rotating architecture

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Mục lục Phần I: Các tòa nhà xoay trên Thế giới ........................................................................02 Phần II: Các kiểu xoay đề xuất ......................................................................................18 Phần III: Thiết kế nhà xoay ...............................................................................................21

1

ROLATING ARCHITECTURE

PHẦN I

CÁC TÒA NHÀ XOAY TRÊN THẾ GIỚI THÔNG TIN CHUNG -Dự án : Tháp đôi Absolute World Towers (Absolute World Towers) -Địa điểm: Mississauga, Ontario, Canada -Tư vấn thiết kế kiến trúc: MAD và cộng sự -Quy mô: Diện tích đất 4090 m2; Diện tích xây dựng 95.000 m2; Tháp 1 cao 56 tầng /170 m; Tháp 2 cao 50 tầng/ 150 m; Kinh phí: 1,3 tỷ USD -Năm hoàn thành: 2012

Tháp đôi Absolute World Towers Mississauga, Ontario, Canada

1

-Tổng quan công trình: Công trình là một tòa tháp đôi chung cư (tháp D và tháp E) trong một tổ hợp 5 tòa tháp tại trung tâm thành phố Mississauga, Ontario, Canada. Hai tòa tháp cao 50 tầng và 56 tầng.

Hai tòa tháp có hình dáng hữu cơ, xoắn 209 độ từ mặt đất lên đến đỉnh, tạo hình khối đường nét uốn cong mềm mại.

MẶT BẰNG TỔNG THỂ

NỘI THẤT PHÒNG

2

NỘI THẤT CĂN HỘ

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Mặt bằng có 6 thang máy thẳng đứng, hộp kĩ thuật thang máy được bố trí bên ngoài. Có 1thang bộ được bố trí ở giữa hai dãy thang máy và có cửa đóng mở khi hỏa hoạn xáy ra.

- Kiết cấu chịu lực vách ngăn chủ yếu.

-Có hai ống thu rác được bố trí ở hai đầu ra của thang bộ và có cửa đóng mở.

Tòa tháp xoay 209 độ từ mặt đất đến đỉnh tháp Cấu trúc xây dựng của tháp: Lõi ở giữa và các vách bê tông chịu lực.

-Hệ thống sàn khác nhau giữa các tầng. Kết cấu chịu lực chính của tòa tháp là một lõi bên trong (không gian cho cầu thang và phòng kỹ thuật) và hệ thống các vách tường bê tông chịu lực, đồng thời cũng là ranh giới giữa 8 căn hộ mỗi tầng.

Các vách bê tông chịu lực vươn ra theo mở rộng diện tích sàn mỗi tầng.

3

ROLATING ARCHITECTURE

The Evolution Tower

Moscow International Business Center, Moscow, Russia THÔNG TIN CHUNG -Dự án : Tòa nhà Evolution -Địa điểm: Moscow, Nga -Tư vấn thiết kế kiến trúc: Philip Nikandrov, GORPROJECT (Trưởng kiến trúc của Evolution Tower, 2008-2015), RMJM (20052007) -Năm hoàn thành: 2014

Mặt bằng tầng điển hình

-Hệ thống chịu lực: Lõi tròn + trụ tròn+ các thanh gằng 4 góc -Mỗi tầng sẽ được xoắn 3 độ, tổng cộng sẽ xoắn đủ 135 độ khi nó đạt đến đỉnh.

4

2

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

công trường xây dựng

Mô phỏng xây dựng

concept ý tưởng

Mặt cắt tòa nhà

5

ROLATING ARCHITECTURE

T U R N I N G

M

A

L

M

O

-

S

T O R S O W

E

D

E

N

Cao 190m gồm 54 tầng chia thành 9 khối nhà bằng nhau, mỗi khối 5 tầng xếp chồng lên và khi lắp ráp lại chúng được xoay theo chiều kim đồng hồ.

Cứ mỗi tầng lại xoay một góc 1,6 độ.

Khi lên đến đỉnh tháp thì tổng cộng tòa nhà đã xoay được 90 độ so với mặt đất.

