STEEL CONSTRUCTIONTODAY & TOMORROW(Số 49 tháng 12/2016)Ấn phẩm chung của Liên đoàn thép Nhật Bảnvà Hiệp hội xây dựng thép Nhật BảnBản tiếng ViệtSố 49 tháng 12 năm 2016: Nội dungBản tiếng Anh của Xây dựng thép Hôm nay và
Ngày mai được xuất bản ba lần một năm và đượcphát hành trên toàn thế giới tới các doanh nghiệp
và các công ty có quan tâm trong tất cả các ngànhcông nghiệp và các tổ chức quản lý. Mục đínhchính của ấn phẩm là giới thiệu các tiêu chuẩn và
chi tiết kỹ thuật liên quan đến xây dựng thép, các
thí dụ về dự án xây dựng tiên tiến, các công nghệvà vật liệu xây dựng tiên tiến và các vấn đề tương
tự trong xây dựng nhà và xây dựng công trình.
Nhằm giúp đọc giả Việt Nam dễ hiểu hơn các
bài báo này, một bản tiếng Việt đã được làm và đikèm với bản tiếng Anh. Các hình ảnh, hình minhhọa và bảng biểu bằng tiếng Anh được đính kèm ởtrang cuối của từng bài báo trong bản tiếng Việtnày. Ngoài ra, khi cần khẳng định thêm về mặt kỹthuật của văn bản hoặc các chi tiết kỹ thuật khác,
xin hãy tham khảo thêm ở bản tiếng Anh.

Nội dung đặc biệt: Các công nghệ kết cấu thép an
toàn chống động đất và sóng thầnCác sáng kiến thiết lập các công nghệ kết cấu thép an
toàn chống động đất và sóng thần■ Các thảm họa động đất và sáng kiến thiết lập các
công nghệ kết cấu thép để đảm bảo an toàn chống
động đất và sóng thần1
■ Thiết kế kháng chấn trong Luật tiêu chuẩn nhà củaNhật Bản và các đặc trưng cơ học cần thiết của các
sản phẩm thép3
■ Tiêu chuẩn thiết kế cho các toà nhà di tản sóng thầnvà đề xuất kết cấu thép chống sóng thầnCác vấn đề cơ bản trong thiết kế các toà nhà di tản
sóng thần
5
Các vấn đề cơ bản trong thiết kế toà nhà di tản sóng7thầnTăng cường các công trình di tản sóng thần ở thànhphố Sendai11
Các công trình di tản sóng thần kiểu khung, kiểu nhàđa năng đơn giản13
Bài nhiều kỳ: Các kiến trúc đẹp ở Nhật Bản (1)Tòa nhà văn phòng thành phố Kunimi: Trung tâm phụcchế mới được thiết kế trên kết cấu lai thép - gỗ
15
Các hoạt động của JSSF
Bìa cuối
Số trang đánh theo bản tiếng Anh số 49.
Phiên bản tiế ng Viê ̣t: ©Liên đoàn Thép Nhâ ̣t Bản 2016Liên đoàn Thép Nhâ ̣t Bản3-2-10 Nihonbashi-Kayabacho, Chuo-ku, Tokyo
103-0025, Japan
Fax: 81-3-3667-0245 Phone: 81-3-3669-4815
Mail address: sunpou@jisf.or.jp
URL http://www.jisf.or.jp1Hư hại các kết cấu thép do động đất và các biệnpháp cải tiếnTrong trận động đất lớn Hanshin-Awaji năm 1995,
mặc dù Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới được banhành năm 1981 đã có hiệu lực thực tế nhưng vẫn có hưhỏng xuất hiện trong các kết cấu khung thép với các
vết rạn nứt liên kết gây bới mối hàn bên trong và các
hư hỏng khác được tìm thấy ở một số toàn nhà kết cấu
thép (ảnh 1). Phiên bản năm 2000 của Luật tiêu chuẩn
nhà của Nhật Bản đã sửa đổi trên cơ sở những bài học
thu được từ trận động đất này với các phương pháp kếtcấu mới cho mối nối và liên kết, các tiêu chuẩn mới bổsung cho các ứng dụng thép.
Trong tình hình như vậy, nền công nghiệp thép NhậtBản đã liên tục đưa ra thị trường các sản phẩm thép kếtcấu mới: các sản phẩm thép tiêu chuẩn SN (sản phẩmthép đặc biệt dùng trong xây dựng nhà). BCR (ống théptròn tạo hình cuốn nguội), BCP (ống thép tròn tạo hìnhép nguội), thép TMCP tính năng cao (quá trình điềukhiển cơ – nhiệt) và thép 590 N/mm2 thỏa mãn các yêucầu thiết kế kháng chấn; thép hình H có chiều cao bảnbụng ngoài không đổi, thép điểm chảy thấp và thépchống cháy theo các phương pháp thiết kế nhà đa dạng(Hình 1).
Sau đó, trong trận động đất lớn ở phía Đông NhậtBản năm 2011, các kết cấu thép bị phá hủy do cả độngđất và sóng thần. Trong động đất, khi xuất hiện oằn và
rạn nứt các cầu kiện khung và hư hỏng trong các mốinối của các cấu kiện bê tông cốt thép, không quan sátđược sự hư hại trong các cột, dầm hoặc các cấu kiệnkết cấu chính khác. Tuy nhiên, vẫn xảy ra hư hại trêntrần, các cấu kiện bên ngoài và các cấu kiện thép phikết cấu khác sử dụng cho các nhà thi đấu và nhà hát.
Để giảm thiểu các thiệt hại như vậy, một tiêu chuẩn kỹthuật đã được thiếp lập để ngăn chặn các cấu kiện trầnsập xuống.
Trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản cũng ảnhhưởng tới tòa nhà văn phòng Sakishima chính quyền
quận Osaka nằm cách khu vực chịu thảm họa động đất
hơn 700km. Vì thế, các cuộc kiểm tra nhằm mục đíchthúc đẩy các biện pháp chống dịch chuyển chu kỳ dài
do động đất gây ra.
Trong các thiệt hại do sóng thần trong trận động đấtlớn ở phía Đông Nhật Bản, dịch chuyển, xói lở, lật và
các hư hại tương tự khác xuất hiện trong các tòa nhàkết cấu thép cũng như các tòa nhà bằng bê tông cốt
thép và các vật liệu khác. Trong lúc đó, quan sát đượcnhiều khu thép vẫn nguyên vẹn mặc dù csac cấu kiệnbên ngoài bị sập hoặc thổi bay khi sóng thần tấn công
(Xem Ảnh 2). Các bài học rút ra từ hư hại này phảnchiếu các hướng dẫn tạm thời trong thiết kế các tòa nhà(Trang 1~6)

Nội dung đặc biệt: Các công nghệ kếtcấu thép an toàn chống động đất và sóngthần
Sau trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản năm
2011, Liên đoàn Thép Nhật Bản (JISF) đã chuẩn bị tàiliệu “An toàn chống động đất và sóng thần cho các tòa
nhà kết cấu thép và việc ứng dụng các sản phẩm thép”,
thông qua đó thúc đẩy những đề xuất hướng tới một xãhội gắn liền với việc xây dựng các tòa nhà đảm bảo an
toàn chống động đất và sóng thần, với việc ứng dụngcác sản phẩm thép trong xây dựng các công trình đó.
Trong nội dung đặc biệt này, chúng tôi giới thiệu
những sáng kiến quốc gia để đảm bảo an toàn chống
động đất và sóng thần, các công nghệ kết cấu thép đảmbảo an toàn, đồng thời với các mục tiêu của tài liệu và
với thiết kế các toàn nhà di tản sóng thần cùng với các
ví dụ thực tế theo ba chủ đề trình bày từ trang 1 đếntrang 14:
 Các sáng kiến thiết lập các công nghệ kết cấu thép an
toàn chống động đất và sóng thần Các vấn đề cơ bản trong thiết kế các toà nhà di tản
sóng thần
 Các ví dụ thực tế về các cơ sở di tản sóng thần sửdụng kết cấu thép.

