THẾ NÀO LÀ NHÀ CAO TẦNG?

Đứng trên quan điểm thiết kế kết cấu, một nhà được xem là cao tầng nếu tải trọng ngang, do ảnh hưởng của chiều cao của nó, quyết định đến việc thiết kế.

Nhà là công trình xây dựng có sàn, được sử dụng để ở, hoạt động kinh doanh hoặc sản xuất - theo định nghĩa của Ủy Ban Về Nhà Cao Tầng và Nhà Ở Đô Thị (Council on Tall Building and Urban Habitat). Người đời thường gọi một tòa nhà cao và có nhiều tầng là “nhà cao tầng”. Nhưng… cụ thể một tòa nhà cao như thế nào thì được gọi là nhà cao tầng? Đây là câu hỏi khó.

Nói chung không có một định nghĩa cố định và chính xác cho nhà cao tầng. Một nhà có được xem là cao tầng hay không phụ thuộc vào bối cảnh thời gian và không gian cụ thể. Thí dụ một nhà cao bảy tầng được xây dựng vào những năm ba mươi của thế kỷ trước thì được xem như là cao tầng, nhưng nếu được xây dựng vào những năm ba mươi của thế kỷ này thì có lẽ không được xem là cao tầng. Tương tự như vậy, một ngôi nhà cao mười tầng ở Myanmar có thể được xem là cao tầng nhưng ở Mỹ lại không được xem là cao tầng…

Tương quan giữa chiều cao của nhà với các công trình lân cận cũng là một yếu tố quan trọng để xem xét nó có phải là nhà cao tầng hay không. Một nhà cao mười tầng được xem là cao chót vót ở một miền quê yên bình của một tỉnh miền trung thương yêu nước ta, nhưng lại lọt thỏm vào không gian của những công trình cao chót vót ở Hongkong nguy nga tráng lệ.

Ngoài ra, tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng của nhà cũng là một yếu tố quan trọng để xem xét một nhà có thuộc loại nhà cao tầng hay không. Đôi khi ta phải áp dụng tư duy thiết kế nhà cao tầng để thiết kế một nhà chỉ có chiều cao 30 mét, nhưng lại thiết kế một nhà cao 50 mét như một nhà thấp tầng, nếu chiều rộng của nhà cao 30 mét là 5 mét và chiều rộng của nhà cao 50 mét là 100 mét. Các công trình càng thanh mảnh thì ảnh hưởng của chiều cao đến việc thiết kế, thi công và vận hành công trình càng lớn.

Như vậy không có một định nghĩa hay tiêu chí nào cố định cho nhà cao tầng. Tuy nhiên, Ủy Ban Về Nhà Cao Tầng và Nhà Ở Đô Thị đưa ra khái niệm về nhà cao tầng như sau: Một nhà được gọi là cao tầng nếu việc thiết kế, thi công và vận hành nó chịu ảnh hưởng của các đặc điểm liên quan đến chiều cao. Bạn thấy khó hiểu với khái niệm này? Tôi cũng vậy!

Đơn giản hơn, bạn có thể hình dung như thế này. Giả sử bây giờ nhờ bạn thiết kế một nhà phố một trệt một lầu (tức là một nhà hai tầng), bạn có dám thiết kế không? Chắc là dám. Vậy nhờ bạn thiết kế 100 nhà hai tầng, bạn dám không? Dám luôn. Thế nhờ bạn thiết kế một nhà 200 tầng, bạn dám không? Ờ, ờ… cái này thì để xem lại. Tại sao bạn dám thiết kế 100 căn nhà hai tầng nhưng lại không dám thiết kế một căn nhà 200 tầng? Ở đây chiều cao của căn nhà 200 tầng đã ảnh hưởng đến suy nghĩ của bạn về thiết kế: nó là “nhà cao tầng”.

Đứng trên quan điểm thiết kế kết cấu, một nhà được xem là cao tầng nếu tải trọng ngang, do ảnh hưởng của chiều cao của nó, quyết định đến việc thiết kế. Đối với công trình cao, ảnh hưởng của tải trọng ngang do gió gây ra là rất lớn. Công trình càng cao thì tải trọng này càng lớn. Nếu tải trọng này tác dụng lên nhà lớn đến mức nó quyết định đến ý đồ và phương pháp thiết kế kết cấu thì nhà đó được gọi là cao tầng. Trong thực tế, hầu hết các thiết kế về nhà cao tầng đều bị chi phối bởi chuyển vị ngang và sự dao động do gió gây ra.

