Nhà Thép Tiền Chế Là Gì? Cấu Tạo và Ứng Dụng

Nhà thép tiền chế là loại nhà bằng thép được thiết kế theo bản vẽ kiến trúc và bản vẽ kết cấu, sau đó được gia công tại xưởng hoặc nhà máy rồi lắp dựng tại công trình. Với tên gọi tiếng Anh là Pre-engineered Building, trên thế giới người ta thường thấy nhà thép tiền chế dùng khung Zamil phổ biến.

Loại nhà thép Zamil này được ứng dụng trong công trình nhà xưởng, nhà kho, nhà để xe, siêu thị hoặc nhà dân dụng… Thành phần chính là khung thép, dầm, xà gồ, mái. Về mặt hình thức, các ngôi nhà được thiết kế từ khung thép được tạo thành giống như trò chơi xếp hình dành cho trẻ em. Các cấu kiện dầm, cột được sản xuất tại nhà máy như những mảnh ghép trong trò chơi đó, sau đó được lắp ghép lại với nhau bằng liên kết bulong tạo thành một công trình hoàn chỉnh.

Nguồn gốc lịch sử

Trước tiên, chúng ta cùng tìm hiểu một chút về nguồn gốc, lịch sử hình thành và phát triển của nó nhé!

Thuật ngữ nhà thép tiền chế ra đời vào khoảng những năm 1960, bắt nguồn từ Mỹ. Những công trình được gọi là tiền chế là bởi vì chúng được đưa vào thiết kế kỹ thuật theo tiêu chuẩn định sẵn cho một số cấu kiện giới hạn.

Có một vài yếu tố làm cho giai đoạn này trở nên có ý nghĩa trong lịch sử ngành xây dựng như sau:

• Thứ nhất: Công nghệ cải tiến đã không ngừng mở rộng khả năng vượt nhịp của loại công trình này. Khung thép đầu tiên được giới thiệu những năm 1940 chỉ rộng khoảng 12m. Vài năm sau đó, khả năng vượt nhịp của khung mở rộng lên 15m, 18m, 24m. Vào cuối những năm 1950, nhịp khung đã lên đến 30m. Những tòa nhà lúc này trông khác hơn, lớn hơn trước kia rất nhiều.
• Thứ hai: Tấm panel được giới thiệu bởi hãng Steel Corp vào đầu những năm 1960. Cùng thời gian đó, xà gồ Z cán nguội được phát minh. Tấm cách nhiệt đầu tiên được phát triển bởi Butler, và mái kim loại đầu tiên xuất hiện trên thị trường.

Cấu Tạo Xà Gồ

• Và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, nhà thép đầu tiên được thiết kế bằng máy tính đã được ra mắt vào đầu những năm 1960. Với sự xuất hiện của tin học hóa, khả năng thiết kế trở nên vô hạn.

Tính Toán Thiết Kế Nhà Khung Thép Tiền Chế bằng Phần Mềm

Tất tả những yếu tố này kết hợp để tạo ra một sự bùng nổ xây dựng loại hình này vào cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960.

Tên gọi

Các công trình được gọi là “tiền chế” vì người sử dụng bị hạn chế trong những thiết kế tiêu chuẩn.

Khi ngành công nghiệp xây dựng bắt đầu phát triển các nhà thép theo yêu cầu riêng của từng khách hàng, thì thuật ngữ “nhà thép tiền chế” trở thành một sự nhầm lẫn. Mặc dù thuật ngữ này vẫn còn được sử dụng rộng rãi, và được tìm thấy ngay cả trong nhiều cuốn sách, nhưng hiện nay người ta thích gọi là kết cấu thép.

Tại sao kiểu thiết kế này lại phát triển nhanh chóng?

Ngành thép đang phát triển nhanh chóng ở hầu hết các lĩnh vực trên thế giới vì những lý do chính sau:

• Thân thiện với môi trường (không phải chặt phá rừng lấy gỗ xây dựng): Việc sử dụng kết cấu thép không chỉ tiết kiệm mà còn thân thiện với môi trường trong bối cảnh nóng lên toàn cầu hiện nay.
• Thời gian xâ y dựng nhanh chóng: Thời gian là khía cạnh quan trọng nhất. Loại hình công trình này được xây dựng trong thời gian ngắn nhất. Trong các công trình bằng thép tiền chế, các thành phần cấu kiện được sản xuất gia công trong nhà máy, sau đó được vận chuyển tới công trình, rồi lắp dựng trong thời gian ngắn nhất. Trong khung nhà thép tiền chế, tránh dư thép bằng cách giảm tiết diện theo độ lớn của momen uốn.
• Tiết kiệm được thời gian cũng có nghĩa là tiết kiệm được nhiều chi phí khác.