Các sáng kiến thiết lập các công nghệ kếtcấu thép an toàn chống động đất và sóngthầnTác giả: Ủy ban về Xây dựng nhà và Ủy ban về Thúcđẩy thị trường ngoài nước, Liên đoàn Thép Nhật Bản■ Các thảm họa động đất và sáng kiếnthiết lập các công nghệ kết cấu thép đểđảm bảo an toàn chống động đất và sóngthầnỞ Nhật Bản, các kết cấu thép chiếm khoảng 30-40%tổng diện tích mặt sàn xây dựng nhà mới theo phương
pháp kết cấu, điều này cho thấy kết cấu thép được ứngdụng với tỷ lệ rất cao trong lĩnh vực này so với cácnước khác. Khi kiểm tra diện tích mặt sàn xây dựngnhà mới theo chiều cao tòa nhà, tỷ lệ các nhà thấp tầnghoặc trung tầng có không quá 5 tầng chiếm hơn 90%.
Trước tình hình này, để xây dựng các tòa nhà an toàn,tin cậy cần cung ứng các sản phẩm thép đảm bảo chấtlượng và sức kháng chấn của các khung nhà kết cấu
thép.

2

■ Các thiết kế kháng chấn trong Luậttiêu chuẩn nhà của Nhật Bản và các đặctrưng cơ học cần thiết của các sản phẩmthépdi tản sóng thần do cơ quan địa phương thực hiện có
các nghiên cứu bổ sung hiện đang được tiến hành.
Các biện pháp chống thảm họa dự đoán sẽ xuấthiện trong các trận động đất lớn tương lai
Trong tương lai, động đất lớn được dựa báo xuấthiện ở nhiều khu vực của Nhật Bản. Để giảm thiểu
thảm họa gây ra bởi các trận động đất, Ủy ban quản lýthảm họa trung ương của Văn phòng nội các đang thúc
đẩy nhiều biện pháp phản ứng khác nhau. Ủy bản đặtsự bảo vệ cuộc sống con người lên tầm ưu tiên cao nhấtdạ trên các bài học nhận được từ trận Động đất lớn ở
phía Đông Nhật Bản. Ủy ban cũng ước tính các cấp độdịch chuyển động đất và sóng thần được dự báo sẽ xuấthiện trong một trận động đất vùng trũng Nankai xảy ratrong tương lai (Hình 2), động đất trong phạm vi Tokyovà các trận động đất lớn khác và mức độ thảm họa dođộng đất gây ra để kiểm tra lại các biện pháp đối phóvới các trận động đất lớn như vậy.
Trong một báo cáo về trận động đất vùng trũng
Nankai được dự báo sẽ sớm xuất hiện, các biện phápngăn chặn thảm khọa khác nhau sẽ đem tới hiệu quảgiảm thiểu thảm họa. Đặc biệt là số lượng các nhà bị
phá hủy hoàn toàn do dao động động động được dựbáo sẽ giảm khoảng 40% trong các trường hợp trong
khi tỷ lệ hiện nay của các các toàn nhà kháng chấn làkhoảng 80% sẽ tăng lên đến 90% và số lượng người
chế do sóng thần giảm tối đa khoảng 90% các trường
hợp khi di tản sớm được thực hiện thành công và các
tòa nhà di tản sóng thần được sử dụng hiệu quả.
Ảnh 1 Hư hỏng kết cấu khung thép trong trận đọngđất lớn Hanshin-Awaji năm 1995
Nứt đường hàn ở chân cột do hàn trongNứt đầu dầm xuất hiện trước biến dạng tương ứngNứt liên kết giằng
Nứt các bu lông neo ở đế cột làm cột chuyển vịHình 1 Chế tạo các khung thép và phát triển các sảnphẩm thép mới ở Nhậ Bản
Ảnh 2 Các hư hại do động đất và sóng thần ở các tòa
nhà kết cấu thép trong trận động đất lớn ở phía ĐôngNhật Bản năm 2011
Các cấu kiện trần sập xuống
Các cấu kiện bên ngoài rơi xuống nhưng khung tòanhà vẫn nguyên vẹn.
Các cấu kiện bên ngoài rơi xuống và giằng bị nứtnhưng kết cấu tòa nhà vẫn nguyên vẹn.
Đinh gây ra biến dạng do va chạm nghiên g nhưng
khung tòa nhà vẫn nguyên vẹn.
Hình 2 Phạm vi độ mạnh của động đất trong trận độngđất lớn ở vùng trũng Nankai được dự báo sẽ sớm xuấthiệnTiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mớiTrong Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới được banhành năm 1981, thiết kế kháng chấn được thực hiệnbằng việc kiểm tra sức kháng động đất của tòa nhà theo
hai cấp độ dịch chuyển và độ mạnh động đất (động đấttrung bình và động đất lớn). Với các trận động đấttrung bình (độ mạnh là 5- trên thang đo cấp 7 của Cơquan khí tượng thủy văn Nhật Bản), tiêu chuẩn thiết kế
kháng chấn mới nhằm đảm bảo các tòa nhà không bịhư hại và các cấu kiện kết cấu vẫn nằm trong giới hạnđàn hồi. Với các trận động đất lớn (độ mạnh là 6+),
tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới nhằm đảm bảo các
tòa nhà không bị sập độ để bảo vệ cuộc sống của conngười trong khi vẫn cho phép một cấp độ hư hại nhấtđịnh xuất hiện trong các cấu kiện kết cấu.
Cụ thể, tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới đượcxây dựng dựa trên ý tưởng cho phép các cấu kiện kếtcấu thép bị hư hỏng trong các trận động đất lớn (hóadẻo các cấu kiện kết cấu) nhưng tòa nhà không đượcsụp đổ nhờ việc hấp thụ năng lượng động đất thôngqua biến dạng mền của các cấu kiện kết cấu (Hình 3).
Khi xem xét các kết cấu khung thép, các tiêu chuẩn
và phương pháp thiết kế chi thiết để chống oằn và nứt
các mối nối được kết hợp trong Tiêu chuẩn thiết kế
kháng chấn mới để khả năng biến dạng dẻo vốn có của
khung thép được biểu thị đầy đủ.
Thiết kế kháng chấn các tòa nhà khung thép và ứngdụng các sản phẩm thépTiêu chuẩn thiết kế kháng chấn mới nhằm thiết kếứng suất xuất hiện trong các cấu kiện thép được đảmbảo ở mức độ thấp hơn điểm chảy để có thể ngăn chặnđược hư hại của các khung thép khi xảy ra động đấtnhỏ hoặc vừa. Còn trong các trận động đất lớn, tòa nhàđược ngăn không sập nhờ năng lượng động đất đượchấp thụ thông qua biến dạng mềm của các cấu kiện kếtcấu.
Để đạt tới các mục tiêu đó, các sản phẩm thép kếtcấu phải có điểm chảy và cường độ kéo lớn hơn các giá
trị thông thường. Ngoài ra, cần có được khả năng làmviệc của sản phẩm thép như sau:Thứ nhất: mặc dù có thiết kế một số khu vực chảydẻo tại một số vị trí trong giai đoạn thiết kế, có những
trường hượp các cấu kiện không dự tính trước bị chạydẻo hoặc các các cấu kiện cần phải chảy dẻo vẫn khôngbị chạy dẻo do có sự sai lệch lớn về điểm chảy của sản