Phần chịu lực chính cho tòa nhà nằm ở lõi cứng nằm ở chính giữa Lõi cứng có bán kính 5,3m, chiều dày 2,5m và mỏng dần theo độ cao. Lên đến tầng trên cùng, nó chỉ còn dày 0,5m. Ngoài ra Turning Torso còn được thiết kế một hệ thống chịu lực phía bên ngoài bao gồm những thanh giằng thép chéo và thẳng đứng, vừa chịu lực, vừa tạo hình kiến trúc xoay theo tòa nhà

Santiago Calatrava 6

Turning Torso 3 Malmo, Sweden THÔNG TIN CHUNG -Dự án : Tòa nhà Turning Torso -Địa điểm: Malmo, Thụy Điển -Tư vấn thiết kế kiến trúc: Santiago Calatrava -Năm hoàn thành: 27/8/2005 Mỗi tầng bao gồm một hình ngũ giác bất thường xoay quanh lõi dọc, được hỗ trợ bởi một khung thép bên ngoài.

Torso là tòa nhà chọc trời cao nhất ở Thụy Điển và tất cả các nước Bắc Âu, và hiện nay là tòa nhà chung cư cao thứ ba ở châu Âu.

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

loại 3

loại 3

loại 2 loại 2

ý tưởng dáng xoay loại 1

loại 1

7

ROLATING ARCHITECTURE

Cayan Tower 4 Dubai, UAE THÔNG TIN CHUNG -Dự án : Tòa nhà Cayan -Địa điểm: Dubai, Các tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất.

-Tư vấn thiết kế kiến trúc: Skidmore, Owings & Merrill LLP -Năm hoàn thành: 2013 Mỗi tầng được quay bởi 1.2 độ để đạt được đầy đủ 90 độ xoắn ốc, tạo ra hình dạng của một chuỗi xoắn. Tòa tháp sẽ có căn hộ dân cư, phòng hội nghị, sân tennis, hồ bơi, một nhà nước của tập thể dục nghệ thuật, một vườn ươm và một spa.

Lõi hình trụ ở giữa là noi chịu lực và bố trí các đường ống kĩ thuật.

- Giao thông thẳng đứng: gồm 2 thang bộ- 6 thang máy được bố trí trong lõi hình rụ cứng -Lõi cứng này kết hợp với hệ thống cột dày đặt tạo khung cứng cho công trình.

8

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

9

ROLATING ARCHITECTURE

Avaz Twist Tower là một tòa nhà chọc trời cao 172 m tại thành phố Sarajevo, Bosnia và Herzegovina, với một mặt tiền xoắn. Nó là trụ sở cho Dnevni avaz, một tòa soạn báo của quốc gia Bosnia và Herzegovina.

10

Avaz twist tower 5 Sarajevo, Bosnia and Herzegovina THÔNG TIN CHUNG

Dự án : trụ sở chính công ty báo chí Dnevni avaz -Địa điểm:Sarajevo, Bosnia and Herzegovina -Tư vấn thiết kế kiến trúc:

ADS Studio -Năm hoàn thành: 2008

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Al Hamra Tower 7 Kuwait City, Kuwait

Tijaria Tower 6 Al Kuwait City, Kuwait

THÔNG TIN CHUNG

Dự án : Trung tâm thương mại Kuwait Trade -Địa điểm:Plot No. 11, Block 7, Al Mutanabi Street -Tư vấn thiết kế kiến trúc: Al Jazera Consultants -Năm hoàn thành: 2009

Hình thức của Al Tijaria Tower (hay còn gọi là Trung tâm Thương mại Kuwait) được lấy cảm hứng từ một xoắn ốc, tháp “xoắn” 80 độ từ chân đến đỉnh xung quanh lõi trụ.

THÔNG TIN CHUNG

Dự án : Tháp văn phòng Al- Hamar -Địa điểm: Đường Al Shuhada -Tư vấn thiết kế kiến trúc: Skidmore, Owings & Merrill LLP -Năm hoàn thành: 2011 Tháp Al Hamra đứng như một biểu tượng tượng trưng cho niềm tự hào quốc gia Kuwait.

