Tóm tắt Luận án Nghiên cứu thực nghiệm mô hình tổng thể nhà cao tầng bê tông cốt thép bán lắp ghép chịu tải trọng động đất ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG 
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG 
----------------------------------- 
HOÀNG MẠNH 
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH TỔNG THỂ 
NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP BÁN LẮP GHÉP 
CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Ở VIỆT NAM 
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng 
Mã số: 9580201 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT 
Hà Nội, 2018 
 Luận án được hoàn thành tại 
Viện Khoa học công nghệ xây dựng – Bộ Xây dựng 
 Người hướng dẫn khoa học: 
1. PGS. TS. Nguyễn Võ Thông 
2. TS. Đỗ Tiến Thịnh 
 Phản biện 1: .. 
 ............ 
 Phản biện 2: .... 
 ........... 
 Phản biện 3: .... 
 ............ 
Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Viện 
họp tại Viện Khoa học công nghệ xây dựng vào hồi: 
.... giờ ....... ngày ...... tháng ...... năm 2018 
Có thể tìm hiểu luận án tại: 
1. Thư viện Quốc gia 
2. Thư viện của Viện Khoa học công nghệ xây dựng 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 1 
MỞ ĐẦU 
1. Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu 
Hiện nay, các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về ứng xử tổng thể của kết cấu 
nhà BTCT bán lắp ghép chịu tải trọng động đất còn hạn chế. Các nghiên cứu mới chỉ 
tập trung về ứng xử của các nút khung hoặc khung phẳng. Để nghiên cứu ứng xử 
tổng thể của kết cấu khi chịu tải trọng động đất thì phương pháp tốt nhất hiện nay là 
thử nghiệm mô hình trên bàn rung mô phỏng động đất. Từ những lý do trên, nghiên 
cứu sinh lựa chọn đề tài nghiên cứu là “Nghiên cứu thực nghiệm mô hình tổng thể 
nhà cao tầng bê tông cốt thép bán lắp ghép chịu tải trọng động đất ở Việt Nam”. 
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án 
Nghiên cứu ứng xử tổng thể của kết cấu nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép chịu 
tải trọng động đất trong điều kiện Việt Nam, qua đó đánh giá được khả năng chịu 
động đất của dạng kết cấu này. 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 
Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu tổng thể nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép chịu tải 
trọng động đất, có lõi được thi công bằng bê tông cốt thép toàn khối; cột, dầm, 
sàn BTCT được đúc sẵn, thi công bằng phương pháp lắp ghép; 
Phạm vi nghiên cứu: sự làm việc tổng thể của hệ kết cấu không gian nhà cao tầng 
BTCT bán lắp ghép chịu tải trọng động đất. 
4. Phương pháp nghiên cứu 
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với phương pháp nghiên cứu lý thuyết. 
5. Nội dung nghiên cứu 
+ Nghiên cứu tổng quan về nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép và liên kết đặc trưng 
của nó chịu tác dụng của động đất. 
+ Nghiên cứu các phương pháp lý thuyết để phân tích, tính toán hệ kết cấu không 
gian nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép chịu tải trọng động đất, phục vụ nghiên 
cứu thực nghiệm và đánh giá ứng xử tổng thể hệ kết cấu không gian nhà cao tầng 
BTCT bán lắp ghép trên bàn rung. 
+ Nghiên cứu các phương pháp thực nghiệm và lý thuyết mô hình hóa để sử dụng 
vào nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử của kết cấu không gian nhà cao tầng 
BTCT bán lắp ghép chịu tải trọng động đất. 
+ Tạo giản đồ gia tốc nhân tạo cho phân tích động phi tuyến theo lịch sử thời gian 
và phục vụ thí nghiệm trên bàn rung mô phỏng động đất. 
+ Tiến hành thí nghiệm mô hình tổng thể nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép trên 
bàn rung mô phỏng động đất. 
+ Phân tích, tính toán đối chứng các kết quả thực nghiệm và tính toán lý thuyết để: 
- Đánh giá được khả năng kháng chấn của kết cấu tổng thể nhà cao tầng 
BTCT bán lắp ghép trong điều kiện của Việt Nam; 
- Đánh giá ứng xử một số mối nối của dạng kết cấu này khi chịu tải trọng 
động đất; 
- Rút ra một số kết luận, kiến nghị. 
6. Những đóng góp khoa học chính của luận án 
+ Bằng các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết tính toán đã đánh giá được 
khả năng kháng chấn tổng thể của hệ kết cấu không gian nhà cao tầng BTCT bán 
lắp ghép trong và ngoài giai đoạn đàn hồi. 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 2 
+ Trên cơ sở lý thuyết tương tự trong phương pháp mô hình hóa, đã thiết lập được 
các mối quan hệ tương tự phục vụ cho công tác thiết kế mô hình, đối chiếu kết quả. 
+ Thiết lập giản đồ gia tốc nhân tạo để phục vụ phân tích động phi tuyến theo lịch 
sử thời gian và thí nghiệm trên bàn rung phù hợp với điều kiện đất nền ở Việt 
Nam và thiết bị bàn rung của Viện Khoa học công nghệ xây dựng. 
