Ưu nhược điểm của các kiểu kết cấu nhà dân dụng

Nắm được ưu, nhược điểm của từng loại kết cấu nhà dân dụng giúp công trình đạt chuẩn kỹ thuật, đảm bảo bền chắc dài lâu.

Một phần của sơ đồ kết cấu nhà dân dụng - kết cấu biệt thự tân cổ điển 4 tầng

Các bộ phận cấu tạo nhà ở dân dụng đều có chức năng và nhiệm vụ khác nhau trong việc hình thành sơ đồ kết cấu ngôi nhà đảm bảo độ an toàn, ổn định và bền vững. Có bộ phận chịu lực đứng và có bộ phận nằm ngang hoặc cả đứng cả nằm. Tùy điều kiện, vật liệu mà phân loại. Điều này được thể hiện chi tiết trong bản vẽ thiết kế sơ đồ kết cấu nhà ở dân dụng cho từng loại công trình.

I - Kết cấu nhà dân dụng có mấy loại chịu lực chính?

Về cơ bản, hệ thống kết cấu chịu lực chính của nhà ở dân dụng được chia làm 3 loại sau đây.

• Kết cấu tường chịu lực
• Kết cấu khung chịu lực
• Kết cấu không gian chịu lực

Mời bạn cùng Kiến trúc VietAS tìm hiểu chi tiết từng loại kết cấu này nhé.

II - Ưu nhược điểm của kết cấu tường chịu lực và phạm vi áp dụng

Ảnh minh họa về kết cấu tường chịu lực và các loại nhà khung

2.1. Kết cấu tường chịu lực là gì?

Là một loại kết cấu nhà dân dụng mà toàn bộ tải trọng của sàn (lực dọc thẳng đứng + lực ngang) truyền xuống móng thông qua kết cấu tường chịu lực.

2.2. Đặc điểm

• Sơ đồ kết cấu tường chịu lực giống một cái hộp. Trong đó, tường là thành đứng, sàn là các thành nằm ngang.
• Độ cứng không gian của kết cấu tường chịu lực kém hơn kết cấu khung chịu lực. Sự ổn định của công trình phụ thuộc vào bản thân tường, độ cứng của sàn và độ cứng của các mối liên kết giữa tường và sàn.

2.3. Cấu tạo

• Tường xây chịu lực thường làm bằng vật liệu gạch, đất sét nung và có thể được thay bằng vật liệu khác có cùng tính chất hoặc tốt hơn.
• Bề dày tối thiểu của tường chịu lực là 200mm. Nó dùng loại gạch có khả năng chịu nén lớn hơn 50kg/cm2.

2.4. Giải pháp tăng khả năng chịu lực cho tường gạch

Khi xem kết cấu nhà ở, muốn tăng khả năng chịu lực cho tường gạch khi tường xây quá dài thì làm như sau:

• Tăng thêm bổ trụ hoặc sườn đứng bằng bê tông cốt thép cách khoảng <= 3m.
• Khi tường quá cao, bố trí giằng bê tông cốt thép cách khoảng <=2.7m.

2.5. Phạm vi áp dụng

Kết cấu nhà tường chịu lực thường chỉ áp dụng cho những nhà dân dụng có không gian nhỏ, số tầng không quá 5 tầng, tải trọng nhẹ hoặc không chịu lực chấn động.

2.6. Có mấy loại tường chịu lực?

Dựa vào chức năng, nhiệm vụ; kết cấu tường chịu lực được chia làm 3 loại gồm:

• Tường ngang chịu lực
• Tường dọc chịu lực
• Tường ngang và tường dọc cùng chịu lực

2.6.1. TƯỜNG NGANG CHỊU LỰC

Tường ngang chịu lực là gì?

Tường ngang chịu lực là kết cấu nhà xây dựng tường chịu lực được bố trí theo phương ngang.

Chức năng của tường ngang chịu lực

Tường ngang chịu lực có nhiệm vụ ngăn cách các phòng và chịu toàn bộ tải trọng từ nhiều bộ phận khác truyền vào. Sau đó nó đưa toàn bộ tải trọng đó xuống kết cấu móng.

Tường dọc làm gì khi tường ngang chịu lực?

Khi tường ngang đóng vai trò chịu lực thì tường dọc sẽ chỉ còn chức năng là tường bao che.