11

ROLATING ARCHITECTURE

8

F&F Tower (Revolution Tower) Panama City

THÔNG TIN CHUNG

Dự án : Tháp văn phòng F&F -Địa điểm: Calle 50 Y Calle 56 Este, Bella Vista, Panama.

-Tư vấn thiết kế kiến trúc: Pinzon Lozano & Asociados Arquitectos -Năm hoàn thành: 2011 Mỗi tầng xoay 9 độ so với tầng dưới và tòa nhà xoay 360 độ

12

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Mode Gakuen Spiral Towers 9 Nagoya, Japan

THÔNG TIN CHUNG Dự án : Cơ sở giáo dục Mode Gakuen Spiral Towers -Địa điểm: 4-27-1 Meieki, Nagoya, Aichi, Nhật Bản -Tư vấn thiết kế kiến trúc:

NIKKEN SEKKEI LTD -Năm hoàn thành: 2008

13

ROLATING ARCHITECTURE

14

10

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Dynamic Tower Dubai, United Arab Emirates

Mặt bằng tầng 8 căn hộ

THÔNG TIN CHUNG -Dự án : Dynamic Tower -Địa điểm: Sheikh Zayed Rd, Trade Center District, Dubai, United Arab Emirates -Tư vấn thiết kế kiến trúc: David Fisher, Leslie E. Robertson Associates -Năm thi công: 2009 - Chưa hoàn thành!

Dynamic Tower ở Dubai sẽ có 80 tầng với chiều cao 420 mét -Căn hộ sẽ có kích thước từ 124 mét vuông (1.330 feet vuông), Villas 1.200 mét vuông (12.900 feet vuông) hoàn chỉnh với một không gian đậu xe bên trong căn hộ

Mặt cắt căn hộ các tầng

15

Mặt bằng tầng 4 căn hộ

ROLATING ARCHITECTURE

Lõi giao thông khách sạn

Mặt bằng tầng villa loại 1

Mặt bằng tầng villa loại 2

16

Lõi giao thông villa

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Tầng xoay dựa theo sức gió

Cấu tạo xoay các từng tầng riêng biệt

17

ROLATING ARCHITECTURE

Theo hình thức xoay a. Xoay tĩnh - Từng tầng - Từng cụm

PHẦN II

CÁC KIỂU XOAY ĐỀ XUẤT

b. Xoay động - Từng tầng - Từng cụm

Theo cấu tạo lõi Một lõi Hai lõi Ba lõi

18

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Xoay tĩnh Từng tầng

Từng tầng

Từng cụm

Xoay động

Từng cụm

Các tầng xoay độc lập.

Tạo hình dáng thay đổi liên tục, dễ bố trí phân chia mặt bằng.

Các tầng có mặt bằng giống nhau.

Tuy nhiên khó bố trí giao thông thẳng đứng

Mỗi tầng xoay 15 độ và công trình xoay 360 độ. Các tầng giữ nguyên vị trí của mình. Tuy nhiên phải bố trí mỗi mặt bằng mỗi tầng khác nhau rất phức tạp

Mỗi cụm tầng xoay 90 độ, ưu điểm là mỗi cụm sẽ có cấu tạo cứng hơn và giữ nguyên góc, vị trí cụm tầng.

Phải bố trí mặt bằng các cụm tầng khác nhau

Hệ thống ống kỹ thuật kết nối

MẶT BẰNG TẦNG XOAY ĐIỂN HÌNH

19

Căn hộ trượt trên hệ thống ray

ROLATING ARCHITECTURE

Theo cấu tạo lõi

PHÒNG Ở LOẠI 1 PHÒNG Ở LOẠI 2 PHÒNG Ở LOẠI 3 PHÒNG Ở LOẠI 4 PHÒNG Ở LOẠI 5 PHÒNG Ở LOẠI 6

Hệ lõi kết cấu là rất quan trọng trong việc hình thành cấu tạo và hình dáng cách “xoay” của công trình.

Kiểu một lõi cứng ( dạng vuông hay tròn) rất thuận lợi cho việc tạo ra các cách “ xoay”, nó chính là tâm xoay và trọng tâm của hình dáng hình học của mặt bằng. Tuy nhiên lại tạo ra cột khí và khép kín, khó cho việc thoát người.

