Phân tích hệ số ứng xử của kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép

TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC VĂN LANG Nguyễn Trần Trung và tgk 
46 
PHÂN TÍCH HỆ SỐ ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 
BÊ TÔNG CỐT THÉP 
ANALYSIS BEHAVIOR FACTOR APPLIED IN REINFORCED CONCRETE 
DESIGN OF TALL BUILDING 
NGUYỄN TRẦN TRUNG và VŨ NGỌC QUANG 
 ThS. Trường Đại học Văn Lang, Email: nguyentrantrung@vanlanguni.edu.vn 
 PGS.TS. Học viện Kỹ thuật Quân sự, Email: vungocquangcse@gmail.com 
TÓM TẮT: Nghiên cứu này tập trung làm rõ giá trị hệ số ứng xử q của một công trình 20 
tầng bằng bê tông cốt thép với giải pháp kết cấu cụ thể theo yêu cầu của kiến trúc. Giá trị 
q được xác định bằng việc áp dụng theo TCVN 9386-2012 và do tác giả đề xuất dựa trên 
công thức phổ phản ứng đàn hồi thiết kế trong TCVN 9386-2012 với công cụ MS Excel 
2016 kết hợp với phần mềm phân tích phần tử hữu hạn Etabs 2016. 
Từ khóa: Hệ số ứng xử, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, tải trọng động đất, kết cấu nhà 
cao tầng. 
ABSTRACT: This study focuses on clarifying the value of behavior factor q of a 20-storey 
building with reinforced concrete (RC) with specific structural solutions at the request of 
Architecture. Values of q are determined by applying TCVN 9386-2012 and by the author 
based on a formula proposed universal design elastic response of TCVN 9386-2012 with 
MS Excel 2016 tools combined with analysis finite element software ETABS 2016. 
Key words: Behavior factor in seismic design, reinforced concrete design, structural tall 
buildings. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Nhà cao tầng xuất hiện ở nước ta do 
việc tăng dân số nhanh ở thành phố, thiếu 
đất xây dựng và giá thành cao. Nhà cao 
tầng là loại công trình xây dựng lớn và 
phức tạp, không giống như các công trình 
thấp tầng khi chịu tác dụng chủ yếu của tải 
trọng đứng, các công trình cao tầng với 
chiều cao lớn ngoài tải trọng đứng, tác 
dụng của tải trọng ngang như gió, động đất 
đều rất nguy hiểm cho công trình. 
Để giải quyết bài toán tải trọng ngang, 
đòi hỏi kết cấu phải có độ dẻo hay khả 
năng tiêu tán năng lượng hợp lý để làm hạn 
chế ảnh hưởng của các tác động trên. Vấn 
đề này liên quan đến giải pháp kết cấu cho 
các công trình cao tầng [4] và khả năng tiêu 
tán năng lượng của các hệ kết cấu chính là 
hệ số ứng xử. Mặt khác khi nói đến hệ số 
này, trong TCVN 9386-2012 đều lấy chung 
cho các kết cấu bê tông cốt thép một giá trị 
nhất định, theo ý kiến tác giả thì giá trị này 
không hợp lý ứng với từng loại mặt bằng 
và giải pháp kết cấu khác nhau. Giải pháp 
kết cấu xuất phát từ phương án kiến trúc và 
trên thực tế việc thay đổi kiến trúc rất khó 
TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC VĂN LANG Số 01 / 2017 
47 
thực hiện và hệ số ứng xử đề xuất không 
thỏa mãn với một số điều kiện quy định khi 
thiết lập phổ phản ứng với từng giá trị chu 
kỳ của các dạng dao động. Vì vậy việc 
phân tích hệ số ứng xử phù hợp với mặt 
bằng và giải pháp kết cấu mà không làm 
thay đổi phương án thiết kế kiến trúc ban 
đầu là sự cần thiết trong việc thực hành tính 
toán [5]. 
Vấn đề hệ số ứng xử vẫn là một vấn đề 
còn nhiều tiềm năng nghiên cứu vì đã có rất 
nhiều tác giả, nhóm nghiên cứu cùng với 
các bài báo đã được công bố trong nhiều 
năm qua, cụ thể: Borzi [1, tr. 47 - 61] cho 
rằng hệ số hồi quy của gia tốc phổ không 
đàn hồi đã được tính toán bằng mô hình 
đáp ứng đàn dẻo lý tưởng (EPP – Elastic 
Perfectly Plastic) và tăng bền mềm hóa trễ 
(HHS – Hysteretic Hardening Softening). 
Độ dẻo của kết cấu trong nghiên cứu này 
đều dựa trên hệ số ứng xử (q hay R) vì nó 
cung cấp giá trị phản ánh được mức độ dẻo 
thấp nhất và khả năng phân tán năng lượng 
của kết cấu. Daza chỉ ra rằng sự khác biệt 
giá trị hệ số ứng xử mong muốn và thực tế 
tính toán là do hệ số cường độ (CΩ) [3]. Khi 
giá trị hệ số cường độ lớn sẽ đảm bảo hệ số 
R tính toán vượt quá hệ số R mong muốn. 
Hệ số R đặc biệt có thể đạt được bằng cách 
điều chỉnh tỷ lệ độ dẻo (μ) và hệ số cường 
độ (CΩ). Nói cách khác, có vài cách kết hợp 
(μ, CΩ) để đạt được hệ số hiệu chỉnh đáp 
ứng như nhau. Các tiêu chuẩn thiết kế động 
đất trong tương lai gần, cần rà soát lại quy 
trình tính toán hệ số hiệu chỉnh đáp ứng, sử 
dụng một cách tiếp cận hợp lý hơn. Cần 
phải có nhiều nghiên cứu về hệ số dư (Rρ). 
Naga Wisva Teja thực hiện nghiên cứu ảnh 
hưởng chiều cao của tường chịu lực bê tông 
cốt thép có xét đến độ dẻo cao [6, tr. 1345 – 
1353]. Trong nghiên cứu này, ứng xử phi 
tuyến của kết cấu công trình được nghiên 
cứu bằng phương pháp phần tử hữu hạn với 
các tấm tường là phần tử vỏ nhiều lớp với 
tiết diện là các thớ, cùng với sự hình thành 
các khớp dẻo do thuộc tính của các thớ bê 
tông và cốt thép. Trong phân tích phi tuyến 
do tải trọng động đất có xét đến vài tham số 
như là các dạng dao động chủ yếu, hệ số 
dẻo, hệ số cường độ và hệ số đáp ứng hiệu 
chỉnh. Các kết quả đạt được chứng tỏ ứng 
xử do tải trọng động đất đều thỏa mãn, đặc 
biệt là dạng dao động xoắn trong công trình 
Cunha [2] đã thực hiện tính toán độ dẻo và 
hệ số vượt tải trong thiết