+ Đánh giá được ứng xử của một số mối nối đặc trưng được thiết kế và cấu tạo trong 
nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép ở Việt Nam khi chịu tải trọng động đất. 
+ Đánh giá ứng xử ngoài miền đàn hồi của nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép khi 
chịu tải trọng động đất. 
+ Đưa ra một số kiến nghị về sử dụng hệ số ứng xử cho phù hợp với dạng kết cấu 
BTCT bán lắp ghép ở Việt Nam hiện nay. 
7. Cấu trúc luận án 
Luận án gồm phần mở đầu, bốn chương, phần kết luận và kiến nghị, danh mục 
các tài liệu tham khảo, danh mục các bài báo khoa học liên quan của tác giả và 
phụ lục. 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 
1.1 Nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép 
Nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép được nghiên cứu trong luận án là giải pháp kết 
cấu sử dụng một số cấu kiện được chế tạo tại nhà máy, kết hợp với các kết cấu 
khác đổ tại chỗ để đảm bảo độ cứng toàn khối và độ ổn định cho công trình. Hệ 
kết cấu chịu lực chính bao gồm vách BTCT ở giữa và hệ cột, dầm, sàn lắp ghép 
xung quanh. 
1.2 Sự phá hoại do động đất gây ra đối với nhà cao tầng BTCT lắp ghép 
Trong các trận động đất ở: Đường Sơn (Trung Quốc, 1976), Michoacán (Mexico, 
1985), Leninaka (Armenia, 1988), Northridge (Mỹ, 1994), Kocaeli và Duzce (Thổ 
Nhĩ Kỳ, 1999),  các công trình sử dụng kết cấu lắp ghép đã bị phá hoại nhiều. 
1.3 Các phương pháp nghiên cứu về khả năng kháng chấn của công trình 
1.3.1 Phương pháp phân tích lý thuyết 
Để xét các ứng xử của công trình khi chịu tải trọng động đất ở giai đoạn ngoài đàn 
hồi thì thường sử dụng phương pháp tĩnh phi tuyến và động phi tuyến. 
1.3.2 Phương pháp nghiên cứu thông qua thực nghiệm 
Có ba phương pháp thực nghiệm chủ yếu để nghiên cứu về tác động của động đất 
lên công trình: Thí nghiệm thông qua bàn rung; Thí nghiệm giả động; Thí nghiệm 
tựa tĩnh theo chu kỳ. 
1.4 Hiện trạng nghiên cứu về nhà cao tầng lắp ghép chịu tác động của động đất 
1.4.1 Các nghiên cứu trên thế giới 
- Sử dụng hệ thống thiết bị giả động: Để đánh giá ứng xử kháng chấn của kết cấu 
BTCT lắp ghép trong tiêu chuẩn Eurocode 8, ở các phòng thí nghiệm: Lisbon, 
Milan, Ljubljana, Athens, Istanbul và Trung tâm Nghiên cứu chung của Ủy ban 
châu Âu Ispra, đã nghiên cứu cả về thực nghiệm và lý thuyết 
- Sử dụng bàn rung mô phỏng động đất: 
+ Nhiều mô hình nhà cao tầng BTCT toàn khối đã được thực hiện trên 
bàn rung mô phỏng động đất, như: Tháp truyền hình Thượng Hải, Tòa nhà hỗn 
hợp Thượng Hải, Tháp Tianwang ở Quảng Châu, Tháp Futong ở Hải Khẩu, Cung 
triển lãm Trung Quốc ở Thượng Hải,... 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 3 
+ Đã có một số nghiên cứu về mô hình nhà thấp tầng BTCT lắp ghép trên 
bàn rung mô phỏng động đất như: A. Colombo (2008); Matthew J. Schoettler, 
(2009); Makoto Maruta (2010); Adrian M. Ioani (2012); Jianzhuang Xiaoa 
(2015); Hiện chưa có đối tượng là nhà BTCT bán lắp ghép như ở Việt Nam. 
1.4.2 Các nghiên cứu trong nước 
- Sử dụng bàn rung mô phỏng động đất: đã có 03 công trình nghiên cứu: Đề tài nghiên 
cứu về kết cấu khung nhà 03 tầng bằng BTCT toàn khối của Huy N.X và Cường N.H 
(2016) ở Trường Đại học Giao thông vận tải; Đề tài nghiên cứu về kết cấu khung nhà 
05 tầng BTCT toàn khối của Hoàng Hải (2017) tại Học viện Kỹ thuật quân sự; Đề 
tài “Nghiên cứu thực nghiệm mô hình tổng thể nhà cao tầng chịu tải trọng động đất” 
(2013-2017) do PGS. TS. Nguyễn Võ Thông chủ trì, có các cộng tác viên và nghiên 
cứu sinh tham gia thực hiện. 
- Ngoài ra, liên quan đến nghiên cứu về bộ phận của nhà BTCT bán lắp ghép còn có 
các đề tài: Nghiên cứu thí nghiệm một số mối nối của PGS. TS. Lê Thanh Huấn ở 
Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội, năm 2009; Nghiên cứu thí nghiệm cho bộ phận công 
trình của PGS. TS Trần Chủng và cộng sự, năm 2011. 