3phẩm thép, do đó khung không rơi vào trạng thái đãthiết kế. Để giải quyết vấn đề này, cần phải triệt tiêuphạm vi sai chệch điểm chạy bằng cách đựa ra giới hạntrên và giới hạn dưới của điểm chảy (Tham khảo Hình4).
Thứ hai: thông thường khung thép được thiết kếchịu các tải trọng động đất bằng cách tận dụng khảnăng biến dạng lớn của các cấu kiện thép nhưng diệntích chảy dẻo của các phần cấu kiện khung thép bị hẹplại khi tỷ số chảy (tỷ số giữa cường độ chảy và cường
độ kéo) lớn và theo đo khả năng biến dạng cần thiết và
dự tính của cấu kiện và khung không xảy ra. Để xử lývấn đề này, cần phải đặt ra các giới hạn trên của tỷ sốchảy của sản phẩm thép (Tham khảo Hình 5).
Sản phẩm thép SN (kết cấu mới) là một sản phẩmthép thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên mà vẫn có khảnăng hàn có lợi được tiêu chuẩn hóa trong JIS năm
1994. Sản phẩm được xếp là JIS G313 (thép ống chokết cấu nhà) được đặc biệt áp dụng cho xây dựng nhà.
Các loại sản phẩm thép SN bao gồm thép tấm, thép dải,thép hình, thép miếng có hai cấp độ cường độ là 400
N/mm2 và 490 N/mm2. (Tham khảo Bảng 1 và 2).
Hướng dẫn thiết kế kết cấu cho các tòa nhà di tản
sóng thần
Hướng dẫn liên quan đến các tòa nhà di tản sóngthần được Văn phòng nội cách thực hiện năm 2005.
Sau đó, dựa trên các kết quả khảo sát về thảm họa xuấthiện trong Trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bảnnăm 2011, các tiêu chuẩn kỹ thuật cho các tòa nhà ditản sóng thần được xây dựng gồm có hướng dẫn tạmthời (Thông báo số 1318 của Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng,Giao thông và Du lịch măm 20111) và một tài liệu đínhkèm riêng (Hương dẫn mới: Thông báo số 2570 củaTổng giám đốc Văn phòng nhà cửa, Bộ Đất đai, Cơ sởhạ tầng, Giao thông và Du lịch măm 20111).
Trong các tiêu chuẩn kỹ thuật này, hạn chế loại kếtcấu được phép áp dụng gồm có kết cấu bê tông cốt thépcòn kết cấu liên hợp bê tông cốt thép – thép trongHướng dẫn của Văn phòng nội các đã nêu ở trên bị loạibỏ, và các tiêu chuẩn làm việc cần thiết cho các tòa nhà
di tản sóng thần được làm rõ, bao gồm các kết cấu thépbên cạnh các kết cấu bê tông cốt thép và kết cấu liênhợp bê tông cốt thép – thép.
Ngoài ra, trong tính toán áp lực và lực sóng thần, cómột hệ số giảm lực sóng giúp việc đán giá hợp lý cácngoại lực dễ dàng hơn phù hợp với các điều kiện thựctế của mặt bằng kết cấu, ví dụ như trên chu vi ngoài
của tòa nhà có mái che hay không, có sử dụng kết cấucột trồng tầng cho tòa nhà hay không. Cùng lúc, đểtăng cường các kiểm tra bắt buộc của các tính toán kếtcấu nhằm để chống việc lật hoặc trượt của tòa nhà khi
xảy ra sóng thần, lực đẩy nổi của tòa nhà được khuyến
nghị xét tới trong tính toán. (Tham khảo Hình 7).

Triết lý nêu trên cho thấy cách thức kỹ thuật để đảmbảo sự làm việc cần thiết của các sản phẩm thép dùngtrong thiết kế kháng chấn và cho các kết cấu chịu độngđất. Ngoài các kết cấu chịu khộng đát, các dạng kết cấu
kháng chấn mớn gồm có kết cấu cách nền, kết cấu điềukhiển ứng xử ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Khiáp dụng các dạng kết cấu mới như vậy, có thể làmgiảm mạnh hư hỏng của các cấu kiện kết cấu như cột,dầm ngay cả trong các trận động đất lớn. (Hình 6).

Đề xuất các kết cấu thép chống sóng thầnĐể đáp ứng những yêu cầu cấp bách, Liên đoàn Sắtvà Thép Nhật Bản đang thúc đẩy các đề xuất xây dựngnhiều loại công trình khác nhau sử dụng “Các tòa nhàhệ thống kết cấu mới sử dụng các vật liệu kết cấu tiêntiến” có thể chịu được sóng thần lớn được thiết kế và
phát triển ban đầu với mục đích ngăn chặn các kết cấutòa nhà bị hư hại ngay cả khi chịu động đất lớn có độmạnh cấp 7 (Hình 8). Ứng dụng ban đầu của “Các tòa
nhà hệ thống kết cấu mới” bao gồm các công trình khốitrong đô thị, các trung tâm phân phối và nhà cửa hồiphục đến các cơ sở bảo vệ thảm họa được xâ dựng nhờ
các kết cấu cột chồng tầng sử dụng ống thép nhồi bêtông. (Hình 9).

Hình 3 Hấp thụ năng lượng khi động đất lớn xảy raHình 4 Ảnh hưởng của sai lệch điểm chảy tới sự hóa
dẻo của các cấu kiện kết cấuHình 5 Ảnh hưởng của tỷ số chảy tới khả năng biếndạng dẻo của các cấu kiện kết cấu sản phẩm thépBảng 1 Các đặc trưng cơ học trong JIS G3136 thép ống
cho kết cấu nhà (Tham khảo: tiêu chuẩn tương ứngtrong EA, ASTM và JIS)Bảng 2 Thành phần hóa học học trong JIS G3136 thépống cho kết cấu nhà (Tham khảo: tiêu chuẩn tương ứngtrong EA, ASTM và JIS)Hình 6 Các kết cấu kháng chấn, cách nền và điều khiển
ứng xử

■ Tiêu chuẩn thiết kế cho các tòa nhà ditản sóng thần và đề xuất cho các kết cấu
thép chống sóng thần.