Kiểu 2, 3 lõi cứng mang lại lợi thế trong việc di chuyển và tiếp cận, đồng thời dễ thoát người hơn nhưng khó khăn trong việc tạo ra nhiều cách thức “xoay”

3 LÕI

2 LÕI 1 LÕI

MẶT BẰNG TẦNG LOẠI 1

MẶT BẰNG TẦNG LOẠI 1

PHỐI CẢNH NHÀ 2 LÕI

PHỐI CẢNH NHÀ 3 LÕI

CÂY XANH, SÂN VƯỜN PHÒNG LOẠI 1 PHÒNG LOẠI 2

HỆ THỐNG GIỮ XE TRONG NHÀ

MẶT BẰNG TẦNG LOẠI 2

MẶT BẰNG TẦNG LOẠI 2

20

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

PHẦN III

TH I Ế T KẾ N H À X O A Y

C

H

U

Y

Ê

N

Đ

Ề

N

H

À

C

A

O

T

Ầ

N

G

TÒA NHÀ THƯƠNG MẠI KẾT HỢP KHÁCH SẠN

21

ROLATING ARCHITECTURE

Tính số lượng thang máy

Tính toán thoát hiểm

Thời gian thang máy đi T1

Khoảng cách xa nhất từ cửa phòng đến thang thoát hiểm là 25m.

Hành lang giữa lớn hơn 1.8m Vế thang thoát hiểm lớn hơn 1.2 m

T1= 2xH/V với H là chiều cao hoạt động tòa nhà V là vận tốc thang máy.

Với H= 118.2 m và vận tốc trung bình 3 m/s T=2x118.2/3=78.8 s = 1.3 phút Thời gian đóng mở cửa T2 Thời gian đóng mở 3s số lượng người mỗi thang là 10 người Thời gian ra vào mỗi người là 1.5s, thời gian chậm nhất mỗi lượt là 1.5x10x0.6=9s. Hệ số ra vào 0.6 Thời gian tăng giảm tốc thang máy khi bắt đầu/ dừng mỗi trạm: 0.5 s Thời gian mỗi tầng là 3+9+0.5 = 12.3 s Tổng cộng có 35 điểm dừng nên thơì gian dừng cả tòa nhà lên xuống cần 12.3x35x2= 861 s = 14.35 phút Thời gian cho chu trình lên xuống thang máy là 15.65 phút cho tòa nhà 35 tầng.

Như vậy là thời gian chờ quá lâu, không tiện nghi!

Giải pháp: Giải pháp 1: Chia nhỏ chu trình vận chuyển.

Thay vì một trục thẳng đứng, ta chia thành 2 chu trình nhỏ như vậy thời gian hoàn thành mỗi chu trình ngắn lại và tần số xuất hiện thang máy tại các tầng tăng lên.

-> chia thành 2 chu trình. Chiểu cao mỗi chu trình sẽ là ~60m. Thời gian vận chuyển thang là 40s, thời gian chờ mỗi tầng là 6.97 phút và tổng chu trình là 7.6 phút. ( tính cao điểm) *giải quyết thời gian tiếp cận thang máy ngắn lại, có lợi cho khách đi khaongr cách ngắn. Khách đi khoảng cách dài trên 17 tầng sẽ kéo dài thời gian hơn là đi thẳng trực tiếp* Giải pháp 2: thang máy đôi.

Thang máy đôi giúp tăng khả năng vận chuyển khách, có thể vận chuyển hai tầng cùng lúc. Giảm thời gian chờ đợi và tăng năng suất vận tải.

Tuy nhiên thời gian chờ vẫn giữ nguyên.

Giải pháp 3: kết hợp hai phương pháp trên.

