Giải pháp lắp đặt hệ tường kính công trình siêu cao tầng tại Việt Nam

105 S¬ 28 - 2017 Giải pháp lắp đặt hệ tường kính công trình siêu cao tầng tại Việt Nam Solutions for installing the glass curtain wall system of skyscrapers in Vietnam Nguyễn Văn Đức, Trương Kỳ Khôi Tóm tắt Phần vỏ tòa nhà không những ảnh hưởng đến hình dáng bên ngoài mà còn ảnh hưởng đến độ bền vững của công trình, khả năng sử dụng cũng như an toàn tính mạng và tài sản của những người sử dụng. Bài báo giới thiệu các giải pháp lắp đặt hệ kết cấu tường kính bao che mặt ngoài các công trình nhà siêu cao tầng tại Việt Nam. Từ khóa: Công nghệ xây dựng, nhà siêu cao tầng, kết cấu bao che, hệ tường kính Abstract Shell structure not only affects the appearance, but also affects the durability of the building, its usability, as well as the safety of user’s life and property. This paper introduces the solutions for installing the glass curtain wall system of skyscrapers in Vietnam. Keywords: Construction technology, skyscrapers, cover structure, glass curtain wall system ThS. Nguyễn Văn Đức Khoa Xây dựng Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: nguyenduc.0680@gmail.com ThS. Trương Kỳ Khôi Khoa Xây dựng Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: truongkhoi.dhkt@gmail.com 1. Tổng quan Cùng với sự phát triển của vật liệu kính, sự phát triển của những vật liệu tạo khung cho kính, những công nghệ thi công lắp kính hiện đại cũng ra đời. Nhiều vật liệu và công nghệ đó đã được ứng dụng thành công vào các công trình tiêu biểu trên thế giới như toà nhà Shanghai Tower, khách sạn Marina Bay Sand - Singapore, tháp Petronas, tháp Durj Dubai,... Ở Việt Nam, do nhiều yếu tố lịch sử để lại nên ngành công nghiệp kính cũng như các hoạt động thi công lắp kính đã không có những bước phát triển kịp thời so với thế giới, ở thời điểm hiện nay vẫn còn một khoảng cách xa so với thế giới. Trước những năm 1990, vật liệu kính được sử dụng trong các công trình xây dựng trong nước vẫn là những vật liệu kính thông thường dùng để lắp vào cửa sổ, cửa đi, các vị trí lấy sáng hay thông khí, với hệ khung chủ yếu là khung gỗ và các phương pháp lắp dựng truyền thống. Từ những năm 1990 đến nay, sự xuất hiện thêm nhiều chủng loại kính cũng như vật liệu tạo khung là tiền đề cho việc ứng dụng nhiều công nghệ thi công lắp kính hiện đại vào Việt Nam. Một số công trình tiêu biểu, ứng dụng công nghệ kính và thi công kính hiện đại những năm gần đây như: tháp Keangnam Landmark (Hà Nội), tháp Bitexco Financial (Sài Gòn) và nhiều công trình khác chủ yếu do nước ngoài thực hiện từ khâu thiết kế đến thi công. Vì vậy, việc nghiên cứu giải pháp lắp đặt hệ tường kính cho các công trình siêu cao tầng là cần thiết. Hình 1. Cấu tạo khung xương trong hệ Stick curtain wall Hình 2. Liên kết đố dọc với hệ kết cấu công trình 106T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG KHOA H“C & C«NG NGHª 2. Các hệ tường kính sử dụng làm kết cấu bao che mặt ngoài công trình siêu cao tầng 2.1. Hệ Stick Curtain Wall Cấu tạo khung xương của hệ Stick luôn gồm các thành phần cơ bản như: đố dọc, đố ngang, neo liên kết. Từng bước, hệ Stick được cải tiến nhiều hơn, lắp đặt cũng dễ dàng hơn với những đố nhôm lớn và chắc chắn hơn, các thanh đố dọc và ngang được thiết kế và cấu tạo đồng nhất đảm bảo vừa vặn và chắc chắn ở những điểm giao nhau, đồng thời