Hình 7 Phương pháp thiết kế kết cấu cho các tòa nhà ditản sóng thầnHình 8 “Các tòa nhà hệ thống kết cấu mới sử dụng các
vật liệu kết cấu tiên tiến”4Hình 9 Đề xuất các cơ sở di tản sóng thần sử dụng kết
cấu thépSáng kiến “Phục hồi nhà toàn quốc” và nền côngnghiệp thép Nhật BảnNhiều trận động đất lớn ví dụ như Trận động đấtlớn ở phía Đông Nhật Bản năm 2011 đã xuất hiện ởNhật Bản gây ra nhiều thảm hỏa trên cả nước. Dựa trêncác kinh nghiệp từ các trận động đất này, Liên đoàn Sắtvà Thép Nhật Bản đã xúc tiến các cuộc điều tra vànghiên cứu về kết cấu thép an toàn với động đất và
sóng thần với sự hợp tác chặt chẽ của các tổ chức côngnghiệp. Như đã chứng kiến trong nhiều tai nạn nghiêm
trọng do sập trần trên đường cao tốc Chuo vào tháng
12/2012, các cơ sở hạ tầng xã hội ở Nhật Bản đang đối
mặt với vấn đề vượt quá tuổi thọ của các công trình
đang diễn ra. Để đáp ứng với các tình huống như vậy,sáng kiến “Phục hồi nhà toàn quốc” trở thành mộtnhiệm vụ quan trọng cho Nhật Bản.
Bằng việc tập trung vào các công nghệ kết cấu
thép được khuyến khích trong ngành công nghiệp thépNhật Bản và tăng cường sự hợp tác giữa các tổ chức cóliên quan, Liên đoàn Sắt và Thép Nhật Bản đang xúc
tiến sự quảng bá việc xây dựng các biện pháp chống
động đất, sóng thần và các thảm họa tự nhiên khác và
cho sáng kiến “Phục hồi nhà toàn quốc” được các
chính quyền trung ương và địa phương thực hiện.

5

Fracture of weld
at column end
due to inferior
welding

Fracture at beam
end that occurredprior to its sufﬁcient
deformation*“Earthquake and Tsunami
Safety of Steel-structure
Buildings and Application of
Steel Products,”*

Fracture of brace connection

Fracture of anchor bolts of column base tocause dislocation of column

Photo 1 Damages of steel-frame structures in the Great Hanshin-Awaji Earthquake of 1995(*Photos: Report on Damages to Steel Building Structures in the 1995 Hanshin-Awaji Earthquake,
Steel Committee of Kinki Branch, Architectural Institute of Japan)

Fig. 1 Production of Steel Frames and Development of New Steel Products in Japan
Steel-frame fabrication(million tons)

Crude steel production(million tons)

Rolled H-shapes
Extra-heavy H-shape
Tokachi-oki
Earthquake

Miyagiken-oki
Earthquake
New Seismic
Design CodeCold-formed square steel tube

Fire-resistant steel
TMCP (thermos-mechanicalcontrol process) steel forbuilding construction,
H-shape with ﬁxed outerdimension, structural
stainless steel, 590 N/mm2
high-strength steel
Structural stainless steel

Great
Hanshin-Awaji
Earthquake
Revision of
Building
Standard Law

SN standard steel products (steel
products for exclusive use forbuilding construction), BCR (cold rollformed square steel tube) and BCP(cold press-formed square steel tube)
Extra-heavy H-shapeemploying TMCP steel
BCP325T (high-performance coldpress-formed square steel tube)

Great EastJapan
Earthquake

H-SA700 (780 N/mm2 high-strength steel)

6*

Ceiling members fell due to earthquakes.

While exterior members were washedout, the building framing remained intact.

While exterior members were washed out
and fracture of brace was found, thebuilding structure remained intact.

While studs caused deformation due to collisionof drifts, the building framing remained intact.

Photo 2 Earthquake- and tsunami-induced damages to steel-structure buildings in Great East Japan Earthquake(Photos: Surveys of Great East Japan Earthquake in 2011 (Preliminary Report)—National Institutefor Land and Infrastructure Management (Data No. 636), Ministry of Land, Infrastructure, Transport
and Tourism; and Building Research Institute (Data No. 132))

Fig. 2 Profile of Strong Seismic Intensity Scales in the
Great Nankai Trough Earthquake Forecasted to
Occur in the Near Future

Fig. 3 Energy Absorption during Great Earthquakes

Seismic
intensity scale
7
6+
6−
5+
5−
4
3 or lower

Yield
strength

The collapse of building isprevented by means of the energy
absorption when being attacked
by the earthquake.

Source: Examination Meeting on Great
Nankai Trough Earthquake Models(March 2012, Cabinet Ofﬁce)
Attacked area

In cases when the area of △OAB
and that of □OCDE are identical,
the seismic resistance or seismicenergy absorption is identical.

Current estimate(Cabinet Ofﬁce,
2012)

Seismic intensity scale 6− or high About 71,000 km2
Seismic intensity scale 6+ or high About 29,000 km2
Seismic intensity scale 7
About 4,000 km2

Deformation

Past estimate (Central Disaster Management Council, 2003)
About 24,000 km2
About 6,000 km2
About 400 km2

7

Fig. 4 Effects of Yield Point Deviation on Plasticization of Structural Members

Seismic
force

Pattern B

Collapse pattern A (design)

Pattern A
Pattern C
Seismic
force

When the deviationin yield point is wide:

Collapse pattern B

Plasticizing section
Deformation

Collapse pattern C

Fig. 5 Effects of Yield Ratio on Plastic Deformation Capacity of Structural Members
Steel product

Frame employing
steel product A

A: Steel product withhigh yield ratio

Frame employing
steel product B

Seismic
force
Stress
B: Steel product withlow yield ratio

As the yield ratio becomes lower,
the plasticizing area of steel products
becomes wider, and thus the plastic
deformation capacity of steel framing
becomes higher.

StrainSeismic
force
Deformation
capacity: Low

Deformation
capacity: High

Absorption of seismicenergy: Low

Absorption of seismicenergy: High

Plasticizing area

Table 1 Mechanical Properties in JIS G3136 Rolled Steels for Building Structures(Reference: Corresponding specifications in EN, ASTM and JIS)
Designation

Yield point or
strength

Tensile strength Yield ratio Elongation (%)(%)(N/mm2)Charpy impact
energy (J)EN 10025-2
S355J0/J2(16＜t≦40 mm)
Min. 345(40＜t≦63 mm)(t≦100 mm)
Min. 335
Min. 470(63＜t≦80 mm)
Max. 630
Min. 325(80＜t≦100 mm)
Min. 315(t≦40 mm)
Min. 22(40＜t≦63 mm)
Min. 21(63＜t≦100 mm)
Min. 20*Proportional
test piece(S355J0)
0°C/Min. 27(S355J2)-20°C/Min. 27

JIS G3106
SM490B/C(16＜t≦40 mm)
Min. 315
Min. 490(40＜t≦100 mm) Max. 610
Min. 295(16＜t≦50 mm)
JIS＃1A: Min. 21(40 mm＜t)
JIS＃4: Min. 23(SM490B)
0°C/Min. 27(SM490C)
0°C/Min. 47

JIS G3136
SN490B/C*(16≦t≦40 mm)
Min. 325
Max. 445
Min. 490(40≦t≦100 mm) Max. 610
Min. 295
Max. 415(16＜t≦50 mm)
JIS＃1A: Min. 21(40 mm＜t)
JIS＃4: Min. 23

0°C/Min. 27

ASTM A572
Gr. 50Min. 345

Min. 450

Max. 80

ASTM 8”: Min. 18*Through-thickness property of Z25 is specified.