Công trình có kiến trúc là “ xoay” tầng nên bố trí cụm giao thông ở lõi công trình và thoát hiểm cũng vị trí này. Để đảm bảo chống cháy. Công trình chia ra thành ba phần với ranh giới là các tầng chống cháy. Ngoài nhiệm vụ kết cấu ( sẽ nói ở phần kết cấu) thì có nhiệm vụ ngăn cháy lan ra. Đặc biệt tầng chống cháy không tổ chức phòng ở mà tổ chức các không gian công cộng và liên hệ ra ngoài. Trường hợp cháy nổ thì đây là nơi tập trung người và cứu hộ trực thăng vì lối thoát hiểm không đủ để chịu lâu cộng với thiết kế ở lõi, nó như là ống hút nhiệt và khói rất nguy hiểm nếu ở lâu trong đó ( 30 tầng)

chia nhỏ trục thang máy

thang máy đôi

Mỗi tầng sức chứa trung bình 50 người. Cả tòa nhà là 30x50= 1500 người. Tần suất sử dụng thang máy là 25% tương ứng 375 người cần dùng thang máy phân bố trên 30 tầng. Thời gian chờ cho phép là một lượt tức 7.6 phút hay số lượng cần tải là 375/2 ~180 người Thang máy đôi sức tải là 20 người mỗi lượt, nên cần 180/20 là 9 thang máy khách.

Mỗi thang tải 10 người (0.2 m2/người) -> kích thước thang máy 1.5x2 m Cần thêm 2 thang máy phục vụ.

Tổng cộng cần 11 tthang máy Cụm thang máy kết hợp với thoát hiểm và hệ thông đường kỹ thuật nên cần tính toán thoát hiểm mới bố trí vị trí phù hợp.

22

tầng chống cháy ngăn công trình thành từng đoạn

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

23

ROLATING ARCHITECTURE

Hình dạng và cách “xoay” Mặt bằng công trình hình chữ Y với ba cánh hợp nhau một góc 120 độ. Công trình gồm hai phần.

Khu dịch vụ công cộng và khu ở. Bắt đầu từ khu ở mặt bằng bắt đầu xoay 15 độ so với các tầng liền kề. Mặt bằng từ tầng 6 đến 19 giống nhau, từ 21-35 giống nhau và nhỏ hơn. Tầng 20 có ngoài tác dụng chống cháy và nơi tập trung thoát hiểm thì có thêm sân rộng lộ thiên để tiện công tác cứu người bằng trực thăng khi có sự cố

Mặt bằng tầng 34

Mặt bằng tầng 15 ( khu ở)

Mặt bằng mái

Mặt bằng tầng 1 ( khu dịch vụ)

24

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

Mặt đứng các hướng

25

ROLATING ARCHITECTURE

Phối cảnh công trình

Vị trí tập trung thoát hiểm

26

CHUYÊN ĐỀ KIẾN TRÚC NHÀ CAO TẦNG - PHAN NGỌC TIẾN 13KT1

KẾT CẤU ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH SƠ ĐỒ CẤP THOÁT NƯỚC

- KẾT CẤU LÕI KẾT HỢP KHUNG CỰ HÌNH. Lõi giao thông thẳng đứng áp dụng kết cấu lõi đồng thời kết hợp cụm thang làm trục giao thông thẳng đứng.

Vì các mặt bằng xoay nên trọng tâm các tầng sẽ bị lệch, số lượng tầng càng tăng, trọng tâm càng lệch nhiều mất cân bằng. Do đó thay vì dùng trụ đỡ chịu nén thì ta dùng kết cấu treo: Chia các nhóm tầng bởi các tầng cứng chống cháy. Các tầng này có kết cấu khung giàn cứng nhiệm vụ làm cánh tay đòn treo các tầng dưới. Để cánh tay vươn ra lớn thì trụ phải cố định, do đó ngoài lõi cứng ra còn có hệ khung cự hình gia cố.

Các tầng dưới sẽ liên kết với tầng cứng tành nhóm tầng bằng hệ giằng như hình. Vì khẩu độ vươn lớn nên các cánh vươn ra đều được làm từ dàn thép, không dùng bê tông cốt thép.

Các tầng ngăn chia bằng tấm sàn nhẹ và vách ngăn.

chi tiết giằng nối hai tầng

27

ROLATING ARCHITECTURE

Phan Ngọc Tiến 13KT1

mssv: 121130051 e-mail: phanngoctien95@gmail.com

28