cần thiết phải có các thử nghiệm nhằm mục đích đánh giá và đưa ra các khuyến cáo cho công trình thực khi chịu các loại tải trọng trong quá trình vận hành, cũng như những khuyến cáo trong thiết kế kháng chấn đối với dạng công trình này. Để thiết kế công trình nhà cao tầng bán lắp ghép trong trường hợp công trình nằm trong vùng có khả năng xảy ra động đất thì việc nghiên cứu một số đặc trưng động lực học cho công trình là rất quan trọng. Để đánh giá sự làm việc tổng thể của kết cấu khi chịu tải trọng động đất thì phương pháp thường được sử dụng là tiến hành thí nghiệm trên bàn rung mô phỏng động đất. Một trong những tham số đầu vào quan 2 trọng của thí nghiệm này là lựa chọn giản đồ gia tốc nhân tạo phù hợp để có được kết quả hợp lý, đánh giá được sự làm việc thực tế của công trình. Ngoài ra, đối với công trình nhà cao tầng dạng bán lắp ghép thì việc mô phỏng độ cứng liên kết giữa các cấu kiện là tương đối quan trọng, xác định được cụ thể giá trị của độ cứng liên kết sẽ cho giá trị tính toán khi phân tích tính toán tĩnh và động được chính xác hơn. Vì các lý do nêu trên, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu một số đặc trưng động lực học công trình nhà cao tầng dạng bán lắp ghép chịu tải trọng động đất” để thực hiện luận văn. Mục đích nghiên cứu Đề tài nghiên cứu với một số mục đích đạt được như sau: - Nghiên cứu một số đặc trưng động lực học của công trình thu nhỏ nhà cao tầng bán lắp ghép. - Xây dựng loại giản đồ gia tốc nhân tạo phục vụ thí nghiệm mô hình trên bàn rung. - Xác định độ cứng liên kết giữa các cấu kiện bằng lý thuyết và so sánh với tham số đặc trưng động lực học bằng thực nghiệm để kiểm chứng kết quả tính toán. - So sánh kết quả tính toán giữa thực nghiệm trên mô hình thu nhỏ và trên mô hình thực bằng cách áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Công trình thu nhỏ nhà cao tầng (12 tầng) dạng bán lắp ghép - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu công trình nhà cao tầng dạng bán lắp ghép với các mối nối khô, vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi. Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu để tính toán. - So sánh các kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm. 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề xuất quy trình và cách thức tính toán giá trị độ cứng nút liên kết trong công trình nhà cao tầng dạng bán lắp ghép. Đưa ra ví dụ về giá trị độ cứng nút liên kết trong kết cấu bán lắp ghép dựa trên phân tích tính toán trên mô hình thực thực hiện bằng phần mềm Etabs và so sánh với tham số đặc trưng động lực học để kiểm chứng kết quả tính toán. Đưa ra quy trình xây dựng giản đồ gia tốc nhân tạo để phục vụ thí nghiệm mô hình trên bàn rung mô phỏng động đất. Các kết quả nghiên cứu góp phần sáng tỏ một số vấn đề trong phân tích tính toán công trình khi chịu tải trọng động đất. Cấu trúc luận văn MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương 1 - Tổng quan về nhà cao tầng và các đặc trưng động lực học của công trình Chương 2 - Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm một số đặc trưng động lực học công trình nhà cao tầng bán lắp ghép