Tiêu chuẩn thiết kế nhà khung thép tiền chế bao gồm những gì?

Thiết kếđúng tiêu chuẩn bao gồm những điều sau:

1. Có bản thuyết  minh thiết kế cơ sở.
2. Tiêu chuẩn bản vẽ thiết kế:
   1. Bản vẽ tổng thể toàn bộ mặt bằng công trình.
   2. Bản vẽ phương án thiết kế nhà tiền chế và bản vẽ sơ đồ công nghệ.
   3. Bản vẽ hạ tầng kỹ thuật và kết cấu chính của mẫu nhà thép.
3. Tiêu chuẩn của bản vẽ thiết kế thi công bao gồm:
   1. Phần thuyết minh thiết kế
   2. Bản vẽ thiết kế cụ thể
   3. Bản dự toán công trình và tài liệu khảo sát quy trình lắp dựng.
4. Ngoài ra, bạn cũng cần tìm hiểu thêm về:
   1. Quy chuẩn thiết kế nhà xưởng
   2. Tiêu chuẩn áp dụng trong tính toán thiết kế nhà xưởng.

Bạn có thể tham khảo thêm về: Tiêu chuẩn thiết kế nhà thép tiền chế tại đây!

Các tiêu chuẩn này được áp dụng để đảm bảo công trình đứng vững trước các loại tải trọng tác động. Kết cấu thép có tỷ lệ cường độ/trọng lượng cao hơn bê tông cốt thép.

Trong trường hợp cần thiết, chúng được tháo dỡ dễ dàng và được sử dụng lại sau đó. Do đó, các công trình thép tiền chế có thể được thay đổi hoặc mở rộng trong tương lai.

Cấu tạo công trình

Hệ sơ cấp

Hệ sơ cấp bao gồm kèo và cột kết nối với nhau bằng bu lông cường độ cao tạo thành hệ khung chính. Chiều dài các bộ phận thường bị hạn chế dưới 12m để dễ vận chuyển.

Hệ thứ cấp

Hệ thứ cấp bao gồm hệ xà gồ cho tường và mái, mái lợp, thanh giằng.

Cấu Tạo Nhà Xưởng Công Nghiệp 1 Tầng

Hệ giằng

Có hai hoại là giằng mái và giằng cột.

Hệ thống mái lợp và bao che

• Tấm lợp và tấm tường bao che có thể là tôn mạ kẽm tráng hoặc phủ màu. Có thể dùng loại tấm cách nhiệt.
• Tấm lợp có thể có cửa sổ mái hoặc lấy sáng bằng tấm polycarbonate/PVC hoặc tấm FRP.
• Hệ thống cửa đi, cửa sổ.
• Bao gồm các cửa đi ( cửa cuốn, cửa kéo.. ), cửa sổ, lam – chớp, quạt hút,…

Phụ kiện

Phụ kiện bao gồm quả cầu thông gió, máng xối, thang, ống thu nước mái…

Hoàn thiện

Các thành phần kết cấu chính thường được hoàn thành với việc phun cát, hai lớp chống ăn mòn, tiếp theo là hai lớp sơn cho các chi tiết kỹ thuật. Cấu kiện phụ thứ cấp được sơn sau khi phun cát hoặc mạ kẽm dựa trên yêu cầu.

Thông số kỹ thuật

Nhà thép tiền chế được thiết kế theo yêu cầu của khách hàng. Các bộ phận của NTTC được sản xuất chính xác theo kích thước thiết kế để tạo nên một công trình đáp ứng đầy  đủ yêu cầu công năng sử dụng. Loại hình công trình này được xác định bởi các kích thước cơ bản sau:

Bản vẽ thiết kế mặt bằng

Chiều dài công trình (Building length)

Là khoảng giới hạn bởi hai mặt tường đầu hồi.

Được xác định dựa trên chiều dài của thửa đất xây dựng, nhu cầu sản xuất, các yếu tố khác về qui hoạch: như cây xanh, đường nội bộ… nhằm tối ưu hóa cơ cấu đất sử dụng để đạt hiệu quả cao trong sản xuất. Công trình có thể nối dài trong tương lai.

Chiều cao công trình (Building height)

Là khoảng cách được xác định từ mặt nền hoàn thiện đến điểm thấp nhất của đuôi mái ( hay còn gọi là chiều cao giọt nước ).

Được xác định dựa trên yêu cầu sử dụng của máy móc thiết bị ( cẩu trục ), liên quan đến công nghệ sản xuất được sử dụng trong dự án đồng thời đảm bảo tỉ lệ giữa chiều cao và chiều ngang công trình mang đến tính thẩm mĩ cho dự án.

