Tổng quan về nhà thép tiền chế
Nhà tiền chế (Pre-Engineered Buildings) hay còn gọi là nhà thép tiền chế là loại hình nhà thường thấy trong xây dựng công nghiệp bắt nguồn từ Mỹ khoảng nửa cuối những năm 70 thế kỷ 20. Nhà tiền chế được lắp dựng một cách đồng bộ dựa trên các kết cấu thép được thiết kế, tổ hợp và gia công sẵn theo bản thiết kế chỉ định sẵn từ trong nhà máy. Sau đó những cấu kiện thành phẩm đó mới được vận chuyển đến công trường để lắp dựng.
Về mặt hình thức nhà thép tiền chế hay nhà lắp ghép đều được tạo thành giống với trò chơi xếp hình dành cho trẻ em. Các cấu kiện (cột, giằng, dầm…) được chế tạo sẵn giống như các mảnh ghép trong trò chơi đó, sau đó thì được lắp ghép lại thành nhà thép tiền chế giống như một hình được ghép hoàn chỉnh.
Cấu trúc và thành phần cấu tạo nhà thép tiền chế:
1. Kết cấu chính:
Là hệ thống kết cấu chịu lực của nhà tiền chế bao gồm móng, dầm móng, kết cấu mang lực mái, dầm cầu chạy, hệ khung chống gió, hệ giằng, và cột, kèo hình chữ “I” dùng để làm khung chính.
Hệ kết cấu này được phân thành:
- Kết cấu chịu lực theo phương đứng: tường, cửa đi, cửa sổ và cửa mái đứng…
- Kết cấu chịu lực theo phương ngang: mái, cửa mái nằm ngang…
- Kết cấu chính nhận tải trọng của toàn bộ ngôi nhà và truyền xuống mặt đất:
- Tải trọng cố định: toàn bộ ngôi nhà và các trang thiết bị được bố trí cố định như cầu trục trên mái hoặc máy móc trên sàn.
- Tải trọng không cố định: như con người, phương tiện vận tải, hàng hóa, áp lực gió…
2. Kết cấu phụ:
Vách ngăn, hệ khung đỡ vách ngăn, hệ sàn công tác, cầu thang và xà gồ mái, xà gồ tường hình chữ “C” và “Z”.
3. Kết cấu bao che và tạo hình:
Được lắp dựng bằng tôn mái và tôn tường. Kết cấu này nhằm giới hạn không gian nhà và bảo vệ ngôi nhà và tất cả những thứ được chứa trong ngôi nhà khỏi tác động của thời tiết và môi trường. Ngoài ra, kết cấu này còn giúp cho ngôi nhà thêm phần thẩm mỹ.
Hệ kết cấu này được phân thành:
- Kết cấu chịu lực theo phương đứng: tường, cửa đi, cửa sổ và cửa mái đứng…
- Kết cấu chịu lực theo phương ngang: mái, cửa mái nằm ngang…
- Kết cấu chính nhận tải trọng của toàn bộ ngôi nhà và truyền xuống mặt đất:
- Tải trọng cố định: toàn bộ ngôi nhà và các trang thiết bị được bố trí cố định như cầu trục trên mái hoặc máy móc trên sàn.
- Tải trọng không cố định: như con người, phương tiện vận tải, hàng hóa, áp lực gió…2. Kết cấu phụ:
Công ty Cổ phần Kết cấu thép và Cơ khí Đông Á luôn luôn chú trọng trong việc áp dụng chặt chẽ quy trình xây dựng nhà thép tiền chế vào thực tiễn. Việc áp dụng đúng quy trình giúp đảm bảo chất lượng, tiến độ và giá thành của công trình.
Quy trình xây dựng nhà thép tiền chế có 3 công đoạn chính:
1. Thiết kế
– Thiết kế bản vẽ kiến trúc: trình bày các giải pháp thiết kế, phân tích đánh giá và tư vấn chọn phương án tối ưu nhất về giá cả đối với nhu cầu của chủ đầu tư. Sau đó, hoàn thiện phương án thiết kế kiến trúc, kết cấu, vật liệu và thể hiện ý đồ trên các bản vẽ phối cảnh, mặt đứng, mặt bằng, mặt cắt.
