Trường đại học kiến trúc TP.HCM Khoa kiến trúc Bộ môn Không gian nhịp lớn
Đề tài Tiểu luận
VỎ BAO CHE NHÀ HÁT SAGE GATESHEAD
Giáo viên: Thành viên nhóm: Trần Hiếu Nghĩa( c) Nguyễn Anh Khôi Hồ Hoàng Duy Trần Quốc Huy
I/ Giới thiệu công trình 1. Quá trình xây dựng Công trình nhà hát Sage gateshead được thiết kế bởi Norman Foster và Partners , Buro Happold (kỹ thuật kết cấu), Mott macdonald (kỹ thuật xây dựng) và Arup ( kỹ thuật âm thanh). Phương án của Foster và Partners đã được lựa chọn sau một cuộc thi thiết kế kiến trúc được tổ chức bởi RIBA. (học viện kiến trúc Hoàng gia Anh) Với quy mô 20000 m2, 2700 chỗ. Công trình bắt đầu được xây dựng vào những năm 1990, với mục tiêu là nơi diễn ra các buổi hòa nhạc, hội nghị trọng đại, tạo không gian thực hành cho các nhạc sĩ chuyên nghiệp, học sinh và tài tử là một phần quan trọng của việc cung cấp. Các chi phí quy hoạch và xây dựng ước tính hơn 70 triệu Euro, công trình được hoàn thành vào năm 2004 2. Vị trí
Nhà hát Sage gateshead nằm trên trục cảnh quan giữa Newcastle và Gateshead (vương quốc Anh) , hướng nhìn rất đẹp ra cây cầu Tyne và dòng sông Tyne 3. Ý tưởng thiết kế Các kiến trúc sư đã mang đến cho công trình vẻ ngoài duyên dáng hướng ra con sông vùng Gateshead, chạy dọc theo Trung tâm Nghệ thuật Đương đại Baltic và cây cầu Tyne, tạo nên sự nhịp nhàng và đồng điệu trong các hình thức mái của công trình. Công trình bao gồm 3 khán phòng và Trường Âm nhạc. Mỗi khán phòng được tạo ra như một cá thể riêng biệt nhưng những yếu tố thiên nhiên đã kết nối chúng lại một cái hài hòa dọc theo bờ sông. Vì vậy các kiến trúc sư đã đặt tất cả không gian sử dụng dưới một lớp vỏ thống nhất.
II. Đặc điểm kiến trúc
Kiến trúc Công trình bao gồm 3 phòng biểu diễn chính: Phòng biểu diễn 1700 chỗ ngồi (Hall One); phòng biểu diễn 450 chỗ ngồi (Halll Two) và phòng biểu diễn mang tên Northern Rock Foundation Hall, nằm giữa hai phòng biểu diễn trên. Phòng biểu diễn chính - Hall One được thiết kế để đảm bảo chất lượng âm thanh hoàn hảo. Tấm trần của phòng có thể nâng lên và hạ xuống, tường bằng gỗ có thể thay đổi khả năng hút âm, phù hợp với bất kỳ thể loại âm nhạc nào được biểu diễn trong phòng. Phòng biểu diễn thứ hai - Halll Two có quy mô nhỏ hơn, song là phòng có không gian biểu diễn 10 mặt duy nhất trên thế giới. Không gian thứ ba - Northern Rock Foundation Hal là nơi biểu diễn các âm nhạc thử nghiệm. Tầng dưới của không gian này là Trung tâm giáo dục âm nhạc, nơi diễn ra các cuộc hội thảo, các khóa học âm nhạc cộng đồng với quy mô cho khoảng 20 người, phòng thu âm... Các phòng biểu diễn được bố trí như một khối độc lập, khép kín, đảm bảo không ảnh hưởng lẫn nhau về âm thanh và là không gian duy nhất sử dụng điều hòa. Các không gian còn lại của tòa nhà, gồm không gian bao quanh 3 phòng biểu diễn và hai tầng hầm, là không gian đệm cho gặp gỡ, giao tiếp và là nơi bố trí quán bar, thư viện công cộng, các phòng phụ trợ... Một điểm đặc biệt của công trình là cấu trúc dạng: "Các tòa nhà trong một tòa nhà". 3 khối nhà biểu diễn được đặt trong một tòa nhà chung.
Mặt cắt ngang công trình
Kết cấu của tòa nhà chung tách rời hoàn toàn với 3 khối nhà biểu diễn, dạng khung thép uốn cong để tạo nên hình thức hữu cơ mềm mại của công trình theo cả hai chiều. Lớp vỏ kính tại hai bên cho phép người bên ngoài công trình có thể quan sát được các hoạt động bên trong của công trình, làm tăng khả năng thu hút, hấp dẫn công chúng. Cấu trúc xây dựng dạng công trình trong công trình tạo cho nội thất của nhà hát The Sage Gateshead thật phóng khoáng và mới mẻ, góp phần làm tăng tương tác cộng đồng giữa nghệ sỹ và công chúng.