8

Table 2 Chemical Composition in JIS G3136 Rolled Steels for Building Structures(Reference: Corresponding specifications in EN, ASTM and JIS)
Designation
C

Si

Mn

Chemical composition (%)
P
S(S355J0)(S355J0)(16＜t≦40 mm)
EN 10025-2 Max. 0.20
Max. Max. Max. 0.03
Max. 0.03
S355J0/J2
0.55 1.60 (S355J2)(S355J2)(40 mm‹t)Max. 0.025 Max. 0.025
Max. 0.22
JIS G3106
SM490B/C(t≦50 mm)Max. 0.18
Max. Max. Max.
(50 mm＜t)0.55 1.65 0.035(B) Max. 0.20
(C) Max. 0.18

Max. 0.035

JIS G3136
SN490B/C(t≦50 mm)Max. 0.18(50 mm＜t)Max. 0.20(SN490B)
Max. Max. Max. 0.030
0.55 1.65 (SN490C)
Max. 0.020(SN490B)
Max. 0.015(SN490C)
Max. 0.008

Max. Max. Max.
0.40 1.35 0.040

Max. 0.050

ASTM A572 Max.
Gr. 50
0.23

N

Cu

Ceq**

(S355J0)(t≦30 mm)Max. 0.012 Max. Max. 0.45
0.55 (30＜t≦150 mm)(S355J2)
Max. 0.47(t≦40 mm)Max. 0.44(40 mm＜t)Max. 0.46**Weldability index
EN Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
JIS Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14

Fig. 6 Seismic-resistant, Base-isolation and Response-control Structures
Seismic-resistant structures

Base-isolation structures

Response-control structures

Isolator
DamperFeatures

Schematic diagram

Response-control damper

Vibration

Vibration

Vibration

During great earthquakes, theseismic energy is absorbedby allowing damage to thebuilding frame in order toprevent collapse of the entire
building from occurring.

Structures in which isolators (laminatedrubber) and dampers are installed
between the building structure and thefoundation structure. Vibrations of thebuilding structure during earthquakes
are greatly mitigated by making thebuilding’s natural period longer byintroducing isolators and by improving
the damping performance of thebuilding by the use of damping devices.

Structures in which responsecontrol dampers (bucklingrestraint braces etc.) areinstalled in the building
structure. Vibrations of thebuilding are mitigated anddamage to columns and beams
is also mitigated solely byabsorbing the seismic energy
by the use of dampers.

Fig. 7 Structural Design Method for Tsunami Evacuation Buildings
Flow of structural design*

Calculation of tsunami wave pressure

Calculation of tsunami
wave pressure
Calculation of tsunamic
wave force
Calculation of shear
strength at each layer

Calculation of buoyancya) Buoyancy to
be applied in
the design ofbuilding structureb) Buoyance tobe applied in
the designof foundation

The tsunami wave pressure is
calculated as being the hydrostaticpressure at a height evaluatedby multiplying the design inundation
depth by the water depth coefﬁcient α.

Water depth coefﬁcient
Design inundation depth (m)Unit volume mass of water (t/m3)
Gravity acceleration (m/s2)

Tsunami wave pressure

Design of tsunamipressure-resistant member

Building

Designinundation depth

Examination of drifts
Examination of scouring
Examination of collapse
Examination of overturning
Examination of sliding
Design of foundation beam

Barriers reside in-between
Distance fromcoast of sea,river, etc.
Water depth
coefﬁcient α

No installationof barriers

500 m orlonger

500 m orshorterNotapplicable

1.5

2

3

*Examples of design of tsunami evacuation buildings based on the New Guidelines are published in the following website:
The Japan Building Disaster Prevention Association: Opening of “Commentary on Structural Requirements for Tsunami Evacuation Buildings and Other Structures”
http://www.kenchiku-bosai.or.jp/seismic/tsunami_text.html

9

Fig. 8 “New Structural System Buildings Employing Innovative Structural Materials”
Important facilities on raised town block
In order to protect the building fromgreat earthquakes and huge tsunamis,the entire town block is raised, in which
the upper area accommodates
high-function administrative and reginaldisaster-prevention functions, and thelower area houses a parking lot andrental space

1) No damage even when attacked by anearthquake with a seismic intensity scale of 7
Avoiding plasticization of building framing by the use ofhigh-strength steel H-SA700 having a tensile strength twice thatof conventional steel and response-control mechanism as well
Maintaining the main structural section intact when attacked byan earthquake with a seismic intensity scale of 7 so as toprotect human life and to secure continued business operations
after experiencing a disaster••2) Structural planning to resist to huge tsunamis
Securing the structural safety against huge tsunamis and theirbackwashes by means of the “New Structural System Buildings”
Enhanced tsunami measures, reduced tsunami pressure byminimizing the column size and reduced number of columns
and raising an entire town block by the use of high-strength
steel framing••

Restoration housing on raised town block
Raised town block is developed using“New Structural System Buildings
Employing Innovative Structural
Materials,” in which the lower area
houses existing commercial andbusiness facilities as well as newly-located commercial facilities, and theupper area accommodates multi-storied residential buildings constructed
as they encircle a refuge square.
Distribution center
Distribution center with mixed
three-dimensional arrangement ofplants and ofﬁces capitalizing on highceiling heights and large spans andwith ﬂoors that are easily accessible bycars using two ramps3) Buildings with longer service life

to allow future change in planning by adopting a• Flexibility
skeleton-inﬁll (SI) design, in which a building structure and its•

exterior-interior structures and equipment are designed as
separate structures, as well as by adopting large spanning forframing structure
Easy restoration of damaged buildings by adopting theexterior/interior members and equipment design in which thesemembers and equipment are designed to be renewed

4) Resources savings
Realization of environmentally-friendly buildings by adopting
high strength steel, which can lead to the reduction in the total
weight of steel framing and in CO2 emissions
Easy reuse and recycling of steel products by adopting SI design••

Fig. 9 Proposal of Tsunami Evacuation Facilities Employing Steel Structures
Tsunami evacuation towerof lightweight• Realizationbuilding frame with high•seismic and tsunami
resistance that is enabledby the use of square steel
tube-H shape structures
Tower framing, conﬁguration and height that
conform to tsunami height(inundation depth) and thenumber of evacuees

Building serving as disaster-prevention building
a pilotis structure with a• Adopting
height surpassing the assumed•••

Bucklingrestraint
tsunami height to avoid tsunamis thrust brace
Adopting CFT columns with high yieldstrength and rigidity
Adopting response-control structures inwhich buckling-restraint braces are
installed so as to improve the seismic-resistant performance of buildings
Lightweight buildings by the use of steel Concretestructures that can result in less seismic ﬁlled steel
tube structure
force applied to pilotis structures

10

Responsecontrol
structure
Pilotisstructure(Trang 7-10)