chịu tải trọng động đất Chương 3 – Ví dụ áp dụng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 NỘI DUNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CÔNG TRÌNH 1.1. Tổng quan về sự phát triển của nhà cao tầng và nhà cao tầng dạng bán lắp ghép 1.1.1. Tổng quan về sự phát triển nhà cao tầng Với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế cũng như để giải quyết vấn đề nhà ở cho một số quốc gia có mật độ dân số cao thì nhà cao tầng hiện đang là một giải pháp cần thiết và hữu hiệu. Hiện nay, nhà cao tầng cũng đang là niềm tự hào của một số quốc gia trên thế giới vì không những giải quyết được vấn đề nhà ở cho cư dân mà còn tạo nên được một không gian đô thị hiện đại cho các thành phố lớn. Theo Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế, nhà cao tầng được định nghĩa như sau: Là công trình nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các công trình nhà thông thường thì được gọi là nhà cao tầng [11]. Căn cứ vào chiều cao và số tầng nhà, tổ chức Nhà cao tầng Quốc tế phân loại nhà cao tầng ra theo 4 loại như sau: - Nhà cao tầng loại 1: từ 9 đến 16 tầng (cao nhất 50m) - Nhà cao tầng loại 2: từ 17 đến 25 tầng (cao nhất 75m) - Nhà cao tầng loại 3: từ 26 đến 40 tầng (cao nhất 100m) - Nhà cao tầng loại 4: từ 40 tầng trở lên (gọi là nhà siêu cao tầng) Hiện nay trên thế giới, số lượng nhà cao tầng và siêu cao tầng ngày càng tăng một cách nhanh chóng. Sự phát triển này không chỉ thể hiện được trình độ phát triển ngày càng cao của công nghệ xây dựng mà còn đem lại niềm tự hào cho các quốc gia. Theo thống kê hiện nay của tổ chức Emporis về nhà cao tầng thì tòa nhà Buri Khalifa ở Dubai - Tiểu vương quốc Ả rập thống nhất hiện là công trình cao nhất thế giới với 5 chiều cao đến đỉnh là 829m, tiếp đến là tháp Thượng hải cao 632m, tháp đồng hồ Makkah Clock cao 601m. Hình ảnh các công trình cao tầng trên thế giới và xếp loại được trình bày trong hình 1.1 đến hình1.3. Hình 1.1- Một số công trình cao tầng trên thế giới [19] Hình 1.2- Tòa tháp Buji Khalifa - Dubai UAE (2010) [19] Hình 1.3- Tòa tháp Shanghai Tower Thượng Hải - Trung Quốc (2015)[19] Tại Việt Nam, trong khoảng hai mươi năm trở lại đây các công trình có chiều cao đến 20 tầng trở lên tăng rất nhanh chóng. Một số công trình tiêu biểu như Vincom Landmark 81 (81 tầng), Kengnam Hanoi Landmark Tower (72 tầng), Lotte Center (272m), Bitexco Financial Tower (262m) và thêm rất nhiều các công trình nhà ở từ 6 20 tầng đến 40 tầng được xây dựng tập trung ở các thành phố lớn: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Nhà Trang... Một số hình ảnh công trình cao tầng tiêu biểu ở Hà Nội được thể hiện trên hình 1.4 và hình 1.5. Hình 1.4 - Vincom Landmark 81 (2018) [20] Hình 1.5 - Keangnam Hanoi Landmark Tower (2012) [21] 1.1.2. Tổng quan về nhà cao tầng dạng bán lắp ghép Mặc dù tại các đô thị lớn số lượng nhà cao tầng được tăng lên không ngừng nhưng với tốc độ tăng dân số tại khu vực nội đô, nhu cầu nhà ở ngày càng lớn thì yêu cầu đặt ra với các Chủ đầu tư là chi phí đầu tư phải rẻ, nhanh đưa công trình vào sử dụng nhưng vẫn phải đảm bảo đầy đủ các yêu cầu chịu lực cho công trình để đáp ứng