1.5 Hệ số ứng xử đối với kết cấu BTCT lắp ghép trong TCVN 9386:2012 và EC8 
- Trong TCVN 9386:2012 có quy định phương pháp xác định hệ số ứng xử q cho 
hệ kết cấu bê tông đúc sẵn thỏa mãn một số điều kiện nhất định. Tuy nhiên, đối với 
hệ kết cấu của nhà BTCT bán lắp ghép đang nghiên cứu thì các cấu kiện và mối 
nối của nó không nằm trong đối tượng quy định của tiêu chuẩn để xác định hệ số 
ứng xử q. 
- Trong thực tế, đơn vị thiết kế cho loại công trình BTCT bán lắp ghép này đã sử 
dụng hệ số ứng xử q được lấy tương đương với công trình BTCT toàn khối mà chưa 
nêu được cơ sở khoa học để lấy giá trị này. Chính bởi vậy, việc nghiên cứu hệ số 
ứng xử q cho dạng nhà này là cần thiết. 
1.6 Lý thuyết tương tự để thiết kế mô hình thí nghiệm trên bàn rung 
Việc áp dụng lý thuyết về tương tự cho hệ kết cấu do Goodier và Thomson (1944) 
và sau đó là Goodier (1955) đưa ra. Một số nghiên cứu mô hình hoá ứng xử động 
và tĩnh của hệ kết cấu, cho mô hình kết cấu BTCT, như: Sabines và White (1966, 
1977), Harris và các cộng sự (1966, 1970). Krawinkler và các cộng sự (1978) mô 
tả các nghiên cứu lý thuyết mô hình về kháng chấn đối với kết cấu. Võ Văn Thảo 
(2005) đã đề cập về cơ sở mô hình hóa trong thí nghiệm kết cấu xây dựng. 
1.7 Kết luận Chương Tổng quan 
+ Việc nghiên cứu về ứng xử của kết cấu lắp ghép khi chịu tải trọng động đất đã được 
nghiên cứu từ khá lâu trên thế giới. Các nghiên cứu này thường tập trung vào nghiên 
cứu ứng xử của các nút liên kết giữa dầm và cột, đồng thời phân tích bằng mô hình 
phần tử hữu hạn để đánh giá. 
+ Đối với thử nghiệm cho mô hình tổng thể kết cấu nhà cao tầng BTCT lắp ghép 
trên thế giới thì chỉ mới có nghiên cứu cho nhà thấp tầng (dưới 7 tầng). 
+ Cho đến nay, ở Việt Nam chỉ có một số ít nghiên cứu về ứng xử của một số mối 
nối hoặc bộ phận kết cấu của loại công trình này khi chịu tải trọng động đất. 
+ Chưa có các nghiên cứu cho ứng xử tổng thể của hệ kết cấu không gian nhà cao 
tầng BTCT bán lắp ghép ở ngoài giai đoạn đàn hồi khi chịu tải trọng động đất. 
+ Việc sử dụng bàn rung mô phỏng động đất còn rất khiêm tốn cả về số lượng, 
nội dung nghiên cứu và các kiến thức kỹ thuật vận hành. 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 4 
+ Lý thuyết tương tự và mô hình hóa kết cấu xây dựng đã có từ lâu. Tuy nhiên 
các nghiên cứu trước đây khi sử dụng lý thuyết này vào thử nghiệm mô hình chịu 
tải trọng động đất bằng bàn rung chưa được nêu rõ ràng và đầy đủ, đặc biệt là khi 
nghiên cứu về mô hình tỷ lệ thu nhỏ kết cấu công trình chịu tải trọng động đất. 
Vì vậy việc nghiên cứu lý thuyết tương tự và mô hình hóa kết cấu một cách đầy 
đủ để áp dụng cho thử nghiệm công trình trên bàn rung là có ý nghĩa khoa học và 
là vấn đề đặt ra hiện nay. 
+ Khi nghiên cứu kết cấu dưới tác động của động đất thì có thể áp dụng phương 
pháp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên, hai phương 
pháp này đều có các ưu điểm và nhược điểm của nó. Để nghiên cứu một cách đầy 
đủ và đánh giá hết được ứng xử của kết cấu khi chịu động đất thì cần phải kết hợp 
cả hai phương pháp này, đặc biệt là đối với dạng kết cấu nhà cao tầng BTCT bán 
lắp ghép. 
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ TỔNG THỂ MÔ HÌNH NHÀ CAO TẦNG BTCT BÁN 
LẮP GHÉP CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 
Từ các kết quả nghiên cứu ở phần tổng quan cho thấy: cần thiết phải nghiên cứu 
xây dựng cơ sở khoa học phục vụ nghiên cứu thực nghiệm và đánh giá ứng xử 
tổng thể mô hình nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép chịu tải trọng động đất, cả về 
nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm. 
2.1 Cơ sở khoa học về nghiên cứu lý thuyết 
Theo kết quả nghiên cứu của mục 1.3.1 trong chương Tổng quan, trong phần này 
trình bày cụ thể nội dung của các phương pháp được chọn đó là: phương pháp 
phân tích tĩnh phi tuyến và động phi tuyến. Ngoài ra, trong phần này đã trình bày 
các tính năng, các yêu cầu về mô hình hóa phần tử, mô hình hóa vật liệu làm số 
liệu đầu vào cho phần mềm phân tích phi tuyến SeismoStruct, để phân tích phi 
tuyến cho đối tượng nghiên cứu. 