Các vấn đề cơ bản trong thiết kế các toà
nhà di tản sóng thầnCác tải trọng sóng thầnLực ngang trong thiết kế kết cấu tòa nhà thường
gồm lực động đất và lực gió. Đầu tiên, đặc trưng của
các tải trọng sóng thần được kiểm tra so sánh với lựcđộng đất và lực gió.
Bất kỳ lực động đất, gió hay sóng thần nào cũng có
tác dụng tải trọng động lực và trong thiết kế kết cấuchúng được thay thế cho lực tĩnh tương đương để
giúp cho việc thiết kế đơn giản hơn.
 Lực động đất là một lực quán tính và chịu ảnh hưởng
lớn của khối lượng. Mặt khác, có thể nói gió và sóngthần được gọi là lực chất lỏng thường chịu ảnh hưởng
lớn do kích thước của vùng tiếp nhận áp lực sóngthần và cấu hình của các tòa nhà. Theo đó, khi lực
sóng thần được kiểm toán so sán lực nằm ngangchiếm ưu thế cho các nhà thấp tầng và trung tầng thìthường dễ dàng giả định là ảnh hưởng của lực sóngthần sẽ lớn hơn cho các kết cấu thép trọng lượng nhẹ
so với các kết cấu bê tông cốt thép nặng nề. Khi chiều
sâu ngập thiết kế lớn hơn thì ảnh hưởng của tải trọng
nằm ngang do lực đẩy nổi và do sóng thần đến tòa
nhà trở nên lớn hơn. Để đối phó với vấn đề này,dường như có nhiều trường hợp hơn có các cấu kiệnchống áp lực không sóng thần (cấu kiện chịu tác dụngtrực tiếp của áp lực sóng thần và dự kiến sẽ bị bẻ gẫy)được bố trí làm các cấu kiện bên ngoài và sử dụngmột kết cấu cột chồng tầng để triệt tiêu ảnh hưởng
của các tải trọng sóng thần.
 Khi chiều cao tầng tăng lên, lực động đất và lực gió
lớn hơn. Nhưng lực sóng thần được đánh giá bằng áplực thủy tĩnh tương đương lại lớn hơn khi chiều caotầng giảm đi. Nếu lực nằm ngang tổng cộng là bằngnhau thì có thể hiểu mô men lật do lực sóng thần là
khá nhỏ. Khi sử dụng kết cấu cột chồng tầng tại tầngđầu tiên, có thể coi rằng lực sóng thần giảm đi nhiều
và kết cấu cột chồng tầng là biện pháp chống trượt
hiểu quả. Nhờ đó, có thể có được các biện pháp cóhiệu quả và phù hợp triệt tiêu lực sóng thần nhờ hiểurõ đặc trưng cấu hình phân bố theo chiều cao của lực
sóng thần. Trong lúc đó, do ảnh hưởng của độ lệch /trôi dạt, cần phải thực hiện riêng rẽ các kiểm traPhần tiếp theo trình bày tóm tắt về một phương
pháp đánh giá định lực các lực sóng thần trích dẫn từHướng dẫn mới.
 Các áp lực sóng thầnLực sóng thần được tính toán bằng cách tính áp lực
sóng thần lên diện tích tiếp nhận lực sóng thần.
Lực sóng thần theo phương sóng chạy được sử dụngcho thiết kế kết cấu được tính toán bằng cách giả địnháp lực sóng thần biểu diễn trong công thức tính toán áp

Tác giả Kenzo Taga
Giáo sư đại học KobeTrận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản xảy rangày 11/3/2011 là trận động đất cực lớn với độ mạnhcấp 9,0.
Mặc dù hư hại nhà do dịch chuyển động đất làkhông lớn, hầu hết các hư hại ảnh hương tới đời sốngcon người và nhà cửa là do sóng thần thể hiện rõ ràngnăng lượng hư hại và khiếp sợ do sóng thần gây ra. Các
tòa nhà kết cấu thép chịu nhiều hư hỏng khác nhau dosóng thần: sụp đổ, lật, lún, mất các cấu kiện trong và
ngoài do dòng nước và các yếu tố khác (Ảnh 1-5).
Ảnh 1 Tòa nhà kết cấu thép bị hư hại do sóng thầnẢnh 2 Tòa nhà kết cấu thép bị va đập do trôi dạtẢnh 3 Tòa nhà bị lật do sóng thầnẢnh 4 Tòa nhà bị nghiên do sóng thầnẢnh 5 Tòa nhà kết cấu thép có các cấu kiện trong và
ngoài bị sóng thần cuốn trôiTrước những hư hại này, Viện nghiên cứu Khoa họccông nghiệp của Đại học Tokyo và Viện nghiên cứu
nhà đã bắt đầu các điều tra và nghiên cứu về các tảitrọng sóng thần đưa tới nhóm làm việc về hướng dẫn
tạm thời cho thiết kế các tòa nhà di tản sóng thần vào
tháng 11/2011 do Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao
thông và Du lịch tổ chức. Đó là Hướng dẫn tạm thờiliên quan đến các yêu cầu kết cấu cho các tòa nhà ditản sóng thần dựa trên các hư hại tòa nhà do sóng thầngây ra trong Trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản(Hướng dẫn mới), tài liệu đính kèm riêng là Kiến thứcbổ sung (Lời khuyên kỹ thuật) liên quan đến cácphương pháp thiết kế các tòa nhà an toàn kết cấuchống sóng thần. Thông tin về các tòa nhà di tản sóngthần được ban hành được chuyển tới các chính quyền
địa phương thông qua Bộ.
Trong cuốn Hướng dẫn tạm thời liên quan đến các
yêu cầu kết cấu cho các tòa nhà di tản sóng thần (doVăn phòng nội các ban hành tháng 6/2005), tải trọng
sóng thần (lực và áp lực tác dụng lên một tòa nhà dosóng thần) đặt phân bố đều ở vị trí áp lực thủy tính gấp
ba lần chiều sâu ngập. Tuy nhiên, đánh giá gần đây chothấy tải trọng sóng thần giảm do dù có mái che haykhông và khác nhau phụ thuộc vào khoảng cách từcông trình tới bờ vịnh hoặc sông, do đó tải trọng sóngthần đã được thay đổi.

11lực sóng thần xuất hiện đồng thời và áp lực sóng thầntrên diện tích tiếp nhận lực sóng thần (Tham khảo Hình2).

được thiết kế không bị hư hại) và các cấu kiện chốngáp lực không sóng thần (các cấu kiện chịu tác dụngtrực tiếp của áp lực sóng thần được thiết kế không hưhại) được phân biệt rõ ràng rồi được bố trí trong kết
cấu tòa nhà.
Cường độ của các cấu kiện chống áp lực sóng thầnđược thiết kế sao cho cường độ không đạt tới giá trị tớihạn ngay cả khi chịu tác dụng của sóng thần và sao cho
các cấu kiện tiếp nhận lực sóng thần rồi truyền sangkhung kết cấu. Hơn nữa, cần quan tâm đến sự làm việccủa từng cấu kiện khi nước hạ xuống nếu cần thiết.
Có thể cho phép các cấu kiện chống áp lực sóngthần bị hư hại mà không ảnh hưởng tới khung kết cấu.