– Thiết kế bản vẽ gia công: một khi bản vẽ kiến trúc được phê duyệt thì bản vẽ gia công sẽ thể hiện chi tiết và đánh mã số rõ ràng cho cấu kiện trên bản vẽ. Bản vẽ thể hiện sai sẽ dẫn đến những sai phạm cực kỳ nghiêm trọng ảnh hưởng đến chất lượng công trình.
2. Gia công
Quy trình gia công bao gồm các công đoạn sau:
3. Lắp dựng
Yêu cầu:
Kỹ sư phải đọc hiểu sơ đồ bố trí chi tiết từng cấu kiện và thứ tự lắp dựng trong bản vẽ lắp dựng để bảo đảm chất lượng và an toàn cho công trình. Giai đoạn này được tiến hành với sự hỗ trợ đắc lực từ máy cẩu để đưa các cấu kiện lên cao.
Các giai đoạn chính trong quy trình lắp dựng:
• Khảo sát, kiểm tra, lập kế hoạch cho công tác chuẩn bị, trang thiết bị, giao nhận và bảo quản vật tư tại công trường.
• Lập kế hoạch giám sát, kiểm tra và đôn đốc.
• Lắp cột gian khóa cứng.
• Lắp đặt dầm kèo.
• Lắp khung kèo, xà gồ, chống xà gồ, kèo đầu hồi.
• Kéo tôn và lợp mái.
• Lắp đặt xà gồ vách, tôn vách, máng xối, ống xối.
• Lắp cửa và phụ kiện khác.
• Tiến hành kiểm tra và đánh giá chất lượng
Những ưu điểm của khung nhà thép tiền chế
- Nhà thép tiền chế có rất nhiều ưu điểm và nó khắc phục hầu hết được những nhược điểm cũng như các điều kiện mà khung bê tông cốt thép không thể có được, dưới đây là một số ưu điểm của khung nhà thép tiền chế:
- Tối ưu khả năng chịu lực của cấu kiện: Khung thép tiền chế được tính toán rất kỹ càng và hầu hết theo tiêu chuẩn của Mỹ. Những bộ phận chịu lực ít được giảm thép đến tối đa làm cho khung nhẹ hơn và tiết kiệm vật liệu một cách triệt để.
- Thi công công trình với quy mô lớn: Khung thép tiền chế có thể được sử dụng với công trình có chiều cao tới 30m (tính đến mép dưới mái) cho nhà có chiều rộng tới 60m. Việc sử dụng cho các công trình với quy mô lớn sẽ tiết kiệm rất nhiều so với sử dụng khung bê tông cốt thép (có thể lên tới 35% giá thành)
- Khung thép tiền chế khả năng vượt những nhịp lớn: Có thể vượt nhịp tối đa 90m với khung loại 1 nhịp và tối đa 70m với mỗi modul trong nhịp – với số module lên tới 4 (tổng cộng 280m). Điều mà khung bê tông cốt thép không thể làm được hoặc có làm được thì cũng cực kỳ khó khăn.
- Thi công nhanh: Việc chế tạo các chi tiết kết cấu sẵn tại nhà xưởng và chỉ đem lắp ghép sẽ đẩy nhanh tiến độ thi công cũng như chất lượng công trình. Giảm thiểu các ảnh hưởng của thời tiết lên quá trình xây dựng.
- Tiết kiệm chi phí: Thực ra giá thành của khung nhà thép tiền chế rất đắt nhưng lại tiết kiệm được chi phí do giảm thiểu thời gian thi công, nhanh chóng đưa công trình vào hoạt động. Giảm chi phí nhân công xây dựng và quản lý dự án… dẫn đên tiết kiệm rất lớn chi phí cho dự án.