Ưu điểm

• Độ cứng ngang của nhà lớn.
• Kết cấu đơn giản, ít dầm, sàn gác nhịp nhỏ, thi công dễ dàng.
• Trong các nhà có mái dốc, tường ngang còn thường dùng tường thu hồi làm kết cấu chịu lực chính.
• Tường ngăn giữa các phòng tương đối dày nên cách âm tốt.
• Vì tường dọc chỉ bao che và chịu tải trọng bản thân nên cửa sổ có thể mở lớn giúp thông gió, chiếu sáng tự nhiên tốt.
• Cấu tạo ban công, lô gia dễ dàng.
• Chống gió bão tốt

Nhược điểm

• Bố trí không gian phòng bị đơn điệu, cứng nhắc, các phòng thường bố trí bằng nhau nên thiếu tính sáng tạo, độc đáo.
• Tốn vật liệu tường và móng.
• Trọng lượng nhà lớn.
• Không tận dụng được khả năng chịu lực của tường chu vi.

Phạm vi áp dụng

Kết cấu tường ngang chịu lực thường áp dụng cho các nhà có phòng đồng đều và chiều rộng của gian nhỏ (không gian chỉ rộng không quá 4.2m).

2.6.2. TƯỜNG DỌC CHỊU LỰC

Tường dọc chịu lực là gì?

Tường dọc chịu lực là một loại kết cấu nhà dân dụng mà tường chịu lực được bố trí theo phương dọc.

Ưu điểm

• Tiết kiệm vật liệu và diện tích xây dựng tường và móng.
• Bố trí mặt bằng không gian bên trong linh hoạt.
• Diện tích tường ngang nhỏ, tận dụng được khả năng chịu lực của tường ngoài.
• Cấu tạo ban công, ô văng dễ dàng.

Nhược điểm

• Tường ngăn giữa các phòng tương đối mỏng.
• Khả năng cách âm kém.
• Không tận dụng được tường ngang làm tường thu hồi, thay vào đó phải dùng vì kèo, bán kèo hay dầm nghiêng.
• Do tường dọc chịu lực nên cửa sổ mở hạn chế dẫn đến việc thông gió và chiếu sáng kém.
• Độ cứng ngang của nhà nhỏ.
• Khó tạo logia cho các phòng.
• Khó tổ hợp mặt đứng

Phạm vi áp dụng

Tường dọc chịu lực sử dụng thi công những ngôi nhà muốn tận dụng tường chu vi, nhà có không gian nông hoặc nhà cần bố trí linh hoạt như: trường học, bệnh viện.

Chú ý khi sử dụng kết cầu tường dọc chịu lực

• Phải đảm bảo độ cứng ngang cho nhà bằng cách sử dụng giằng tường.
• Đối với nhà 2 tầng trở lên, lợi dụng tường chịu lực của cầu thang. Cứ khoảng 20m nên làm một tường ngang nối liền các tường dọc lại với nhau.
• Muốn tiết kiệm vật liệu và tận dụng không gian hơn nữa thì thay tường dọc bên trong thành các hàng cột trên gác dầm hay giằng liên kết.

2.6.3. TƯỜNG NGANG VÀ TƯỜNG DỌC CÙNG CHỊU LỰC

Tường ngang và tường dọc cùng chịu lực là gì?

Là một loại kết cấu nhà ở dân dụng mà tường chịu lực được bố trí theo cả phương ngang và phương dọc của nhà. Trong đó, phía đầu gió sử dụng kết cấu tường ngang chịu lực, phía cuối gió sử dụng kết cấu tường dọc chịu lực cho phòng bếp, nhà vệ sinh, cầu thang, tiền phòng, nhà kho…

Ưu điểm

• Bố trí phòng ốc linh hoạt
• Tạo độ cứng tổng thể lớn

Nhược điểm

Lãng phí tường móng và diện tích.

Phạm vi áp dụng

• Sử dụng kết cấu tường ngang và tường dọc chịu lực cho những căn nhà ở có số tầng nhiều.
• Áp dụng cho cả tường gạch, tường bê tông, tường bê tông cốt thép và có thể cấu tạo toàn khối hoặc lắp ghép cho nhà panen hay block.

Xem thêm: 20 kiểu mẫu biệt thự vườn đẹp đáng xây nhất cho mọi địa hình đất đai và điều kiện tài chính

III - Ưu nhược điểm của kết cấu khung chịu lực và phạm vi áp dụng

Ảnh minh họa về kết cấu khung chịu lực

3.1. Kết cấu khung chịu lực là gì?

Là loại kết cấu chịu lực nhà ở dân dụng trong đó tất cả các loại tải trọng ngang và đứng đều truyền qua dầm xuống cột.

