Nhà công nghiệp một tầng là loại hình chiếm tỷ trọng lớn nhất trong lĩnh vực xây dựng bằng kết cấu thép ở Việt Nam. Kiểu nhà này thường được sử dụng cho các xưởng sản xuất, xí nghiệp, nhà kho công nghiệp dùng trong phân phối, bán lẻ và giải trí. Kích cỡ thay đổi từ các xưởng nhỏ chỉ vài trăm mét vuông đến các kho phân phối lớn bao phủ trên một diện tích cả trăm ngàn mét vuông.
Bài viết này đề cập cụ thể đến các tòa nhà công nghiệp một tầng. Các tòa nhà một tầng trong các lĩnh vực khác được đề cập trong các bài viết khác, ví dụ: bán lẻ và giải trí.
CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA NHÀ XƯỞNG KHUNG THÉP
Tất cả các nhà đầu tư thường sử dụng các nhà xưởng cho một mục đích nhất định: để phục vụ sản xuất, đầu tư xây dựng để cho thuê hay để bán. Mặc dù các nhà xưởng công nghiệp là một trong số những dạng xây dựng phức tạp, nhưng có một số tiêu chí mà chủ đầu tư cần xem xét để tối đa giá trị mà nó mang lại. Các đặc trưng của việc xây dựng nhà xưởng bằng khung thép sẽ đáp ứng được những yêu cầu trong hoạt động kinh doanh và sử dụng nhà xưởng.
Tốc độ xây dựng
Lợi tức đầu tư ban đầu đặc biệt quan trọng đối với các công ty bán lẻ và logistics và do đó tốc độ xây dựng là rất quan trọng. Điều này có thể ảnh hưởng đến thiết kế theo nhiều cách, ảnh hưởng có lẽ không rõ ràng ngay lập tức. Ví dụ, sản xuất và lắp ghép các cấu kiện thiết kế có thể diễn ra song song chứ không phải là xây dựng tuần tự.
Các cấu kiện thép kết cấu được chế tạo từ nhà máy; bất kỳ lớp phủ bảo vệ nào được yêu cầu có thể được áp dụng ở giai đoạn này. Hoạt động của công trình chủ yếu là hoạt động lắp ráp, kết hợp các bộ phận kết cấu thép, dẫn đến thời gian xây dựng được rút ngắn. Việc xây dựng không bị ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết, cho phép công trình đưa vào hoạt động sớm để bắt đầu khai thác.
Lắp Dựng Nhà Xưởng Công Nghiệp 1 Tầng
Linh hoạt và khả năng thích ứng
Ngày nay, những thay đổi trong hoạt động sản xuất kinh doanh diễn ra ở khắp nơi. Với tiến bộ đáng kể trong các hoạt động xây dựng, việc thay đổi công năng sử dụng, mở rộng cơ sở trở nên dễ dàng. Hệ kết cấu vượt nhịp lớn hơn và giảm số lượng cột trở nên dễ dàng và hiệu quả với việc xây dựng bằng thép, tạo cơ hội tối đa cho tòa nhà có khả năng thích nghi hiệu quả.
Các tòa nhà bằng kết cấu thép có thể dễ dàng sửa đổi, tăng cường và mở rộng. Cơ sở để mở rộng cơ cấu tại một số giai đoạn trong tương lai có thể được kết hợp vào thiết kế ban đầu và chi tiết xây dựng. Kiến trúc bên ngoài có thể được nâng cấp hoặc sửa đổi. Chủ sở hữu/người sử dụng tương lai với các yêu cầu khác nhau có thể dễ dàng thích ứng với một tòa nhà bằng thép theo yêu cầu của họ.
Nhà Xưởng Thép Tiền Chế Hiện Đại
Tại một số thời điểm nào đó chủ đầu tư có thể muốn bán tòa nhà cho một tổ chức đầu tư khác. Để tạo điều kiện thuận lợi cho lựa chọn này, các tiêu chuẩn cơ bản như chiều cao tối thiểu và các tải trọng tính toán có thể được xác định để cung cấp tính linh hoạt cho những người sử dụng trong tương lai.