được lựa chọn phù hợp với cả độ dày của tấm kính. Vật liệu sử dụng làm khung xương cho hệ Stick cũng phong phú và dễ sử dụng như: các thanh nhôm, hợp kim nhôm hoặc các thanh được làm từ thép có mạ kẽm, thép không rỉ. Khi thiết kế có thể sử dụng thêm đệm cao su tại các vị trí liên kết giữa gối tựa và hệ kết cấu công trình nhằm hình thành liên kết mềm có tác dụng chống chấn động, chống động đất. Đối với các chi tiết chôn sẵn, chi tiết gối tựa, các linh kiện liên kết như bu lông, đinh ốc đều phải dùng thép không rỉ hoặc phải được mạ kẽm. 2.2. Hệ Unitized Curtain Wall Hệ thống mặt dựng Unitized Curtain Wall là một sự cải tiến nhằm khắc phục những nhược điểm của hệ Stick. Về mặt cấu tạo khung xương chịu lực trong hệ Unitized vẫn mang những đặc điểm chung gồm: thanh đố dọc, thanh đố ngang, neo liên kết. Tuy nhiên các thanh đố dọc, đố ngang không được lắp liên tục trong một mặt dựng mà được phân chia theo yêu cầu của thiết kế, lắp ghép với nhau trong nhà máy theo từng đơn vị khung xương (môđun), từng môđun này có cấu tạo rãnh hoặc khớp nối để liên kết với nhau kết hợp với neo vào hệ kết cấu công trình tạo nên khung chịu lực trong hệ Unitized. Cấu tạo khung xương của hệ Unitized có đặc điểm chịu lực tốt, tính toán và thiết kế đơn giản. Khi tính toán và kiểm tra khả năng chịu lực của hệ khung xương, có thể tính toán và kiểm tra độc lập cho môđun điển hình nếu các môđun được neo với hệ kết cấu công trình mà không chịu phụ thuộc vào môđun khác. Tuy nhiên có thể kết hợp các môđun với nhau để giảm số điểm liên kết với hệ kết cấu. Vật liệu sử dụng làm khung xương cho hệ Unitized phức tạp và khó chế tạo hơn hệ Stick bởi đòi hỏi nhiều chi tiết, độ chính xác cao để đảm bảo các môđun có thể lắp vào nhau một cách dễ dàng, chặt chẽ và ổn định. Đối với các chi tiết chôn sẵn, chi tiết gối tựa, các linh kiện liên kết như bu lông, đinh ốc đều phải dùng thép không rỉ hoặc phải được mạ kẽm. 2.3. Hệ Spider Curtain Wall Trong hệ Spider Curtain Wall các tấm kính thông qua các chấu kính được cố định vào các hệ chịu lực như: cố định trực tiếp vào kết cấu công trình, cố định vào các tấm sườn bằng kính, cố định vào hệ giàn không gian bằng kim loại, cố định vào cột thép, cố định vào hệ thanh căng hoặc dây căng. 3. Giải pháp lắp đặt hệ Unitized Curtain Wall 3.1. Trình tự lắp đặt Bài báo chỉ nghiên cứu cho hệ Unitized vì hệ này được sử dụng rộng rãi hơn. Hiện nay tại Việt Nam, hệ Unitized Curtain Wall thường được sử dụng nhiều hơn do nó có các ưu điểm như: các môđun được gia công trong nhà máy nên chất lượng tốt, khả năng áp dụng công nghiệp hoá cao và tiến độ thi công nhanh. Nhược điểm là giá thành vật tư cao hơn, tuy nhiên bù lại bởi tiến độ thi công nhanh. 3.2. Yêu cầu kĩ thuật các công tác lắp dựng a. Công tác chuẩn bị - Công tác chuẩn bị bao gồm: + Chuẩn bị mặt bằng thi công. + Chuẩn bị thiết bị, máy, dụng cụ thi công. + Chuẩn bị vật tư, vật liệu; kế hoạch vận chuyển. + Thiết kế, phê duyệt biện pháp kỹ thuật, tổ chức thi công. + Các công tác chuẩn bị khác. - Công tác chuẩn bị được thực hiện theo quy phạm, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành có liên quan, phù hợp với điều kiện thực tế và yêu cầu công nghệ của công trình cụ thể. - Trước khi thi công, Nhà thầu tường kính làm việc với Chủ đầu tư, TVGS để nhận bàn giao các mốc giới và hiện trạng công trường. Trên cơ sở đó Nhà