Trái với suy nghĩ của nhiều người, trong đó có nhiều kỹ sư xây dựng, ảnh hưởng của tải trọng động đất lên nhà cao tầng lại không đáng kể. Do vậy, tải trọng động đất không ảnh hưởng gì nhiều đến việc thiết kế nhà cao tầng như tải trọng gió. Nhiều kỹ sư cho rằng nên có quy định nhà cao từ bao nhiêu tầng trở lên thì phải xét đến tải trọng động đất. Thực ra lại nên quy định ngược lại: nhà cao từ bao nhiêu tầng trở lên thì không phải xét đến tải trọng động đất! Điều này sẽ được làm sáng tỏ trong chương Tải Trọng. Khi tìm hiểu thấu đáo về một vấn đề nào đó, nhiều khi ta có suy nghĩ và nhận thức ngược lại với số đông. Tất nhiên, động đất có ảnh hưởng đến nhà cao tầng thông qua những tác dụng khác, như sự hóa lỏng của đất cát chẳng hạn.

Khái niệm về nhà cao tầng nêu trên là mang tính định tính. Trừ những nhà cao chót vót mà ai cũng thừa nhận nó là cao tầng, những nhà có chiều cao vừa phải (ví dụ trên dưới mười tầng) thì thật khó xác định nó có phải là cao tầng hay không. Để có một con số cụ thể, Ủy Ban Về Nhà Cao Tầng và Nhà Ở Đô Thị cho rằng những nhà cao từ 14 tầng hoặc 50 mét trở lên có thể được xem là nhà cao tầng. Ủy ban này cũng thừa nhận rằng việc xác định nhà cao tầng theo số tầng không phải là một ý tưởng hay.

Ở Việt Nam, tiêu chuẩn Nhà Cao Tầng – Tiêu Chuẩn Thiết Kế (TCXDVN 323:2004), đã bị hủy do không còn phù hợp và chưa có tiêu chuẩn thay thế, cơ bản cho rằng những nhà cao từ chín tầng trở lên được xem là nhà cao tầng. Theo tiêu chuẩn Tải Trọng Và Tác Động (TCVN 2737:1995), đối với nhà cao từ 40 mét trở lên ở đạng địa hình A và B (địa hình trống trải và tương đối trống trải) thì phải kể đến thành phần động của tải trọng gió. Khi đó ảnh hưởng của tải trọng gió lên công trình là lớn. Vì vậy 40 mét cũng có thể được xem như là một mốc chiều cao để xác định một nhà có phải là nhà cao tầng hay không.

Bên cạnh khái niệm về nhà cao tầng nêu trên, Ủy Ban Về Nhà Cao Tầng và Nhà Ở Đô Thị cũng đưa ra định nghĩa về nhà siêu cao tầng (suppertall buildings) và nhà cực cao (megatall buildings). Theo đó nhà siêu cao tầng là những nhà cao hơn 300 mét đến 600 mét, còn những nhà cao hơn 600 mét được gọi là nhà cực cao. Tính đến cuối năm 2013, trên thế giới đã có 73 nhà siêu cao tầng và 2 nhà cực cao đã được xây xong và đưa vào sử dụng.

Đến đây một vấn đề được đặt ra là chiều cao nhà được xác định như thế nào? Ủy Ban Về Nhà Cao Tầng và Nhà Ở Đô Thị quy định chiều cao nhà phải được tính từ sàn tầng trệt, nơi có lối ra vào chính và nối với lối đi bộ bên ngoài, đến đỉnh của công trình. Đỉnh của công trình có kể cả phần chỏm nhọn nối liền với nó, nhưng không kể đến các trụ ăng-ten, cột cờ hay các bộ phận kỹ thuật phụ trợ khác. Ngoài cách đo được sử dụng rộng rãi này còn có hai cách đo khác là (1) đo từ sàn tầng trệt đến sàn cao nhất được sử dụng để con người hoạt động, và (2) đo từ sàn tầng trệt đến phần cao nhất của công trình (gồm cả ăng-ten, cột cờ và các bộ phận kỹ thuật phụ trợ).

Nguồn: N.D