Chiều rộng công trình (Building width)

Hay còn gọi là khẩu độ khung kèo, là khoảng cách giới hạn giữa hai tường bao ngoài.

Chiều rộng công trình phải phù hợp yêu cầu sản xuất, công nghệ – thiết bị được đặt trong công trình…

Độ dốc mái (Roof slope)

Là góc nghiêng hợp bởi mái và mặt phẳng nằm ngang.

Độ dốc mái ảnh hưởng đến lượng thoát nước mưa trên mái.

Độ dốc mái thông thường cho các nhà công nghiệp 10-15%. Độ dốc này cũng có thể tùy thuộc vào những yêu cầu đặc biệt của chủ đầu tư.

Bước cột (Bay)

Là khoảng cách bố trí cột theo phương dọc nhà.

Lựa chọn bước cột hợp lý dựa trên qui mô công trình, công nghệ sản xuất, các thiết bị máy móc, số lượng cầu trục, chế độ làm việc… Mục đích cuối cùng của việc lựa bước cột là đảm bảo lợi ích trong bố trí kết cấu, mang lại hiệu quả sử dụng cao, chi phí hợp lí.

Các bước lắp đặt

Các cấu kiện dầm, cột được sản xuất tại nhà máy, sau đó được lắp ghép lại tạo thành một công trình hoàn chỉnh. Chính vì sự tự động – đơn giản hóa trong sản xuất cho nên nhà thép tiền chế rất linh hoạt trong sử dụng – nâng cấp cũng như bảo trì. Và luôn đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng: bền vững – thẩm mỹ – giá thành hợp lý.

So sánh nhà khung thép tiền chế với nhà bê tông

Bạn có thể tham khảo thêm bài so sánh nhà thép tiền chế với nhà bê tông tại đây!

Quy trình thi công, xây dựng nhà khung thép tiền chế

Bước 1: Thiết kế

Dựa trên mặt bằng yêu cầu sử dụng, điều kiện thực tế, ngân sách và nhu cầu của khách hàng. Kiến trúc sư sẽ phân tích, đánh giá và đưa ra những giải pháp tối ưu nhất, sao cho ưu tiên đảm bảo an toàn và tiết kiệm nhất cho công trình.

Bước 2: Gia công cấu kiện

Nhà máy sẽ tiếp nhận bản vẽ gia công cấu kiện để bắt đầu giai đoạn sản xuất và gia công cấu kiện. Quy trình thực hiện bao gồm: Cắt – gia công bản mã – ráp – hàn – nắn – ráp bản mã – vệ sinh – sơn.

Bước 3: Lắp dựng tại công trình

Quy trình thực hiện lắp dựng tại công trình như sau: lắp đặt bu lông móng, lắp dựng khung kết cấu thép, xà gồ, mái tôn. Trong đó, việc lắp đặt bu lông móng là tiền đề để các công đoạn tiếp theo đạt hoàn chỉnh và nhanh chóng. Tuỳ thuộc vào thực trạng quá trình khảo sát mà lựa chọn các phương pháp an toàn cho thi công.

Bảng báo giá thi công nhà khung thép tiền chế

Nếu quý khách đang có nhu cầu xây dựng và tham khảo về quy trình thiết kế, các bước thi công xây cũng như là những mẫu thiết kế nhà xưởng, nhà kho mà công ty chúng tôi đã thực hiện thì có thể tham khảo về bài viết thi công và thiết kế nhà kho chuyên nghiệp tại đây!

Kết Luận

Ra đời vào những năm 1960 tại Mỹ, nhà thép tiền chếđược làm bằng kết cấu thép chủ yếu như khung, cột, dầm…

Những ưu điểm nổi bật của loại công trình này như khả năng vượt nhịp cao, thi công lắp đặt nhanh chóng, giảm tải trọng công trình, khả năng chịu lực cao, dễ tháo dỡ và tái sử dụng… Chính vì thế mà ngày nay hầu hết các công trình nhà kho, nhà công nghiệp, nhà xưởng ứng dụng.

Tuy nhiên, kết cấu thép cũng có những hạn chế nhất định của nó như khả năng chống cháy, khả năng bị oxi hoá. Những nhược điểm này đang được khắc phục bằng sơn chống cháy, và sơn chống oxi hoá.

Các kỹ sư, kiến trúc sư, các công ty kết cấu thép vẫn đang nghiên cứu và cải tiến nó mỗi ngày.

Nếu các bạn có nhu cầu thiết kế xây dựng nhà thép tiền chế vui lòng liên hệ công ty kết cấu thép Nam Trung để được tư vấn chi tiết nhất.

Cảm ơn bạn đã đọc bài viết.