So sánh nhà thép tiền chế với nhà thép truyền thống:
|
NHÀ TIỀN CHẾ |
NHÀ THÉP TRUYỀN THỐNG |
| Giá cả |
Thấp hơn 30% cho mỗi m2 so với nhà thép truyền thống |
Cao hơn 30% cho mỗi m2 so với nhà tiền chế |
| Thời gian bàn giao, nghiệm thu |
Bàn giao và nghiệm thu sau khi ký hợp đồng khoảng từ 6 đến 8 tuần |
Bàn giao và nghiệm thu sau khi ký hợp đồng khoảng từ 20 đến 26 tuần |
| Bảo trì |
Do cấu trúc nhẹ nhàng và linh hoạt nên nhà tiền chế rất dễ bảo trì và chi phí bảo trì khá thấp. Nhà tiền chế sẽ không bị bám hút bụi bẩn và các chất gây độc hại, đó giống như khả năng tự làm sạch. Thực tế, ngôi nhà và giàn khung kết cấu hầu như có chi phí bảo trì bằng 0 |
Do sức nặng và sự kiên cố trong cấu trúcnên sẽ gặp nhiều khó khăn khi bảo trì. Chi phí cho việc nâng cấp cũng cao hơn rất nhiều, nhất là bên ngoài của ngôi nhà |
| Chi phí vận hành |
Chi phí thấp hơn cho việc thắp sáng, đốt nóng và tiêu thụ điện năng vì có tấm cách nhiệt điện |
Chi phí cao hơn cho việc thắp sáng, đốt nóng và tiêu thụ điện năng |
| Khả năng điều hòa nhiệt độ |
Bao phủ bởi vật liệu cách nhiệt nên nhà tiền chế sẽ mát hơn vào mùa hè và ấm hơn vào mùa đông |
Nhà thép truyền thống hút nhiệt rất mạnh, trong điều kiện nhiệt độ thời tiết nóng bức sẽ tạo ra một lò hơi ảo rất nóng bức ảnh hưởng đến điều kiện và hoạt động sản xuất |
| Khả năng mở rộng, nâng cấp |
Trong tương lai có thể mở rộng và nâng cấp một cách đơn giản, dễ dàng với chi phí phù hợp |
Sẽ khó mở rộng hơn trong tương lai, và nếu cố gắng làm thì giá cả sẽ đắt hơn nhiều hơn so với nhà tiền chế |
| Độ an toàn và vai trò trách nhiệm |
Xây dựng và chịu trách nhiệm chỉ bởi một nhà cung cấp bao gồm cả trách nhiệm pháp lý trong thiết kế |
Nhiều bên liên quan có thể dẫn đến câu hỏi ai là người chịu trách nhiệm cho những sai phạm |
| Nền móng |
Thiết kế đơn giản, dễ dàng lắp đặt và tương đối nhẹ |
Yêu cầu nền móng nặng, mặt bằng rộng rãi |
| Phụ kiện |
Thiết kế để phù hợp với những thành phần được chuẩn hóa và có thể thay đổi được |
Mỗi dự án yêu cầu một thiết kế đặc trưng cho các phụ kiện và tài nguyên |
Do những ưu điểm kể trên của nhà tiền chế nên kiểu nhà này được ứng dụng rộng rãi và đa dạng ở nhiều loại công trình khác nhau, từ nhà kho đến nhà chứa máy bạy với khẩu độ lên đến 100m không cột giữa. Với độ dài nhịp có thể lên đến hơn 100m, nhà tiền chế có thể được sử dụng ngay tại những công trình mà các loại nhà bê tông cốt thép khó có thể đáp ứng được với mức chi phí tối ưu hơn rất nhiều. Hơn nữa, đây thực sự là loại nhà lý tưởng để sử dụng làm nhà xưởng, nhà kho, nhà trưng bày và siêu thị. Và nhà tiền chế cũng đang dần lấn sân sang những lĩnh vực dân dụng vốn không được ưa chuộng lắm trước đây.
Một số ứng dụng của nhà thép tiền chế:
| Công nghiệp |
Nông nghiệp |
Thương mại |
Công trình công cộng |
Hàng không – Quân đội |
| Nhà máy sản xuất, chế biến
Nhà xưởng công nghiệp
Nhà kho
Nhà đông lạnh
Nhà máy thép
Nhà máy lắp ráp
Nhà ở công trường |
Trại/nhà chăn nuôi gia súc, gia cầm
Nhà kính
Trang trại
Nhà máy phân bón hữu cơ |
Phòng trưng bày
Trung tâm phân phối hàng hóa
Siêu thị/Đại siêu thị
Nhà hàng
Văn phòng
Trung tâm mua sắm
Tổ hợp thương mại
Trung tâm triển lãm
Trạm xăng
Tòa nhà đa chức năng
Trung tâm vận chuyển
Nhà máy điện |
Trường học
Bệnh viện
Trạm xăng
Trung tâm đào tạo
Trung tâm hội nghị
Trung tâm TDTT
Nhà thi đấu
Phòng thí nghiệm
Nhà thờ
Nhà hát
Bảo tàng
Phòng thí nghiệm
Mái che người đi bộ
Trạm xăng
Nhà để xe
Bể bơi |
Nhà chứa máy bay
Nhà chờ bay
Trại lính
Trại cải tạo |
Một số hình ảnh thực tế các ứng dụng của nhà thép tiền chế:
10 lý do nên sử dụng nhà thép tiền chế trong xây dựng nhà xưởng công nghiệp
Ngày nay, Việc sử dụng nguyên liệu thép tiền chế trong xây dựng đã trở nên phổ biến. Hãy cùng Đông Á Steel phân tích 10 lý do mà nhà thép tiền chế trở nên tối ưu trong xây dựng
