Hệ thống khung thép giằng: Tại sao các tòa nhà cao tầng lại đứng vững?

Được thúc đẩy bởi sự khan hiếm tài nguyên đất đai hiện đại và áp lực từ sự gia tăng dân số, xây dựng theo chiều dọc đã trở thành xu hướng tất yếu trong kiến ​​trúc đương đại. Những tòa nhà chọc trời hiện đại bay cao lên bầu trời và đứng sừng sững. Điều gì giúp chúng tương đối ổn định trước áp lực gió mạnh trong tầng đối lưu và giúp chúng chịu đựng động đất một cách an toàn? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về giằnghệ thống khung thép.

Cấu trúc khung thuần túy truyền thống có bố cục sàn linh hoạt và tận dụng không gian cao. Tuy nhiên, một khi chiều cao của tòa nhà vượt quá một giới hạn nhất định thì nhược điểm về độ cứng kết cấu ngang không đủ sẽ xuất hiện. Có hai giải pháp chính để giải quyết vấn đề này: mở rộng mặt cắt ngang của dầm và cột hoặc lắp đặt hệ giằng. Cái trước sẽ dẫn đến mức tiêu thụ thép tăng mạnh, trong khi cái sau có hiệu quả chi phí vượt trội. Vì vậy, hệ thống khung thép giằng là sự lựa chọn tối ưu cho các công trình nhà cao tầng.

Logic cơ bản của hệ khung thép giằng nằm ở việc sắp xếp hợp lý các cấu kiện giằng để tạo thành cơ cấu chịu lực phối hợp: khung thép chịu tải trọng thẳng đứng còn các giằng chịu lực ngang. Một tòa nhà văn phòng ở Hạ Môn sử dụng hệ thống kết cấu giằng đồng tâm khung thép. Các thanh giằng chống oằn chịu lực (BRB) được lắp đặt ở chân tòa nhà, phát huy tối đa lợi thế về độ dẻo của kết cấu thép và cải thiện đáng kể hiệu suất địa chấn của kết cấu.

Có ba loại giằng chính chủ yếuhệ thống khung thép. Khung giằng đồng tâm (CBF) là cấu hình giằng cổ điển nhất, có đặc điểm cốt lõi là trục tâm của các thanh giằng giao nhau tại tâm của các mối nối dầm-cột. Nó có độ cứng cao và có thể kiểm soát chuyển vị ngang một cách hiệu quả. Sự khác biệt của Khung giằng lệch tâm (EBF) so với CBF nằm ở độ lệch của các trục giằng của nó, cho phép nó kết hợp độ cứng cao của các giằng đồng tâm và tính dẻo của khung thuần túy. Các khung giằng tiêu tán năng lượng dựa vào các thiết bị giảm chấn và tiêu tán năng lượng để tạo thành một hệ thống chống lực ngang lý tưởng.

Trong kỹ thuật thực tế, Nẹp chống uốn (BRB) là giải pháp phổ biến và là biến thể nâng cấp của khung giằng đồng tâm. Nó giúp loại bỏ vấn đề mất ổn định của các thanh giằng đồng tâm truyền thống khi bị nén và uốn. Được cấu tạo từ một tấm thép lõi, ống hạn chế bên ngoài và vật liệu độn không liên kết, BRB chịu được tải trọng mà không bị oằn để tiêu tán năng lượng, đạt được khả năng chịu kéo và nén bằng nhau cũng như hiệu suất kích thích đầy đặn.

Ngoài ra, CBF chủ yếu bao gồm Giằng chéo, Giằng Chevron (Giằng chữ V ngược), Giằng chữ V, Giằng chữ X (Giằng chéo) và Giằng K. EBF chủ yếu bao gồm các giằng loại D (loại cổng), loại K, loại V và loại Y.

Hình thức giằng cụ thểhệ thống khung thépđược lựa chọn căn cứ vào yêu cầu về địa chấn và chiều cao của công trình. Nói chung, các nẹp đồng tâm truyền thống có chi phí thấp và độ cứng cao, các nẹp lệch tâm mang lại độ dẻo thuận lợi và khả năng tiêu tán năng lượng mạnh, còn các nẹp chống vênh mang lại hiệu quả địa chấn vượt trội. Hệ thống khung thép giằng cho phép các tòa nhà cao tầng và siêu cao tầng chống lại gió mạnh và động đất, đồng thời cung cấp các giải pháp kết cấu đáng tin cậy cho phát triển đô thị theo chiều dọc. Với 21 năm kinh nghiệm dày dặn, EHSS là nhà sản xuất chuyên nghiệp chuyên chế tạo và lắp đặt các cấu kiện kết cấu thép. Hãy theo dõi EHSS để biết thêm thông tin kỹ thuật chuyên nghiệp về kết cấu thép.