2.2 Cơ sở khoa học phục vụ nghiên cứu thực nghiệm 
Trong phần này trình bày nội dung cụ thể về các cơ sở khoa học phục vụ nghiên 
cứu thực nghiệm, bao gồm: Xây dựng giản đồ gia tốc nhân tạo; phân tích một số 
mối nối dầm – cột BTCT bán lắp ghép cơ bản; lý thuyết mô hình hóa. Các kết 
quả nghiên cứu này được nêu trong các mục 2.3.1, 2.3.2, 2.3.3 trong luận án. 
Dưới đây trình bày một số kết quả nghiên cứu cụ thể. 
+ Điều chỉnh phổ phản ứng của giản đồ gia tốc về phổ mục tiêu cho trước theo 
phương pháp miền thời gian: 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 5 
Giản đồ gia tốc 
đầu vào
Sự không phù hợp nhỏ hơn 
độ lệch cho phép?
Chia các phổ mục tiêu thành các phân nhóm, ứng với 
mỗi chu kỳ cho toàn bộ miền tần số 
Sai
Phổ mục tiêu 
đầu vào
Tính toán phổ phản ứng Phân chia thành các dải 
tần số khác nhau
Tính toán biên độ và dạng phổ không phù hợp
Nhập tiếp miền tần số để 
điều chỉnh
Có phải là miền tần số cuối 
cùng hay không?
Đúng
Sai
Ghi lại kết quả
Đúng
Nhập tiếp các phân nhóm
Tính toán phổ phản ứng (Sa) ở các chu kỳ 
tương ứng với các phân nhóm
Tính toán phổ không phù hợp (Samisfit) ở 
các chu kỳ tương ứng với các phân nhóm
Tính toán ma trận C cho các phân nhóm. 
Áp dụng rút gọn cho ma trận ngoài 
đường chéo
Xử lý sự phân tách giá trị suy biến của 
ma trận C
Tìm hệ số tỷ lệ tuyến tính cho mỗi sóng 
wavelet bằng cách giải phương trình ma 
trận C, giảm thiểu phổ không phù hợp
Theo tỷ lệ và tổng sóng wavelet để tạo ra 
hàm điều chỉnh
Thêm điều chỉnh tạm thời vào tổng số 
hàm điều chỉnh và kiểm tra phản hồi
Giải pháp có hội tụ 
hay không?
Đây có phải là phân 
nhóm cuối cùng
Đúng
Thêm hàm điều chỉnh tổng thể 
để được giản đồ gia tốc
Đúng
Sai
Có phải là giá trị đỉnh 
không phù hợp nằm trong 
một nửa chu kỳ của điểm 
phù hợp hiện tại?
Sai
Giảm biên độ của phần tử trong Samisfit 
ngoại trừ điểm phân tách
Đúng
Thêm sóng wavelet để điều chỉnh điểm 
thứ hai
Sai
Hình 2-1: Thuật toán điều chỉnh giản đồ gia tốc theo phổ mục tiêu cho trước 
+ Xây dựng giản đồ gia tốc nhân tạo hoàn toàn xuất phát từ đặc điểm nền đất 
công trình xây dựng: 
Hình 2-2: Giản đồ gia tốc và năng lượng phổ nhân tạo chu kỳ lặp 95 năm 
Hình 2-3: Giản đồ gia tốc và phổ năng lượng phổ nhân tạo chu kỳ lặp 475 năm 
Hình 2-4: Giản đồ gia tốc và năng lượng phổ nhân tạo chu kỳ lặp 2475 năm 
Frequency [Hz]
1 10
Fo
ur
ie
r A
m
pl
itu
de
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
Frequency [Hz]
1 10
Fo
ur
ier
 A
m
pli
tu
de
0.2
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
Frequency [Hz]
1 10
F
ou
rie
r 
A
m
pl
itu
de
0.32
0.3
0.28
0.26
0.24
0.22
0.2
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 6 
Phổ phản ứng công trình thực
Giản đồ gia tốc nhân tạo (8 giản 
đồ gia tốc)
Có hệ số cản nhớt 5%
Đường cong phổ của các giản 
đồ nhân tạo
So sánh phổ phản ứng công 
trình thực
LoạiSai số >10%
Giản đồ nhân tạo trung bình
Sai số < 10%
Đườn ... chuyển sang giai đoạn ngoài miền 
đàn hồi (hai đường chuyển vị tách nhau ra). Ở các chu kỳ lặp càng cao, giai đoạn 
trong giai đoạn đàn hồi càng ngắn và xu hướng tách nhau ra càng lớn hơn. Ở chu 
kỳ lặp 95 năm, 475 năm, sơ đồ là khớp hay ngàm không ảnh hưởng nhiều đến các 
giai đoạn làm việc của kết cấu, nhưng khi ở chu kỳ lặp 2475 năm thì điều này có 
sự khác biệt rõ ràng hơn. 