1. TỰ DO THIẾT KẾ.
Nhà thép tiền chế được sản xuất đặc biệt theo yêu cầu của Chủ đầu tư.Thép cung cấp cho các kiến trúc sư nhiều tự do hơn trong thiết kế về màu sắc, kết cấu và hình dạng. Sự kết hợp giữa sức mạnh, độ bền, vẻ đẹp, độ chính xác và tính dễ uốn của nó mang lại cho các kiến trúc sư những thông số rộng hơn để khám phá ý tưởng và phát triển các giải pháp mới.Khả năng kéo dài của thép tạo ra không gian rộng mở, không có cột trung gian hoặc tường chịu lực. Khả năng uốn cong theo một bán kính nhất định, tạo ra các đường cong phân đoạn hoặc kết hợp dạng tự do cho các mặt tiền, mái vòm hoặc mái vòm khiến nó trở nên khác biệt. Được hoàn thiện tại nhà máy với các thông số kỹ thuật chính xác nhất trong các điều kiện được kiểm soát cao, kết quả cuối cùng của thép dễ dự đoán và lặp lại hơn, loại bỏ nguy cơ thay đổi tại chỗ.
Nhà thép cho phép dễ dàng hơn trong việc tự do thiết kế về màu sắc, kết cấu và hình dạng.
2. NHANH CHÓNG, HIỆU QUẢ.
Nhà thép có thể được lắp ráp nhanh chóng và hiệu quả trong tất cả các mùa. Các thành phần được sản xuất trước ngoài công trường với nhân công tại chỗ tối thiểu. Toàn bộ khung có thể được lắp dựng trong vài ngày chứ không phải vài tuần, với thời gian thi công giảm tương ứng từ 20% đến 40% so với xây dựng tại chỗ, tùy thuộc vào quy mô của dự án. Đối với những dự án trên những vị trí khó khăn hơn, nhà thép thường cho phép ít điểm tiếp xúc với đất hơn, giảm lượng đào cần thiết. Trọng lượng nhẹ hơn của thép kết cấu so với các vật liệu làm khung khác như bê tông cho phép nền móng nhỏ hơn, đơn giản hơn. Những hiệu quả trong quá trình thực hiện này dẫn đến hiệu quả tài nguyên và lợi ích kinh tế đáng kể, bao gồm cả tiến độ dự án được đẩy nhanh, giảm chi phí quản lý địa điểm và thu hồi vốn đầu tư sớm hơn.
Thời gian lắp dựng nhanh với trọng lượng nhẹ hơn các loại vật liệu khác.
3. THÍCH ỨNG & TÙY CHỈNH
Ngày nay, chức năng của một tòa nhà có thể thay đổi đáng kể và nhanh chóng. có thể muốn thực hiện các thay đổi để tăng tải trọng sàn ,hoặc tạo ra bố cục nội thất mới dựa trên nhu cầu sử dụng không gian và nhu cầu khác nhau.
Các cấu trúc được xây dựng bằng thép có thể phục vụ cho những thay đổi như vậy, các tấm phủ được thêm vào dầm để tăng cường độ, dầm và dầm dễ dàng gia cố và bổ sung với khung bổ sung hoặc thậm chí di dời để hỗ trợ tải trọng thay đổi. Hệ thống khung và sàn bằng thép cũng cho phép dễ dàng truy cập và thay đổi hệ thống dây điện, cáp mạng máy tính và hệ thống truyền thông hiện có.
4. TỐI ĐA KHÔNG GIAN.
Nhà thép tiền chế cung cấp giải pháp tối đa về không gian nhà xưởng. Các nhịp thép mở rộng có thể tạo ra không gian bên trong rộng, mở. Giảm thiểu số lượng cột giúp bạn dễ dàng chia nhỏ và tùy chỉnh không gian hơn. Các nhà thép tiền chế thường dễ thích ứng hơn, với khả năng thay đổi lớn hơn theo thời gian, kéo dài tuổi thọ của cấu trúc.