Mặt cắt dọc công trình
III. Kết cấu vỏ bao che nhà hát The Sage Gateshead 1.Cấu trúc chung
Giải pháp vỏ bao che Nhà hát The Sage Gateshead khá rõ ràng. Khung thép ,bê tông và cơ khí được đấu thầu từ Waagner-Biro của Vienna, Áo là một công ty về thép và cơ khí. Điều này tạo ra một điểm chung duy nhất cho tất cả các chuyên gia tham gia vào việc xây dựng vỏ bao che, loại bỏ nhiều vấn khó khăn về mặt thiết kế. Sử dụng kết cấu khung cong kính phẳng để tạo nên lớp vỏ bao che. Kết cấu của tòa nhà chung tách rời hoàn toàn với 3 khối nhà biểu diễn, với hệ thống khung thép uốn cong để tạo nên hình thức hữu cơ mềm mại của công trình theo cả hai chiều. Vì Thép là vật liệu vừa nặng vừa cứng, chúng ta đều biết điều đó. Nhưng thép lại mang đặc tính dẻo và đàn hồi khiến thép trở thành vật liệu lý tưởng để tạo hình kiến trúc, nhất là những tuyệt tác của kiến trúc hiện đại, High tech…. Ở đây chính là Nhà hát The Sage Gatehead ,một công trình mang tính giá trị đặc biệt tinh thần, kinh tế cho thành phố Newcastle.
Hình dáng lượn cong của các dầm thép được cho là tương tự như kết cấu của cầu Gateshead Millennium ở lân cận. Việc sử dụng Kết cấu chung cho lớp vỏ bao che là khung thép– kính phẳng Là một dạng kết cấu ít được sử dụng, … do đặc điểm bản thân của vật liệu kính, đối với bề mặt cong dẫn đến khó khăn trong cấu tạo, liên kết 2.Lớp vỏ bao che Lớp vỏ bao che công trình sử dụng 2 lớp cấu tạo :Lớp thứ nhất là lớp Betong cách nhiệt cách âm và lớp thứ 2 gồm tổ hợp từ 3000 tấm panel thép không gỉ và 3500m2 kính hai lớp. Tách lớp vỏ bao che
Để chịu lực cho vỏ bao che công trình sử dụng bốn vòm thép
chính để đỡ cho mái gần như vuông góc với mặt đất. Mỗi vòm được đỡ trên một loạt bốn thép hình ống. chính hiệu suất âm thanh của tòa nhà đã ảnh hưởng đến việc thiết kế cấu trúc mái. Cấu trúc mái hoàn toàn tách rời khỏi cấu trúc của khối thính phòng. Tiếp theo Các phần cong của mối nối thép thứ cấp giữa các vòm này tạo ra hình dạng lượn sóng của mái nhà. Có cả những hệ thống vòm chính đi qua các tấm sàn bê tông giữa các thính phòng 4 vòm thép chính
Thứ nhất, một lớp vỏ thép hình thang sẽ được cố định vào cấu
trúc mái được bao phủ bởi một lớp màng kiểm soát hơi, 75 mm cách nhiệt và màng chống thấm một lớp. Không bình thường, có khoảng cách 700 mm giữa màng chống thấm và tấm phủ trần bằng thép không gỉ của mái nhà và một lớp cách điện thứ cấp. Khoảng cách 35 mm giữa mỗi tấm phẳng bằng thép không gỉ sẽ cho phép
Lớp ban đầu của tấm thép không gỉ hình chữ nhật đã được bao phủ bởi tấm dày của vật liệu cách điện mà một lớp chống thấm linh hoạt đang được thêm vào
nước mưa chảy ra lớp chống thấm bên dưới. Để có được lớp mái che bằng thép không gỉ như hình dạng hiện nay, tòa nhà đã được củng cố trước khi khai mạc vào mùa hè năm 2004. Một bài kiểm tra axit của các kỹ sư đã được chuẩn bị kĩ lưỡng nhiều tháng trước. Khi hệ khung cong kết hợp với kính, đã tạo nên cấu trúc vỏ mỏng, nhưng không thô kệch như bê tông, mà lại trong sáng, thuần khiết dưới ánh sáng Về cấu tạo, toàn bộ lớp kính được lắp ráp dựa trên các bề mặt tạo được của hệ khung kết cấu Các liên kết cũng sử dụng tương tự như các kết cấu thép kính khác Khi nhận tải trọng, các mảng bản thân bề mặt sẽ chịu tác động và phân tán tải trọng 1 phần xuống phần khung. Các chi tiết liên kết kính
thường nằm ở điểm nút của khung. Tấm kính gắn một mặt của khung kết cấu. Lớp vỏ kính xung quanh cho phép người bên ngoài công trình có thể quan sát được các hoạt động bên trong của công trình, làm tăng khả năng thu hút, hấp dẫn công chúng.
Ba cửa sổ lợp bằng kính phủ trên mái nhà cho phép những khán giả đi ngang qua quán bar để ngắm nhìn quang cảnh ngoạn mục của Newcastle và dòng sông bên dưới.