thầu tường kính khảo sát, kiểm tra lại có đúng thực tế hay không, căn cứ vào số liệu đó để đưa ra BVTC. - Sau khi có số liệu khảo sát công trường và điều kiện thực địa tiến hành lập BVTC chi tiết theo điều kiện thực tế. Bản vẽ thi công và biện pháp thi công của Nhà thầu tường kính được đệ trình lên Chủ đầu tư, Tư vấn thiết kế và giám sát để kiểm tra phê duyệt dùng làm căn cứ pháp lý cho công tác nhập vật tư, thiết bị, gia công lắp đặt tại xưởng và thi công lắp đặt tại hiện trường. b. Công tác trắc đạc - Dung sai của mỗi đường tham chiếu nhỏ hơn 1 mm. Hình 3. Cấu tạo môđun đơn vị, các môđun được lắp với nhau trong hệ Unitized Hình 4. Cấu tạo môđun đơn vị, các môđun được lắp với nhau trong hệ Spider. 107 S¬ 28 - 2017 - Dung sai của mỗi đường lắp đặt nhỏ hơn 2 mm. (Theo tiêu chuẩn BS 952-1:1995). c. Lắp đặt chi tiết liên kết chôn trong kết cấu - Việc lắp dựng liên kết chôn sẵn trong kết cấu nên đi cùng với việc thi công kết cấu. - Việc sản xuất và lắp dựng các chi tiết liên kết chôn trong kết cấu phải đáp ứng lịch trình thi công và đảm bảo không ảnh hưởng đến tiến trình xây dựng kết cấu. - Các chi tiết liên kết chôn sẵn phải được lắp dựng theo đúng vị trí phác thảo của nó. - Các chi tiết liên kết phải gắn chắc chắn vào khuôn kết cấu, đảm bảo rằng các liên kết này không dịch chuyển được sau khi đổ bê tông. - Cần có một quan sát viên giám sát việc đổ bê tông, từ đó các vấn đề phát sinh nếu có sẽ được giải quyết sớm. - Các nhân viên xây dựng cần kiểm tra chặt chẽ các chi tiết liên kết chôn trong kết cấu sau khi mỗi tầng được hoàn thiện và điền đầy đủ vào bảng kiểm tra vị trí lắp dựng các chi tiết liên kết đó. - Dung sai lắp đặt của chi tiết liên kết so với vị trí thiết kế là 20 mm. d. Tổ hợp vận chuyển tấm tường ra công trường và bố trí trên mặt bằng thi công - Các tấm kính hoặc panel kính được lắp ráp và chế tạo tại nhà máy sẽ được đóng thùng tuần tự theo yêu cầu để dễ dàng lắp đặt tại công trình. Khoảng 4-5 tấm kính đóng vào một thùng gỗ chuyên dụng phù hợp với khuôn và tấm kính. Kích cỡ môđun phải hợp với kích thước của các pallet để thuận tiện cho công tác nâng hàng. Các lô hàng được đánh số, nhãn mác để phù hợp với vị trí lắp đặt tại công trình. - Các lô hàng được chở đến công trường bằng xe chuyên dụng (thường là xe tải kết hợp cần trục tự hành). - Khi vận chuyển tới công trường các sản phẩm tường kính sẽ được kiểm tra lại một lần nữa tại kho chứa công trình. - Sử dụng xe nâng để bốc xếp và toàn bộ các tấm giá đỡ được chuyển vào vị trí định sẵn để chờ cho lần chuyển tiếp. - Sử dụng cả cần cẩu tháp và thang máy (vận thăng) để nâng các tấm môđun đến dưới tầng 40. Thang máy cho cả người và hàng hóa cần rộng hơn 1800 mm. - Để đảm bảo an toàn, chỉ sử dụng thang máy để nâng các tấm môđun lên các tầng cao hơn 40. - Trong khu vực cần lắp dựng, các giá đỡ thép dùng để đỡ vật liệu cần phải chuẩn bị trước, toàn bộ tấm tường kính được đưa đến vị trí của nó, nhân viên cần phải hướng dẫn, chỉnh toàn bộ các môđun hướng về vị trí, sau đó hạ xuống giá đỡ bằng thép (bục đỡ). - Sau khi vào đến sàn, nhân viên sẽ dỡ móc cẩu ra và vận chuyển các môđun vào nơi quy định. e. Các bước công việc lắp đặt gối tựa - Lắp đặt các đường thép sử dụng cho việc định vị gối tựa - Lắp đặt gối tựa tham chiếu Hình 5. Trình tự các công tác lắp dựng hệ tường kính Unitized Curtain Wall (xem tiếp trang 136)