3.2. Vật liệu cấu tạo khung chịu lực là gì?

Vật liệu cấu tạo khung chủ yếu là bê tông cốt thép hay gỗ. Chỉ những nhà cao từ 15 tầng trở lên hay các phân xưởng sản xuất có yêu cầu đặc biệt về khung chịu lực mới làm bằng thép hoặc nhôm.

3.3. Ưu điểm

• Các dầm, giằng và cột kết hợp với nhau tạo thành một hệ khung không gian vững chắc gọi là liên kết cứng.
• Có độ cứng không gian lớn, ổn định và chịu được lực chấn động hơn là kết cấu tường chịu lực.
• Tiết kiệm vật liệu
• Trọng lượng nhà nhỏ
• Hình thức kiến trúc có thể nhẹ nhàng, bố trí phòng linh hoạt

3.4. Nhược điểm

• Thi công phức tạp
• Giá thành khung đắt

3.5. Phạm vi áp dụng

Áp dụng cho các nhà ở cao tầng từ 7-8 tầng trở lên, nhà công cộng và công nghiệp ít tầng cần không gian rộng; các không gian to nhỏ khác nhau cần bố trí xen kẽ; các công trình chịu tải trọng động hoặc tải trọng tĩnh quá lớn như nhà máy, nhà kho hay cần vượt các khẩu độ lớn.

3.6. Có mấy loại khung chịu lực?

• Khung chịu lực có thể làm kiểu toàn khối hoặc lắp ghép.
• Dựa vào điều kiện làm việc của dầm khung chia khung chịu lực làm 2 loại:
• Khung chịu lực hoàn toàn (khung tròn). Trong khung chịu lực không hoàn toàn lại có 2 loại nhỏ gồm: Khung chịu lực ngang và Khung chịu lực dọc.

• Khung chịu lực không hoàn toàn (khung khuyết).

3.6.1. KHUNG CHỊU LỰC HOÀN TOÀN (KHUNG TRÒN)

Khung chịu lực hoàn toàn là gì?

Khung chịu lực hoàn toàn của nhà ở là kết cấu chịu lực chủ yếu sử dụng dầm và cột. Tường chỉ đơn thuần là kết cấu bao che (tường tự treo, tường tự mang).

Cấu tạo khung chịu lực hoàn toàn

• Vật liệu cấu tạo khung chịu lực hoàn toàn thường làm bằng bê tông cốt thép, thép hay gỗ.
• Khi nhà có kết cấu hệ khung chịu lực hoàn toàn (khung tròn) thì tường chỉ có nhiệm vụ ngăn, bao che. Vì thế chúng thường dùng vật liệu nhẹ, ổn định, có độ bền thấp.

Khuyết điểm và phạm vi áp dụng

Trừ kết cấu khung chịu lực hoàn toàn bằng gỗ, kết cấu khung chịu lực bằng bê tông cốt thép hay thép ít dùng trong các nhà dân dụng bình thường. Nó chủ yếu áp dụng cho nhà công cộng hoặc các tòa nhà cao tầng vì tốn nhiều xi măng và sắt thép.

3.6.2. KHUNG CHỊU LỰC KHÔNG HOÀN TOÀN (KHUNG KHUYẾT)

Kết cấu khung chịu lực không hoàn toàn là gì?

Kết cấu khung chịu lực không hoàn toàn lợi dụng tường ngoài để chịu lực có thể dùng tường trong hoặc cột làm kết cấu chịu lực.

Khuyết điểm

• Giúp việc thiết kế mặt bằng tương đối linh hoạt nhưng liên kết giữa tường và dầm phức tạp.
• Tường và cột lún không đều ở những nơi đất yếu, ảnh hưởng đến chất lượng công trình.

Phạm vi áp dụng

Kết cấu nhà bằng khung chịu lực không hoàn toàn có thể áp dụng thi công các ngôi nhà có không gian tương đối rộng hoặc phân chia bố cục không theo quy cách nhất định nào để chia sàn và mái.

3.6.3. KẾT CẤU KHUNG NGANG CHỊU LỰC

Kết cấu khung ngang chịu lực là gì?

Kết cấu khung ngang chịu lực là loại khung mà dầm chính của nó nằm trên khung ngang của ngôi nhà.

Cấu tạo

Nhịp, khẩu độ của kết cấu khung ngang nhà dân dụng thường có kích thước từ 6-9m. Bước khung các nhà bê tông cốt thép phổ biến từ 3.6 - 6m.

Có mấy loại kết cấu khung ngang chịu lực?

Dựa vào tính chất mối liên kết giữa dầm chính với cột, giữa cột với móng mà phân làm khung cứng và khung khớp.