Hình 4-3: So sánh chuyển vị đỉnh ở chu kỳ lặp 2475 năm – Sơ đồ khớp 
Hình 4-4: So sánh chuyển vị đỉnh ở chu kỳ lặp 2475 năm – Sơ đồ ngàm 
Ở tầng 12, vách vẫn làm việc trong giai đoạn đàn hồi, trong khi đó vách ở tầng 1 
có sự hấp thụ năng lượng lớn và bắt đầu có sự suy giảm về độ cứng, nội lực,  
Quy luật này phù hợp với các chu kỳ lặp khác và sự hấp thụ năng lượng này tỷ lệ 
thuận khi chu kỳ lặp tăng lên. 
-0.2
0
0.2
0 5 10 15 20 25 30 35
C
h
u
y
ển
 v
ị 
(m
)
Thời gian (s)
Chuyển vị đỉnh phi tuyến 2475 Chuyển vị đỉnh đàn hồi 2475
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0 5 10 15 20 25 30 35
C
h
u
yể
n
 v
ị (
m
)
Thời gian (s)
Chuyển vị đỉnh phi tuyến 2475 Chuyển vị đỉnh đàn hồi 2475
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 19 
a. Tầng 12 b. Tầng 1 
Hình 4-5: Biểu đồ quan hệ góc xoay – mô men của vách – CK lặp 2475 năm 
- Kết quả phân tích cho mô hình 16 tầng: 
So sánh giá trị chuyển vị đỉnh giữa phân tích động phi tuyến với phân tích tuyến tính 
trong trường hợp giản đồ gia tốc nhân tạo tương ứng với chu kỳ lặp 95 năm, 475 năm 
và 2475 năm được cho trong Hình 4-6, 4-7. Tương tự mô hình 12 tầng: ở giai đoạn 
đầu, kết cấu vẫn làm việc trong giai đoạn đàn hồi, sau đó kết cấu bắt đầu chuyển sang 
giai đoạn ngoài miền đàn hồi (hai đường chuyển vị tách nhau ra ở khoảng 4s đối với 
sơ đồ khớp và 7s đối với sơ đồ ngàm). Ở chu kỳ lặp 95 năm, 475 năm, sơ đồ là khớp 
hay ngàm không ảnh hưởng nhiều đến các giai đoạn làm việc của kết cấu, nhưng khi 
ở chu kỳ lặp 2475 năm thì điều này có sự khác biệt rõ ràng hơn. 
Hình 4-6: So sánh chuyển vị đỉnh ở chu kỳ lặp 2475 năm – Sơ đồ khớp 
Hình 4-7: So sánh chuyển vị đỉnh ở chu kỳ lặp 2475 năm – Sơ đồ ngàm 
a. Tầng 16 b. Tầng 1 
Hình 4-8: Biểu đồ quan hệ góc xoay – mô men của vách – CK lặp 2475 năm 
-0.5
0
0.5
0 5 10 15 20 25 30 35
C
h
u
yể
n
 v
ị (
m
)
Thời gian (s)
Chuyển vị đỉnh phi tuyến 2475 Chuyển vị đỉnh đàn hồi 2475
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0 5 10 15 20 25 30 35
C
h
u
yể
n
 v
ị (
m
)
Thời gian (s)
Chuyển vị đỉnh phi tuyến 2475 Chuyển vị đỉnh đàn hồi 2475
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 20 
Các kết quả phân tích tính toán động lực học phi tuyến cho kết cấu tổng thể nhà 
12 tầng và 16 tầng BTCT bán lắp ghép đã chỉ ra được giai đoạn làm việc đàn hồi, 
giai đoạn làm việc đàn – dẻo ứng với các cấp tải khác nhau. Ở giai đoạn làm việc 
đàn hồi, độ cứng của kết cấu không thay đổi, đường cong quan hệ mô men – góc 
xoay phụ thuộc tuyến tính. Ở giai đoạn làm việc đàn dẻo, xuất hiện vết nứt, độ 
cứng thay đổi, đường cong quan hệ mô men – góc xoay, có vòng trễ, tồn tại góc 
quay dư và mô men dư. 
4.3 So sánh giữa kết quả phân tích tổng thể mô hình và kết quả thử nghiệm 
4.3.1 Dạng phá hoại, hư hỏng 
Trong Chương 3 đã trình bày về dạng phá hoại, hư hỏng của mô hình thí nghiệm 
trên bàn rung mô phỏng động đất: Ở các chu kỳ lặp 95 năm và 475 năm, mô hình 
chưa xuất hiện hư hỏng ở tất cả các cấu kiện. Tại chu kỳ lặp 2475 năm (PGA = 
1,2g), mô hình đã xuất hiện vết nứt và hư hỏng ở tất cả các chân cột tầng 1, vách 
tầng 1 và một số vị trí ở liên kết dầm – cột tầng 2. Các vết nứt có xu hướng lan 
dần từ tầng 1 lên tầng 2. 
Kết quả tính toán bằng phần mềm phân tích phi tuyến SeismoStruct [106] ở chu 
kỳ lặp 2475 năm mô hình nhà 12 tầng có kết quả ở hai trường hợp liên kết dầm – 
cột là ngàm và khớp cho trong Hình 4-37 và 4-38. 