5. KHẢ NẰNG TÁI CHẾ VÔ TẬN.
Khi một tòa nhà khung thép bị phá dỡ, kim loại có thể tái chế vô hạn, tức là chúng có thể được tái chế nhiều lần thành các sản phẩm tương đương về chức năng – đây là hình thức tái chế có lợi nhất cho môi trường
6. THÊM KHẢ NĂNG CHỐNG CHÁY.
Ngày nay với công nghệ hiện đại, Công trình bằng thép tiền chế có sơn chống cháy bảo vệ giúp kết cấu thép tránh được những tác động không mong muốn từ lửa, chịu nhiệt độ lâu hơn khi xảy ra cháy nổ, giúp kéo dài thời gian để lực lượng cứu hỏa kịp thời tới.
7. KHẢ NĂNG CHỐNG ĐỘNG ĐẤT, THIÊN TAI.
Động đất không thể đoán trước được về cường độ, tần suất, thời gian và vị trí. Thép là vật liệu được lựa chọn để thiết kế vì nó vốn rất dễ uốn và dẻo. Nó uốn cong dưới tải trọng cực lớn chứ không phải là nghiền nát hoặc vỡ vụn. Nhiều kết nối dầm-cột trong nhà thép được thiết kế chủ yếu để chịu tải trọng. Tuy nhiên, chúng cũng có khả năng chống lại tải trọng ngang do gió và động đất gây ra.
8.TÍNH THẨM MỸ, ĐÁP ỨNG CHỨC NĂNG.
Khung thanh mảnh của thép tạo ra các tòa nhà với cảm giác rộng mở. Tính linh hoạt và dễ uốn của nó truyền cảm hứng cho các kiến trúc sư theo đuổi và đạt được mục tiêu của họ về việc khám phá các hình dạng và kết cấu đặc biệt. Những chất lượng thẩm mỹ này được bổ sung bởi các đặc tính chức năng của thép bao gồm khả năng kéo dài đặc biệt, độ ổn định kích thước theo thời gian, khả năng giảm tiếng ồn âm thanh, khả năng tái chế vô tận và tốc độ và độ chính xác trong đó nó được sản xuất và lắp ráp tại chỗ với nhân công tại chỗ tối thiểu.
9. KHÔNG GIAN SỬ DỤNG NHIỀU HƠN, ÍT VẬT LIỆU HƠN.
Khả năng tối đa hóa không gian và chiều rộng bên trong của thép với lớp vỏ mỏng nhất có thể có nghĩa là có thể đạt được các yếu tố cấu trúc mỏng hơn, nhỏ hơn. Chiều sâu dầm thép bằng khoảng một nửa dầm gỗ, mang lại không gian sử dụng lớn hơn, ít vật liệu hơn và chi phí thấp hơn so với các vật liệu khác. Độ dày của tường có thể mỏng hơn vì độ bền của thép và khả năng kéo dài tuyệt vời có nghĩa là không cần phải xây những bức tường gạch kiên cố, tốn diện tích. Điều này có thể đặc biệt phù hợp với các địa điểm bị hạn chế nhiều, nơi đặc tính tiết kiệm không gian của thép có thể là chìa khóa để vượt qua những thách thức về không gian.
10.NHẸ HƠN & ÍT TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG.
Kết cấu thép có thể nhẹ hơn đáng kể so với các loại bê tông tương đương và cần ít nền móng rộng hơn, giảm tác động môi trường của công trình. Vật liệu ít hơn và nhẹ hơn có nghĩa là chúng dễ dàng di chuyển hơn, giảm việc vận chuyển và sử dụng nhiên liệu. Móng cọc thép, nếu được yêu cầu, có thể được khai thác và tái chế hoặc tái sử dụng khi kết thúc vòng đời của tòa nhà, không để lại chất thải tại chỗ. Thép cũng tiết kiệm năng lượng, vì nhiệt tỏa ra nhanh chóng từ tấm lợp bằng thép, tạo ra một môi trường nhà mát mẻ hơn ở những khu vực có khí hậu nóng. Ở những nơi có khí hậu lạnh, vách ngăn bằng thép đôi có thể cách nhiệt tốt để chứa nhiệt tốt hơn.