• Khung cứng dùng cho nhà xây trên đất đồng nhất lún đều, nhà chịu tải trọng lớn và nhà cao tầng.
• Khung khớp dùng cho nhà xây trên đất không đồng nhất có độ lún không đều.

Ưu điểm và phạm vi áp dụng

• Kết cấu khung ngang chịu lực có độ cứng chung lớn nên phù hợp dùng thi công nhà khung nhiều tầng, các xưởng sản xuất một tầng một nhịp hay nhiều nhịp.
• Kết cấu khung ngang cũng dùng khi thi công hành lang hoặc lô gia kiểu công xon do dầm mút thừa đỡ.

3.6.4. KẾT CẤU KHUNG DỌC CHỊU LỰC

Kết cấu khung dọc chịu lực là gì?

Khung dọc chịu lực là kết cấu nhà dân dụng mà dầm chính của nó chạy dọc theo chiều dài ngôi nhà.

Nhược điểm

Kết cấu khung dọc chịu lực có độ cứng nhà kém hơn, đặc biệt là ở phương ngang.

Ưu điểm

• Ít tốn vật liệu
• Dễ dàng cấu tạo ô văng và ban công
• Dễ dàng bố trí phòng ốc linh hoạt, đa dạng
• Dễ dàng đặt đường ống xuyên qua sàn

Phạm vi áp dụng

Kết cấu khung dọc chịu lực thường dùng thi công các loại nhà có khẩu độ hẹp hơn 6m. Nó cũng dùng phổ biến trong các nhà khung panen lắp ghép hai khẩu độ với lưới cột 6x6m như trường học, bệnh viện hay nhà ở cao dưới 5 tầng.

Giải pháp tăng độ cứng ngang cho nhà có kết cấu khung dọc chịu lực

Làm thêm dầm phụ hoặc lợi dụng sống đứng của panen liên kết chặt chẽ với dầm và cột.

Có mấy loại kết cấu khung dọc chịu lực?

Tùy theo mối liên hệ giữa dầm chính với cột, cột với móng để phân loại khung dọc chịu lực thành khung cứng và khung khớp.

IV - Ưu nhược điểm của kết cấu không gian chịu lực và phạm vi áp dụng

Ảnh minh họa kết cấu không gian chịu lực

4.1. Kết cấu không gian chịu lực là gì?

Kết cấu không gian chịu lực là hệ thống kết cấu làm việc trong nhiều mặt phẳng (cả không gian ba chiều). Các bộ phận kết cấu chịu lực đều truyền lực cho nhau, hỗ trợ nhau theo hai phương thẳng góc.

4.2. Ưu điểm

• Sự làm việc của kết cấu hợp lý
• Hình thức kết cấu nhẹ nhàng và ít tốn vật liệu
• Kết cấu ngang trong kết cấu không gian có thể chỉ cần độ cao bằng khoảng 1/20 - 1/30 khẩu độ, giảm 1/2 - 1/3 không gian kết cấu bình thường.
• Kết cấu rất chắc, khỏe, có thể vượt khẩu độ lớn

4.3. Nhược điểm

Thi công và cấu tạo phức tạp

4.4. Phạm vi áp dụng

Kết cấu không gian chịu lực hiện là giải pháp kinh tế nhất cho các không gian nhịp lớn quá 30m. Vì thế, nó dùng trong thi công các loại nhà công cộng và công nghiệp có không gian rộng như nhà công nghiệp, rạp hát, nhà thi đấu, bể bơi có mái…

4.5. Kết cấu không gian chịu lực có mấy loại?

Có 6 loại kết cấu không gian chịu lực gồm:

• Vỏ mỏng
• Khung không gian hệ lưới thanh không gian.
• Kết cấu gấp nếp
• Kết cấu hỗn hợp
• Kết cấu khí căng
• Vòm bán cầu
• Kết cấu dây treo

V - Tiểu kết

Hy vọng với những kiến thức Kiến trúc VietAS vừa chia sẻ sẽ giúp ích cho các sinh viên ngành kiến trúc, xây dựng, thợ thi công và cả các chủ đầu tư muốn tìm hiểu về ưu - nhược điểm của các kiểu kết cấu nhà dân dụng để có công trình thật kiên cố và xinh đẹp.

Kiến trúc VietAS

(Tham khảo sách của GS.TS Nguyễn Đức Thiềm - GS.TS Nguyễn Mạnh Thu)

Xem thêm: 

• 20 mẫu thiết kế biệt thự 2 tầng mái lệch đẹp nhất Việt Nam hiện nay
• 10 mẫu biệt thự 2 tầng mái thái ở nông thôn đẹp nhất, cho căn nhà hoàn hảo