Cơ chế hình thành khớp dẻo khi phân tích lý thuyết tương tự như kết quả thí 
nghiệm mô hình tương ứng với chu kỳ lặp 2475 năm. Quan sát được các biên 
đàn, dẻo và quá trình biến đối của nó khi phân tích cho chu kỳ lặp 2475 năm 
(tương ứng với màu sắc biến đối ở hình 4-37 đến 4-40). Sự phá hoại là theo 
Phương Y bởi phương này là phương có độ cứng nhỏ hơn so với Phương X. 
Trong trường hợp quan niệm mối nối dầm – cột là khớp, phần tải trọng đứng một 
phần tập trung vào dầm, làm cho dầm bị phá hoại cùng với cột, vách. Tuy nhiên, 
trong trường hợp, mối nối dầm cột là ngàm, dầm không bị phá hoại, mà chủ yếu 
tập trung vào vách và cột, tương tự kết quả thí nghiệm. 
Tại thời điểm công trình bị phá hoại ở vách và cột, cả trong thực nghiệm và tính 
toán lý thuyết đều cho thấy tương ứng với đỉnh gia tốc nền (PGA) nằm trong khoảng 
từ 0.18g  0.24g. Có nghĩa là công trình đến giai đoạn “gần sập đổ” khi động đất 
đạt đến cấp VIII (thang MSK-64). Điều này là phù hợp khi hiện nay, công trình chỉ 
yêu cầu thiết kế đảm bảo an toàn cho động đất cấp VII (PGA < 0,12g). 
Từ dạng xuất hiện khớp dẻo và phá hoại như phân tích lý thuyết ở trên có thể 
nhận thấy, mô hình nhà 16 tầng tương tự mô hình nhà 12 tầng về cơ chế phát sinh 
khớp dẻo, dạng phá hoại ở vách, sau đó lan sang cột, dầm. 
Các kết quả thực nghiệm và phân tích tính toán động lực học phi tuyến cho kết 
cấu tổng thể nhà 12 tầng và 16 tầng BTCT bán lắp ghép đã chỉ ra được giai đoạn 
làm việc đàn hồi, giai đoạn làm việc đàn – dẻo ứng với các cấp tải khác nhau. Ở 
giai đoạn làm việc đàn hồi, độ cứng của kết cấu không thay đổi, đường cong quan 
hệ mô men – góc xoay phụ thuộc tuyến tính. Ở giai đoạn làm việc đàn dẻo, xuất 
hiện vết nứt, độ cứng thay đổi, đường cong quan hệ mô men – góc xoay, có vòng 
trễ, tồn tại góc quay dư và mô men dư. 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 21 
4.3.2 So sánh về chuyển vị 
Ở chu kỳ lặp 475 năm (PGA=0,66g trong thử nghiệm), giá trị chuyển vị của mô 
hình thí nghiệm nằm trong khoảng giữa giá trị chuyển vị phân tích theo sơ đồ 
ngàm và phân tích theo sơ đồ khớp, đồng thời giá trị này rất gần với trường hợp 
sơ đồ ngàm. Sai số giữa chuyển vị đỉnh của thí nghiệm so với phân tích theo sơ 
đồ ngàm là xấp xỉ 6% và sai số giữa chuyển vị đỉnh của thí nghiệm so với phân 
tích theo sơ đồ khớp là 46%. 
Ở chu kỳ lặp 2475 năm (PGA=1,2g trong thử nghiệm), giá trị chuyển vị của mô 
hình nằm ngoài khoảng giữa giá trị chuyển vị phân tích theo sơ đồ ngàm và phân 
tích theo sơ đồ khớp, đồng thời giá trị này gần với trường hợp sơ đồ ngàm. Sai số 
giữa chuyển vị đỉnh của thí nghiệm so với phân tích theo sơ đồ ngàm là xấp xỉ 
27% và sai số giữa chuyển vị đỉnh của thí nghiệm so với phân tích theo sơ đồ 
khớp là xấp xỉ 56%. 
Hình 4-9: So sánh chuyển vị Phương X ở CK 
lặp 475 năm 
Hình 4-10: So sánh chuyển vị Phương Y ở 
CK lặp 2475 năm 
4.3.3 So sánh về gia tốc 
Hình 4-11: So sánh gia tốc Phương Y ở CK 
lặp 2475 năm 
Hình 4-12: So sánh gia tốc Phương X ở 
CK lặp 475 năm 
+ Ở chu kỳ lặp 475 năm (PGA=0,66g trong thử nghiệm), giá trị gia tốc của mô hình thí 
nghiệm nằm trong khoảng giữa giá trị gia tốc phân tích theo sơ đồ ngàm và phân tích 
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80 100
T
ần
g
Chuyển vị (mm)
Kết quả thí nghiệm
Tính toán LK Khớp
Tính toán LK ngàm
0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200
T
ần
g
Chuyển vị (mm)
Kết quả thí nghiệm
Tính toán LK Khớp
Tính toán LK ngàm
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0.1 0.2 0.3
T
ần
g
Gia tốc (g) 
Kết quả thí nghiệm
Tính toán LK Khớp
Tính toán LK Ngàm
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0.1 0.2 0.3
T
ần
g
Gia tốc (g)
Kết quả thí nghiệm
Tính toán LK Khớp
Tính toán LK Ngàm
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 22 
theo sơ đồ khớp, những giá trị này gần với trường hợp sơ đồ ngàm. Sai số giữa gia tốc 
của thí nghiệm so với phân tích theo sơ đồ ngàm là xấp xỉ 16% và sai số giữa gia tốc 
đỉnh của thí nghiệm so với phân tích theo sơ đồ khớp là 41%. 