Hình 2 Lực sóng thầnGiả lực sóng thần do các khe thoáng
Khi có các khe thoáng là bộ phận kết cấu bị hư hạido áp lực sóng thần (các cấu kiện chống áp lực khôngphải sóng thần) thì áp lực sóng thần có thể giảm đếnmột phạm vi không nhỏ hơn 70% lực sóng thần đượctính toán khi không có các khe thoáng.
 Tác dụng giảm các tải trọng sóng thần của kết cấucột chồng tầngKhi xem xét một kết cấu cột chồng tầng, các tảitrọng sóng thần có thể được tính toán trong điều kiệnáp lực sóng thần chỉ tác dụng lên các cột, dầm và các
cấu kiện chống áp lực sóng thần khác của kết cấu cộtchồng tầng.
Phương của các tải trọng sóng thầnGiả thiết rằng lực nằm ngang của sóng thần xuấthiện theo mọi phương. Tuy nhiên, khi phương sóngthần chạy lấy từ cấu hình phân bố ngập dự đoán cóđược nhờ các mô phỏng và cấu hình của đường bờ biểnthì không áp dụng giả thiết trên. Hơn nữa, phụ thuộc
vào các điều kiện song thần thực tế, lực sóng thần nằm
ngang được kiểm tra bằng cách xét tới ảnh hưởng của
các sóng thần xoáy ngược.
 Lực đẩy nổi
Khi lực đẩy nổi sinh ra do sóng thần về cơ bản phùhợp với lực đẩy nổi của thể tích phần tòa nhà bị ngập,có thể tính toán xét tới dòng nước chảy vào từ các khe
thoáng khi nước dâng lên. Khi dòng nước chảy vào bêntrong tòa nhà do sóng thần là không rõ ràng thì có thể
coi thiết kế an toàn hơn khi thiết kế các khung kết cấu
có xét tới lực đẩy nổi được tính toán theo điều kiệnnước chảy vào bên trong nhà, khi xét đến sự lật nghiên
và trượt của tòa nhà có xét tới lực đẩy nổi tương ứng
với thể tích tòa nhà bị nhấn chìm (bao gồm cả thể tíchphần không gian bên trong). (Tham khảo Hình 3).

Thiết kế khung kết cấuCường độ nằm ngang của khung kết cấu đượckhẳng định vượt quá tải trọng nằm ngang của sóng thầntheo mọi phương và ở mỗi tầng. Hơn nữa, cường độcủa các cấu kiện chống áp lực sóng thần cũng làm việcnhư cấu kiện khung kết cấu được thiết kế để cường độkhông đạt tới giá trị tới hạn khi chịu tác dụng của lựcsong thần và các lực khác khi cần thiết.
 Kiểm toán lật và trượt
Tòa nhà được đảm bảo không bị lật nghiên hoặctrượt do lực sóng thần, xét tới lực đẩy nổi và trọng
lượng bản thân (với móng cọc thì lực nhổ không vượtquá sức kháng nhổ).
Xói
Nền móng cọc được tính toán xét đến sự xuất hiệncủa xói, hoặc khi sử dụng móng rộng có biện phápchống lật nghiêng móng do xói.
Va chạm do trôi dạt
Xét đến hư hại xuất hiện do va chạm trôi dạt, cácphần kết cấu quan trọng được đảm bảo không sụp đổhoặc ngay cả khi các cột và tường gối bị phá hủy do vachạm trôi dạt thì toàn bộ kết cấu tòa nhà vẫn không bịsụp đổ.
Việc đánh giá lực va chạm do trôi dạt tác dụng lên
các tòa nhà đang được nghiên cứu và do đó tại thờiđiểm này khó mà tính toán chính xác được lực va chạmcủa mọi loại trôi dạt. Hơn nữa, để khẳng định một tòa
nhà không bị sụp đo do va chạm trôi dạt, cần phải giảthiết không chỉ loại, lượng, kích cỡ, cấu hình, khốilượng, tốc độ va chạm và phương va chạm của trôi dạt
tác dụng lên tòa nhà và cả thông tin về phần tòa nhàchịu tác dụng. Nhưng trong hầu hết các trường hợp,thường khó giả định được những hệ số va chạm khác
nhau. Vì thế, cần xây dựng tà nhà có độ dư phù hợp để
toàn bộ kết cấu không bị sụp đổ dễ dàng bằng cáchthêm vào phần chu vi ngoài của tòa nhà một kết cấubảo vệ riêng biệt đề phòng trường hợp phần chu viHình 3 Khái niệm về lực đẩy nổi
Các khái niệm cơ bản về thiết kế kết cấu của các tòanhà di tản sóng thần
 Thiết kế các cấu kiện chống áp lực sóng thần vàchống áp lực không sóng thầnTrong mặt bằng kết cấu của các tòa nhà chịu đượclực sóng thần, các cấu kiện chống áp lực sóng thần(cấu kiện chịu tác dụng trực tiếp của áp lực sóng thần12

ngoài cũng bị sụp đổ (Tham khảo Hình 4).

hại động đất đã xảy ra, có thể thấy khi độ cứng vàcường độ của kết cấu cột chồng tầng là không đủ trongthiết kế kháng chấn thì tòa nhà sẽ bị hư hại tập trung.
Vì vậy, cần chú ý đặc biệt tới việc sử dụng kết cấu cộtchồng tầng trong thiết kế khán chấn. Nếu sử dụng làmbiện pháp chống sóng thần thì cần phải đảm bảo đủ sức
kháng chấn.
Khi sử dụng kết cấu thép trong xây dựng các tòanhà di tản sóng thần, nếu các phần đế cột và mối nốiđược thiết kế phù hợp thì ưu điểm độ cứng đặc trưng
của sản phẩm thép được tận dụng triệt để. Ngoài ra, các
cấu kiện thép mảnh nhẹ có diện tích tiếp nhận áp lực
sóng thần nhỏ là một yếu tố quan trọng trong sức
khagns chấn thì diện tích khung thép nhỏ hơn tường
gối bê tông cốt thép giúp làm giảm lực sóng thần củakết cấu. Vì vậy, các kết cấu cột chồng tầng có khả nănghiệu quả trong thiết kế kết cấu chống sóng thần đượcdễ dàng đưa vào áp dụng thực tế.
Khi quan tâm đến việc tòa nhà bị lật hoặc trược dosóng thần, có thể sử dụng biện pháp với cọc thép. Cụthể để chống lật, cần sử dụng cọc thép có sức khángnhổ lớn.

Hình 4 Va chạm do trôi dạt
Các hướng thiết kế chống sóng thần sử dụng kết
cấu thép
Trong thiết kế kháng chấn, tỷ số giữa lực sóng thầnvới cường độ theo phương ngang của kết cấu thép nhẹthường lớn hơn của kết cấu bê tông cốt thép nặng nề.
Hệ số cần thiết trong thiết kế một tòa nhà di tản
sóng thần kết cấu thép là tòa nhà có cấu trúc phù hợpvà được thiết kế sau khi có đầy đủ hiểu biết về các đặctrưng riêng biệt của các kết cấu thép nhẹ như đã đề cậpở trên.
Sức kháng theo phương ngang
Khi thiết kế kháng chấn ở Nhật Bản, thiết kế ứngsuất cho phép cho tải trọng tạm thời được sử dụng chođộng đất nhỏ còn thiết kế cường độ tới hạn được sửdụng cho động đất lớn. Theo đó, cả thiết kế đàn hồi vàthiết kế đàn - dẻo đều được sử dụng trong thiết kế
kháng chấn phụ thuộc vào cấp độ tải trọng. Thiết kếđàn hồi có nghĩa là kết cấu tòa nhà sẽ trở lại trạng tháiban đầu mà không bị hư hỏng sau động đất còn thiết kế
đàn – dẻo là cho phép có hư hại và biến dạng dư trong
tòa nhà sau động đất.
Trong các trường hợp sử dụng thiết kế đàn hồi cho
bài toán sóng thần, mức độ an toàn của kết cấu sauđộng đất và sau các chấn động có khả năng cao khôngphục hồi được. Để đối phó với vấn đề này, một biệnpháp hiện quả để làm tăng khả năng chịu lực ngang của
tòa nhà là sử dụng các sản phẩm thép cường độ siêucao để tăng cường sức khagns của các tòa nhà kết cấu
thép chịu lực động đất và lực sóng thần (Tham khảoHình 5).
Hình 5 Sử dụng thép cường độ siêu caoLực đẩy nổi và các biện pháp chống lật – trượt cho
tòa nhàNếu nước không tràn vào tòa nhà, lực đẩy nổi tương
ứng với thể tích của tòa nhà sẽ tác dụng lên công trình.
Hơn nữa, khi tòa nhà bị ngập nước qua tường ngoài và
các phần mở, nếu không khí xâm nhập vào phần bao
quan bởi các dầm và cột thì lực đẩy nổi tương ứng vớikhông khí cộng gộp sẽ tác dụng lên công trình. Vì thế,đối lập với kết cấu bê tông cốt thép nặng nề, kết cấu
thép nhẹ sẽ dễ nổi và thường xuất hiện lật và trượt.
Để cải thiện tình hình, phần ngập nước của tòa nhà
có thể được cấu trúc bằng hệ thống cột chồng tầng và
các cấu kiện hoàn thiện tòa nhà có thể bị đổ sập mạnhdo ngập để làm giảm thiểu lực đẩy nổi. Từ các ví dụ hư