được nhu cầu sử dụng cho một bộ phận cư dân có thu nhập trung bình và thấp. Trước yêu cầu đó, Tổng công ty Vinaconex Xuân Mai là một đơn vị dẫn đầu trong việc áp dụng giải pháp kết cấu bán lắp ghép vào xây dựng các công trình từ năm 2002 với một loạt các dự án chung cư ở khu vực Trung Hòa cao 17 đến 20 tầng. Đến những năm 2010 đã bắt đầu xuất hiện các công trình cao đến 30 tầng sử dụng công nghệ bán lắp ghép này như công trình Nhà C2 Xuân Đỉnh, chung cư sông Nhuệ (25 tầng), Trung tâm thương mại Chợ Mơ (25 tầng) và một loạt các nhà ở xã hội khác. Đến đầu những năm 2010 còn xuất hiện thêm các công ty cũng áp dụng công nghệ bán lắp ghép như Công ty Cổ phần bê tông Bảo Quân, Công ty Sông Đà Việt Đức với các công trình như Khách sạn Bảo Quân (Vĩnh Phúc) cao 20 tầng với nhịp dầm tiền chế là 11m, chung cư Sông Đà CCV tại 164 Khuất Duy Tiến cao 28 tầng. 7 Hình 1.6- Chung cư CBCNV Bê tông Xuân Hình 1.7- Tổ hợp công trình N05 Mai (2007) [22] Hoàng Đạo Thúy (2011) [23] Hình 1.8- Xuân Mai Complex Hình 1.9- Tòa nhà Xuân mai Dương Nội (2018) [24] Tower CT2 Tô Hiệu (2017) [22] Hình 1.10- Khách sạn Bảo Quân (2018) Hình 1.11- Chung cư Bảo Quân [25] (2018) [25] 8 Sự phát triển không ngừng của các công trình sử dụng giải pháp kết cấu bán lắp ghép trong thời gian qua đã cho thấy được những ưu điểm như thi công nhanh, giá thành giảm mà vẫn đảm bảo được tính thẩm mỹ cao về mặt kiến trúc do đó loại công trình này được áp dụng không chỉ cho các công trình nhà ở xã hội (nhà thu nhập thấp) mà còn được sử dụng trong các công trình chung cư cao cấp. Tuy nhiên trên thế giới, giải pháp kết cấu bán lắp ghép được khuyến cáo chỉ sử dụng với các công trình từ 20 tầng trở xuống, đặc biệt nếu các công trình trong vùng có động đất thì số tầng công trình cần được giảm xuống với lý do nút liên kết cột dầm vẫn chưa có những nghiên cứu và đánh giá một cách đúng đắn, tải trọng ngang chủ yếu chỉ do lõi (vách) chịu, nếu số tầng càng cao thì diện tích lõi (vách) càng lớn, giảm diện tích sử dụng của công trình. a. Lịch sử phát triển công trình bê tông cốt thép bán lắp ghép Lịch sử phát triển của dạng kết cấu bê tông cốt thép bán lắp ghép có thể mô tả như sau: Xuất phát từ việc những người La Mã cổ đại sử dụng bê tông và đổ vật liệu vào khuôn để xây dựng mạng lưới cống, đường hầm chằng chịt, kỹ sư John Alexander Brodie đã tiên phong trong việc tạo ra các tấm panel đúc sẵn ở Anh năm 1905. Tại Việt Nam, từ những năm 1960, các công trình sử dụng bê tông lắp ghép tấm lớn cũng đã được xây dựng để đáp ứng nhanh nhu cầu sử dụng tại thời điểm đó, nhưng thời kỳ này các công trình chủ yếu là dưới 05 tầng và công nghệ vẫn sử dụng các tấm tường do Liên Xô cung cấp. Từ năm 1983, nhà máy bê tông Xuân Mai đã bước đầu đi vào hoạt động và có những đóng góp đầu tiên cho việc phát triển các công trình xây dựng nhà tấm lớn. b. Định nghĩa về kết cấu bê tông cốt thép bán lắp ghép Có thể định nghĩa về giải pháp kết cấu bê tông cốt thép bán lắp ghép như sau: đây là giải pháp sử dụng một số cấu kiện được chế tạo tại nhà máy, kết hợp với các kết cấu khác đổ tại chỗ để đảm bảo độ cứng toàn khối và độ ổn định cho công trình [1].