+ Ở chu kỳ lặp 2475 năm (PGA=1,2g trong thử nghiệm), giá trị gia tốc của mô hình thí 
nghiệm nằm trong khoảng giữa giá trị gia tốc phân tích theo sơ đồ ngàm và phân tích 
theo sơ đồ khớp. Sai số giữa gia tốc của thí nghiệm so với phân tích theo sơ đồ ngàm 
là xấp xỉ 15% và sai số giữa gia tốc đỉnh của thí nghiệm so với phân tích theo sơ đồ 
khớp là 27%. 
4.4 Kết quả đạt được của Chương 4 
+ Đã phân tích tính toán cho 02 nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép (12 tầng và 16 tầng) 
chịu tác động của động đất theo phương pháp tĩnh phi tuyến, từ đó đánh giá được ứng 
xử của kết cấu cho 02 công trình này với các trường hợp mối nối khác nhau; 
+ Đã thiết lập được các giản đồ nhân tạo phù hợp với điều kiện động đất ở Việt 
Nam làm đầu vào trong phân tích động phi tuyến theo lịch sử thời gian. 
+ Đã phân tích mô hình theo phương pháp động phi tuyến theo lịch sử thời gian 
cho 02 nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép (12 tầng và 16 tầng), từ đây đưa ra được 
các kết quả nhằm so sánh cho các trường hợp mối nối làm việc khác nhau. Đồng 
thời, thiết lập được quy luật đường cong trễ của cấu kiện vách, lõi – là cấu kiện 
chịu lực chính trong nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép, từ đó có thể giúp cho việc 
tính toán thiết kế và phân tích ứng xử của kết cấu. 
+ Thông qua việc so sánh giữa kết quả thử nghiệm với kết quả phân tích lý thuyết, 
cho thấy: 
 - Về cơ bản giá trị chuyển vị và gia tốc phù hợp và tương thích với kết quả tính 
toán lý thuyết (sai số từ 6% đến 56%). 
- Cơ chế phá hoại, hư hỏng của mô hình thử nghiệm và tính toán lý thuyết tương 
đối phù hợp khi quan niệm mối nối làm việc là ngàm. 
+ Tại thời điểm công trình “gần sập đổ”, cả trong thực nghiệm và tính toán lý 
thuyết đều cho thấy tương ứng với đỉnh gia tốc nền (PGA) nằm trong khoảng từ 
0.18g  0.24g. Có nghĩa là công trình “gần sập đổ” khi động đất đến cấp VIII 
(theo thang MSK-64), tương ứng với chu kỳ lặp 2475 năm. Điều này là phù hợp 
khi hiện nay, công trình chỉ yêu cầu thiết kế đảm bảo an toàn khi động đất cấp 
VII (PGA < 0,12g). 
+ Đã phân tích, tính toán được hệ số dẻo, hệ số ứng xử cho kết cấu nhà 8 tầng, 12 
tầng và 16 tầng BTCT bán lắp ghép ứng với các trường hợp mối nối khác nhau 
và rút ra nhận xét: giá trị hệ số ứng xử bao gồm các hệ số ứng xử thành phần (hệ 
số vượt cường độ, hệ số giảm lực cắt đáy và hệ số ứng suất cho phép), các hệ số 
này phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có chiều cao công trình và quan niệm 
của mối nối; nên phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần để kiểm tra lại hệ số ứng xử 
sau khi thiết kế; nếu không có các tính toán bổ sung thì nên lựa chọn giá trị hệ số 
ứng xử q theo “hệ tường” trong TCVN 9386:2012 để phù hợp đặc điểm kết cấu 
của dạng nhà BTCT bán lắp ghép này. 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 23 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
I. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CÓ Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 
CỦA LUẬN ÁN 
1. Xây dựng được cơ sở khoa học của phương pháp thực nghiệm mô hình nhà 
cao tầng BTCT bán lắp ghép chịu tải trọng động đất, trong đó áp dụng lý thuyết 
mô hình tương tự để chế tạo mẫu thí nghiệm; xây dựng giản đồ gia tốc nhân tạo 
theo phổ mục tiêu mong muốn làm đầu vào cho tính toán sử dụng phần mềm và 
cho thí nghiệm; áp dụng phần mềm SeimoStruct giải bài toán động lực học kết 
cấu đàn – dẻo để đối chiếu và giải thích kết quả thực nghiệm. 