Phương pháp thiết kế kết cấu thép hiệu quả
Kết cấu thép cho phép vượt nhịp lớn với chiều cao tầng nhỏ. Giải pháp xây dựng nhà xưởng điển hình với vỏ bọc bên ngoài cách nhiệt được chống đỡ bởi các cấu kiện thép là một giải pháp được phát triển rất tốt, tối ưu hóa trong nhiều năm, dẫn đến giải pháp hiệu quả về mặt cấu trúc và hiệu quả chi phí.
Đối với mái dốc hoặc mái phẳng nhịp ngắn, chiều cao dầm mái có thể thấp đến 1/40 khoảng cách giữa các cột. Nếu hệ cột được bố trí cho kết cấu nhiều nhịp, chúng có thể được chọn là các cấu kiện có tiết diện nhỏ, hoặc hệ cột được bố trí ở các khung thứ hai hoặc thứ ba, tối đa hóa không gian sử dụng và vô cùng linh hoạt trong bố trí nội thất. Để thiết kế nhà xưởng tốt nhất bạn cần phải có đơn vị tư vấn có đội ngũ kiến trúc sư và kỹ sư giỏi chuyên ngành kết cấu thép.
Tính bền vững
Chi phí năng lượng và giảm thiểu lượng khí thải carbon đang ngày càng trở nên quan trọng và tính bền vững bây giờ là vấn đề then chốt trong quá trình lập dự án. Trong tương lai, rất có thể là việc lập kế hoạch sẽ dễ dàng hơn với các giải pháp bền vững, thân thiện với môi trường. Nhiều khách hàng, khách hàng tiềm năng và người sử dụng có các chính sách bền vững mà theo đó các hoạt động của họ được giám sát bởi các cổ đông và công chúng.
Thép là vật liệu tái chế vô hạn mà không mất chất lượng hay sức mạnh. Các bộ phận kết cấu thép được chế tạo trong nhà máy dưới điều kiện kiểm soát với lượng chất thải tối thiểu. Do hoạt động xây dựng chủ yếu được lắp ráp nên ít khi có sự lãng phí thời gian tại hiện trường.
Các cấu kiện bằng thép, đặc biệt là các cấu trúc tương đối đơn giản thường được sử dụng trong các tòa nhà một tầng, nhà thép tiền chế dân dụng, có thể dễ dàng tháo rời. Các cấu kiện thép có thể được tái sử dụng trong các cấu trúc khác nhau và các cấu trúc tương tự thường được tháo dỡ và sử dụng tại các địa điểm khác. Tái chế và tái sử dụng là những đặc điểm chính của nền kinh tế xanh.
Giá trị kinh tế
Sự thống trị của kết cấu thép trong lĩnh vực nhà xưởng công nghiệp chứng tỏ giá trị kinh tế mà xây dựng bằng thép mang lại. Điều này chủ yếu do việc sử dụng kết cấu khung thép ngày càng hiệu quả bằng cách thiết kế và xây dựng, cải tiến trong lập kế hoạch dự án và quản lý chuỗi cung ứng chủ động bởi các nhà thầu chính. Thông tin về chi phí của công trình kết cấu thép tại đây.
GIẢI PHẪU KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
Các tòa nhà công nghiệp một tầng thường được đáp ứng yêu cầu không gian vực mở rộng, với ít cột kết cấu bên trong, do đó mang lại sự linh hoạt tối đa trong sử dụng và tự do cho các hoạt động liên quan đến việc di chuyển hàng hóa và thiết bị bên trong tòa nhà. Những yêu cầu này thường đạt được bằng cách sử dụng một khung kết cấu thép tương đối nhẹ được bao phủ bởi các tấm lợp bao che. Thiết kế của khung kết cấu và tấm lợp gắn liền với nhau.
Cấu Tạo Nhà Xưởng Công Nghiệp 1 Tầng
Về cơ bản nhà công nghiệp một tầng có ba lớp cấu trúc như sau:
Khung thép chính: bao gồm hệ cột, kèo và giằng.
Các cấu kiện thứ cấp: bao gồm hệ xà gồ cho tường và mái:
- Để hỗ trợ cho các tấm lợp.
- Chuyển tải trọng từ tấm lợp sang khung thép chính.
Tấm lợp mái và tường bao gồm một số hoặc tất cả các điều sau đây:
- Chuyển tải trọng đến cấu kiện thép thứ cấp.