Để liên kết các tấm kính với khung thép sử dụng liên kết bằng các liên kết bulong, ốc vít, không sử dụng liên kết hàn do đặc tính và yêu cầu chuyển động trong dung sai của các tấm kính. Ngoài ra hệ bulong oc vít cũng dung để liên kết các tấm panel thép không gỉ
IV. Vật liệu được sử dụng trong vỏ bao che công trình công trình nhà hát Sage gateshead: Kết cấu 2 lớp: - Lớp 1: Bê tông xốp nhẹ cách âm cách nhiệt.
Bê tông xốp bọt sử dụng chất tạo bọt Geofoam, đây là bê tông xốp có khả năng cách âm, cách nhiệt rất tốt. Việc sử dụng bê tông xốp sẽ góp phần giảm thời gian xây dựng, giảm giá thành phần kết cấu (móng, khung) từ 15 - 20%. Tuy nhiên, bê tông xốp có cường độ chịu
lực kém hơn bê tông thường, do vậy không thể dùng làm khung chịu lực cho các toà nhà... Đây là loại bê tông nhẹ có xi măng Porlan là gốc và vô số các hạt kín nhỏ phân bố đều trong bê tông. Bằng cách điều chỉnh đơn giản và chính xác lượng bọt khí tạo ra từ một loại dung dịch đặc biệt do tác động cơ học ta có thể điều chỉnh được tỷ trọng bê tông từ 320 Kg/m3 đến 1920 Kg/m3. Bê tông xốp cũng bao gồm các cốt liệu mịn và thô, trọng lượng bình thường hoặc nhẹ. Loại bê tông này khác với các bê tông có cốt liệu truyền thống bởi phương pháp sản xuất và sự đa dạng trong ứng dụng. Loại bê tông này cũng có thể đổ tại chỗ hoặc đúc sẵn như bê tông thông thường. Trong bê tông xốp các bọt khí nhỏ li ti, phân bố đồng đều và không bị nối liền với nhau tạo ra một loại bê tông tươi rất dễ sử dụng và có thể dùng bơm bê tông để bơm được. Loại bê tông này mang tính kinh tế bởi nó sử dụng bọt khí để thay thế các cốt liệu bê tông nhẹ khác (như xỉ, đá xốp, xơ dừa...). - Lớp 2: Vỏ bao che của mái nhà chung được tổ hợp từ 3000 tấm panel thép không gỉ và 3500m2 kính hai lớp. + Panel thép không gỉ
Đặc tính của panel thép này là không những có crôm cao (>16 - 18%) mà còn chứa niken cao (≥ 6 - 8%) là nguyên tố mở rộng khu vực ó đủ để thép có tổ chức austenit. Nó còn có tên gọi là thép họ 18 - 8 (> 18%Cr, > 8%Ni) được sử dụng nhiều nhất và chiếm tỷ lệ áp đảo trong thép không gỉ (ở Mỹ là 70%) là do có các tính chất chống ăn mòn, công nghệ và cơ tính tốt.
Về tính chống ăn mòn, ngoài HNO3nó có thể chịu được H2SO4(với mọi nồng độ và ở nhiệt độ thường), hcl (loãng và ở nhiệt độ thường). Về cơ tính và tính công nghệ, có thể thấy rằng do có tổ chức austenite (mạng A1) nên thép có độ dẻo cao (δ = 50%) và giới hạn chảy tuy không cao (σ0,2= 250 -300mpa, kém thép ferit), song có khả năng hóa bền biến dạng mạnh (sau biến dạng nguội, ε = 60 ÷ 70%, có thể đạt tới σ0,2=750mpa, song δ = 5%). Do vậy tuy dẻo nhưng lại khó biến dạng nguội (gò, uốn, dập) song nhờ đó lại làm tang mạnh độ bền, độ cứng vững của sản phẩm. + Kính 2 lớp Cấu tạo:
Nguyên lý hoạt động: Khoảng không gian trống ở giữa được bơm vào lớp khí trơ có tính năng phát xạ nhiệt chậm, làm giảm sự phát tán, hấp thụ nhiệt lượng chậm và làm chậm quá trình truyền tải nhiệt nhưng vẫn đảm bảo độ sáng trong công trình. Giúp công trình ấm áp vào mùa đông và mát mẻ vào mùa hè, tiết kiệm tối đa chi phí cho công viêc giữ nhiệt trong công trình mà vẫn giữ được độ sáng và nét thẩm mỹ tối đa. /V/ Kết luận Nhà hát Sage gateshead của Norman Foster là một công trình nổi bật của phong trào kiến trúc High – Tech từ những năm 70, nó được phát triển mạnh không chỉ ở Nhật, Tây Âu, và Mỹ mà còn phạm vi toàn thế giới. Giờ đây, tuy đã nhường chỗ cho những xu thế kiến trúc mới nhưng những biến thể của nó mang tính chất tiến bộ vẫn còn xuất hiện ở các công trình như:
Vòm mái pha lê của tòa nhà Quốc hội Đức do Norman Foster thiết kế.
Tòa nhà ngân hàng thương mại ở Frankfurt, Đức của Norman Foster.
Tòa thị chính Tokyo của Kanzo Tange.