2. Bằng các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết tính toán đã đánh giá 
được khả năng kháng chấn của kết cấu tổng thể nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép 
trong điều kiện của Việt Nam. Cụ thể, với nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép cao 
12 tầng và 16 tầng, đảm bảo an toàn khi động đất đạt đến cấp VII (tương ứng chu 
kỳ lặp 95 năm và 475 năm) và trạng thái “gần sập đổ” khi động đất đạt đến cấp 
VIII (tương ứng chu kỳ lặp 2475 năm). 
3. Dựa trên sự kết hợp giữa nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu lý thuyết bổ 
trợ, đã thực hiện một thí nghiệm mô hình kết cấu tổng thể nhà cao tầng BTCT 
bán lắp ghép trên bàn rung mô phỏng động đất hiện đại và có kích thước lớn nhất 
Việt Nam hiện nay. Kết quả đối chứng giữa kết quả nghiên cứu thực nghiệm với 
phân tích lý thuyết là phù hợp. 
4. Các kết quả thực nghiệm và phân tích tính toán động lực học phi tuyến cho kết 
cấu tổng thể nhà cao tầng BTCT bán lắp ghép đã chỉ ra được giai đoạn làm việc 
đàn hồi, giai đoạn làm việc đàn – dẻo ứng với các cấp tải khác nhau. Ở giai đoạn 
làm việc đàn hồi, độ cứng của kết cấu không thay đổi, đường cong quan hệ mô 
men – góc xoay phụ thuộc tuyến tính. Ở giai đoạn làm việc đàn dẻo, xuất hiện 
vết nứt, độ cứng thay đổi, đường cong quan hệ mô men – góc xoay, có vòng trễ, 
tồn tại góc quay dư và mô men dư. 
5. Đã phân tích, tính toán được hệ số dẻo, hệ số ứng xử cho kết cấu nhà 8 tầng, 
12 tầng và 16 tầng BTCT bán lắp ghép ứng với các trường hợp mối nối khác nhau 
và rút ra nhận xét: giá trị hệ số ứng xử bao gồm các hệ số ứng xử thành phần (hệ 
số vượt cường độ, hệ số giảm lực cắt đáy và hệ số ứng suất cho phép), các hệ số 
này phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có chiều cao công trình và quan niệm 
của mối nối; nên phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần để kiểm tra lại hệ số ứng xử 
sau khi thiết kế; nếu không có các tính toán bổ sung thì nên lựa chọn giá trị hệ số 
ứng xử q theo “hệ tường” trong TCVN 9386:2012 để phù hợp đặc điểm kết cấu 
của dạng nhà BTCT bán lắp ghép này. 
II. ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 
1. Tiến hành thử nghiệm cho mô hình nhà siêu cao tầng và cho các dạng kết cấu 
khác nhau để có thêm cơ sở đánh giá sự làm việc thực tế của kết cấu và so sánh 
với tính toán lý thuyết. 
2. Nghiên cứu về khả năng kháng chấn cho các dạng mối nối khác (như: sử dụng 
liên kết chốt, liên kết hàn, liên kết bằng cáp dự ứng lực, ...) của kết cấu BTCT lắp 
ghép nói chung và kết cấu bê tông cốt thép bán lắp ghép nói riêng. 
NCS. Hoàng Mạnh – Viện KHCN Xây dựng 24 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 
1. Nguyễn Võ Thông, Võ Văn Thảo, Đỗ Tiến Thịnh, Ngô Mạnh Toàn, Nguyễn 
Trung Kiên và Hoàng Mạnh (2013). “Xây dựng các tiêu chuẩn tương tự trong bài 
toán mô hình hóa kết cấu chịu tải trọng động”. Hội nghị Khoa học kỷ niệm 50 
năm thành lập Viện KHCN Xây dựng 1963 – 2013 (Conference on the 50th 
anniversary of establishment of vietnam institute for building science and 
technology, tr. 321-328 
2. Nguyễn Võ Thông, Võ Văn Thảo và Hoàng Mạnh (2013), “Thiết kế mô hình 
nhà cao tầng trên bàn rung mô phỏng động đất (Design of high-rise building 
specimen for shaking table test)”. Hội nghị khoa học toàn quốc cơ học vật rắn 
biến dạng lần thứ XI” (The 11th National Conference on Solid Mechanics), Hồ 
Chí Minh, tr. 1143-1150. 
3. Lê Minh Long, Trần Bá Việt, Đỗ Tiến Thịnh, Trần Toàn Thắng, Nguyễn Văn 
Hùng, Nguyễn Hồng Sơn, Ngô Mạnh Toàn, Hoàng Mạnh (2017). “Giải pháp kết 
cấu lắp ghép sử dụng bê tông tính năng siêu cao (UHPC) cho công trình xây dựng 
trên đảo”. Tạp chí Xây dựng, số 12-2017, tr. 115-119. 
4. Nguyễn Võ Thông, Hoàng Mạnh (2018). “Thiết lập giản đồ gia tốc để phân tích 
động phi tuyến theo lịch sử thời gian”. Tạp chí Xây dựng, số 6-2018, tr. 79-83. 
5. Nguyễn Võ Thông, Hoàng Mạnh (2018). “Nghiên cứu thí nghiệm mô hình tổng 
thể kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép bán lắp ghép chịu động đất”. Tạp chí 
Xây dựng, số 6-2018, tr. 83-90.