- Cách nhiệt, cách âm giữa bên ngoài và bên trong công trình.
- Ngăn chặn sự lan truyền lửa.
- Tạo một hệ khép kín ngăn cách với môi trường bên ngoài.
- Cung cấp thông gió cho tòa nhà.
Lớp bao che bên ngoài được kết hợp các thành phần phụ trợ như cửa sổ, trần nhà, lỗ thông gió, máng xối, cửa trời nhà công nghiệp.
Trong hầu hết các trường hợp, cả chiều dài và chiều rộng của công trình lớn hơn nhiều so với chiều cao của tòa nhà. Hệ thống một nhịp hay nhiều nhịp có thể được sử dụng tùy thuộc vào kích thước chung của tòa nhà.
Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp như thế nào?
Có hai lựa chọn khung chính cho các tòa nhà công nghiệp một tầng:
Khung Kèo dạng zamil
Đại đa số các tòa nhà một tầng, khung bằng thép là dạng khung kèo dạng zamil. Chúng được sử dụng rộng rãi lần đầu tiên vào những năm 1960. Trong những năm 1970 và đầu những năm 1980, chúng đã phát triển nhanh chóng để trở thành hình thức chiếm ưu thế trong xây dựng nhà công nghiệp một tầng. Sử dụng phương pháp thiết kế đàn hồi dẻo lần đầu tiên được phát triển tại Đại học Cambridge, giúp tận dụng được khả năng chịu lực của vật liệu, mang lại nhiều ưu điểm trong thiết kế, nhờ đó các khung kèo có nhịp lên đến 50m vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Khung Zamil Nhà Thép Công Nghiệp 1 Tầng
Khung kèo dạng zamil thông thường sử dụng kết cấu dầm và cột từ thép tấm tổ hợp hàn tạo thành tiết diện chữ I, thép hình cán nguội cũng có thể thích hợp cho một số cấu trúc khung nhỏ. Dạng khung kèo dạng zamil có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, với mái phẳng hoặc dốc.
Hệ Giàn
Một lựa chọn khác khung kèo dạng zamil là hệ giàn thép. Khung dạng giàn nói chung đắt hơn khung dạng zamil cho các ứng dụng thông thường với hệ nhịp không quá 50m. Tuy nhiên, đối với một số ứng dụng nhất định, chúng sẽ là giải pháp khung tốt nhất, chẳng hạn như hệ khung vượt nhịp lớn hơn 50m, dành cho các cơ sở sản xuất cần hệ thống máy móc thiết bị nặng treo trên khu vực mái nhà được liên kết với hệ khung kèo, hoặc những công trình mà độ võng là tiêu chí đánh giá đặc biệt quan trọng.
Hệ giàn là một tập hợp bởi hệ thống thép hình được liên kết hàn hoặc bulong với nhau để tạo nên một khung kèo với các ô lưới tạo bởi các cấu kiện thành phần. Các thành phần bên trong có thể là thép góc, thép ống hay thép hộp phụ thuộc vào tải trọng thiết kế, yêu cầu về tạo hình và chế tạo. Hệ giàn thường bị mất ổn định ngoài mặt phẳng khung, chính vì thế ta cần bổ sung hệ giằng nhằm tăng tính ổn định cho nó. Là một giải pháp thay thế, các giàn ba chiều (giàn không gian) được tạo ra nhằm tối ưu hóa trong thiết kế và sử dụng. Giàn không gian mang lại nhiều lợi ích trong chi phí về tiêu hao vật liệu, tạo vẻ đẹp trong kiến trúc công trình và sự đa dạng hóa trong công năng sử dụng.
Hệ Giàn Nhà Công Nghiệp 1 Tầng
Hệ giàn thường có chiều cao lớn. Độ rộng của các khung kèo bằng giàn giúp tăng kích thước của mặt tiền công trình, nhưng cũng cung cấp không gian hữu ích cho các hệ thống kỹ thuật được đặt phía dưới tấm lợp mái, đi xuyên qua các khung giàn như hệ thống điện, hệ thống PCCC…
Tổng trọng lượng của một cấu trúc mái trên mỗi đơn vị diện tích nói chung ít hơn so với kết cấu dầm thông thường, nhưng chi phí chế tạo lại cao hơn.
Chọn hệ thống bao che như thế nào?
Tất cả các công trình, phải tạo ra một môi trường làm việc an toàn, được kiểm soát, bảo vệ khỏi ảnh hưởng của tác động thời tiết. Môi trường bên trong của công trình phụ thuộc vào mục đích sử dụng chủ đầu tư và điều này sẽ xác định các yêu cầu cụ thể cho hệ bao che công trình.
Tạo ra và duy trì một môi trường nội bộ được kiểm soát là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp của các dịch vụ cơ khí và điện tử để làm mát công trình và một hệ bao che được thiết kế tối ưu nhất để điều chỉnh lượng nhiệt độ này.
Vỏ Bao Che Nhà Công Nghiệp Một Tầng
Ngoài việc hình thành vỏ bọc tòa nhà, mái và tường bao che cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng kết cấu của tòa nhà, bằng cách hạn chế đến khối lượng kết cấu thép thứ cấp ( xà gồ vách, xà gồ mái ).
Các loại phổ biến nhất của lớp bao che được sử dụng trong các tòa nhà công nghiệp một tầng là hệ thống tole sóng mạ màu một lớp, tole mạ màu 2 lớp với hệ thống cách nhiệt như tole PU, tole EPS.
Chọn hệ sàn như thế nào?
Trong hầu hết các trường hợp, sàn của các tòa nhà công nghiệp một tầng được sử dụng cho xe cộ, máy móc hạng nặng và hệ thống kệ. Chúng được thiết kế để hỗ trợ tải nặng và có bề mặt bằng phẳng. Trong thiết kế cần chú ý đến tải trọng tập trung do xe cộ, máy móc, kệ và container, tùy thuộc từng ứng dụng và bố trí cục bộ máy móc hạng nặng mà các thiết kế phù hợp được đưa ra. Hầu hết các tòa nhà công nghiệp đều có sàn bê tông với độ dày tối thiểu là 100mm – 150mm.
Khu Vực Văn Phòng
Trong hầu hết các nhà xưởng sẽ có các cụm văn phòng kết hợp. Cấu trúc thông thường là hai tầng cao, được bố trí bên trong một góc của nhà xưởng, hoặc gắn với mặt tiền phía trước hay bên cạnh thuộc khu vực bên ngoài của công trình. Khu vực văn phòng thường chiếm khoảng 5% tổng diện tích, nhưng phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của chủ đầu tư.
Hầu hết các văn phòng được kết hợp trong các tòa nhà công nghiệp được thiết kế để phù hợp với các tiêu chuẩn quy định thông thường. Hệ bao che có thể là tường xây gạch chứ không phải là hệ thống tole lợp thông thường.
Văn Phòng Ngoài Nhà Xưởng
Ở các khu vực văn phòng đa tầng, hệ sàn tầng thường là các tấm sàn composite đổ tại chỗ hoặc các khối đúc sẵn. Việc lựa chọn thường phụ thuộc vào các yêu cầu của chủ đầu tư và quy trình xây dựng do nhà thầu chính lựa chọn.
Mặc dù diện tích văn phòng thường nhỏ hơn rất nhiều so với phần còn lại của công trình, việc xây dựng của nó liên quan đến nhiều ngành nghề hơn và do đó thường là khu vực quan trọng nhất xét về phương án xây dựng tổng thể.
Tầng Lửng
Tầng lửng trong các tòa nhà công nghiệp một tầng bổ sung tính linh hoạt của việc cung cấp thêm không gian sàn mà không mở rộng diện tích chung của tòa nhà. Chúng có thể là một phần của một công trình xây dựng mới, hoặc như là một nâng cấp dựa trên cấu trúc hiện hữu. Tầng lửng thường là các cấu kiện khung thép riêng biệt được đặt trực tiếp từ mặt sàn bê tông và gắn với khung kết cấu chính của công trình.
Tầng Lửng Nhà Công Nghiệp Một Tầng
Tuy nhiên, trong các tòa nhà công nghiệp có thể là yêu cầu không gian làm việc liên tục được cung cấp trên toàn bộ diện tích mặt đất. Trong những trường hợp này, cấu trúc tầng lửng có thể được nâng đỡ trực tiếp từ các thành phần từ hệ kèo khung chính, do đó sẽ tạo ra một khu vực không bị cản trở bên dưới.