13

Kenzo Taga: After graduating from Osaka University, he entered Nikken Sekkei Ltd. in 1979. He assumed his current position as Professor, Graduate
School of Engineering, Kobe University in 2011.
Among the major works in which he was involved
are Terminal Building of Kansai International
Airport, Kobe Daimaru Department Store, Kansai
Electric Power Building and Osaka Lawyers’ Hall.

Photo 1 Steel-structure building destroyed bytsunamis

Photo 3 Building that overturned due to tsunamis

Photo 5 Steel-structure building where exterior
and interior members were washedaway by tsunamis

Photo 2 Steel-structure building with which drifts(ship) collided

Photo 4 Building that inclined due to scouring

Fig. 1 Tsunami Wave Pressure
Building
Designinundation depth

Fig. 2 Tsunami Wave Force
Building

Designinundation depth

14

Fig. 3 Concept for Buoyancy
Design inundation depth
Water ﬂowing-in
Slab

Slab

Buoyancy
Accumulated air

Girder

Girder

Buoyancy
In the case of water ﬂowing-in

In the case of no water ﬂowing-in

Fig. 4 Collision of Drifts

Fig. 5 Image of Application of Ultra-high Strength Steel

Ultra-high strength steel

15

(Trang 11-12)

cầu thang thoát hiểm tới tầng mái của hai tòa nhàtrường học cấp một và cấp ba.
Để cải thiện các công trình di tản sóng thần mới đó,cần phải xét đến nhiều yếu tố khác nhau: diện tích bằngphẳng rộng rãi, đặc trưng không sẵn có các tòa nhà caotầng có thể sử dụng để di tản của thành phố Sendai,thời gian cần thiết để sóng thần đến. Vì vậy, một ủyban đã được thành lập bao gồm những người có học và
đại diện của các dân cư ở vùng bờ vịnh. Đã tiến hànhkiểm tra toàn bộ các phương pháp di tản, yêu cầu côngtrình di tản đảm bảo người dân di tản an toàn, nhanh
chóng. Kết quả là thiết lập được tiêu chuẩn cơ sở di tản
sóng thần của thành phố Sendai.
Ngoài ra, cư dân địa phương cũng liên tục thay đổiý kiến và các ý kiến này được lần lượt kiểm tra kỹlưỡng. Csac kết quả thu được đã phản ánh đẩy đủ trong
các nâng cấp cơ sở di tản sóng thần như lắp đặt tường
ngoài chống thời tiết giá lạnh và bố trí đường dốc đểngười già và xe lăn di tản an toàn.

Tăng cường các công trình di tản sóngthần ở thành phố Sendai
Tác giả Masaru FukuraPhòng Quy hoạch chống thảm họa, Cơ quan Quản lýkhủng hoảng Thành phố Sendai
Sóng thần lớn tấn công thành phố Sendai
Trong trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản năm
2011, sóng thần lớn có chiều cao cực đại 7,1m đã tấncông vùng bờ vịnh của thành phố Sendai ở quận Miyagtạo ra diện tích ngập rộng 52km2 và làm chết 700
người (Ảnh 1 và 2).
Với bài học rút ra từ thảm họa sóng thần đó, Vănphòng thành phố Sendai được giao nhiệm vụ “các thứcbảo vệ cuộc sống của con người trong sóng thần”, đặt
làm nhiệm vụ quan trọng trong quy hoạch tái thiết
thành phố. Theo thiết lý bảo vệ nhiều mặt, thành phố
Sendai đã thúc đẩy nhiều biện pháp chống sóng thầnkhác nhau. Đó là: Tăng cường bờ sông và bờ vịnh và các khu rừngchống thảm họa bờ vịnh Các biện pháp khống chế thảm họa sóng thần nhờtăng cấp đường Tăng cường các tòa nhà di tản sóng thần và các vị trí
và đường di tản khác để người dân có thể di tản dễdàng khỏi nơi có sóng thần Di chuyển nhiều khu vực dân cư có nguy cơ cao chịuthảm họa sóng thần.
Ngoài ra, thành phố của nghiên cứu một kế hoạch ditản theo các khu vực, thực hiện nhiều diễn tập di tản
sóng thần (Ảnh 3), nhờ đó thúc đẩy toàn diện các biệnpháp chống sóng thần về cả phần cứng và phần mềm.

Tòa tháp di tản sóng thầnTòa tháp di tản sóng thần Nakano 5-chome là côngtrình đầu tiên được xây dựng tại thành phố Sendai là
một tòa tháp kết cấu thép hai tầng. Công trình có tổngdiện tích mặt sàn là 398m2, được trang bị các cầuthang và đường dốc bên ngoài, có sức chứa 300 người
di tản sóng thần ở phần bên trong của tầng hai (cáchmặt đất 6,6m) và trên tầng mái (cách mặt đất 9,9m).
Tòa tháp được thiết kế là một kết cấu cứng chịu đượchóa lỏng đất nền do động đất, lực sóng thần và va chạmdo trôi dạt (Tham khảo Ảnh 4 và Hình 1).
Ảnh 4 Tập luyện di tản sóng thần cho người dân đượcliên tục tổ chức ở thành phố SendaiHình 1 Mặt đứng của Tòa tháp di tản sóng thần Nakano
5-chomeẢnh 1 Trong trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản,hư hại lớn là do sóng thần chứ không phải động đất
Ảnh 2 Điều kiện sóng thần tấn công ở Trường tiểu học
Arahama nơi có 350 học sinh bắt buộc phải di tảnẢnh 3 Tòa nhà di tản sóng thần Nakano 5-chome bằngkết cấu thép hai tầng ở thành phố Sendai

Không gian di tảng tầng hai được thiết kế là một sàn
kín bao bởi các tường ngoài và có mái che do xét tớikhả năng giảm thân nhiệt trong giá lạnh, do đó có cácbiện pháp cần thiết để chống lạnh. Bên trong phòng có
các rèm xếp từng phần để đảm bảo sự riêng tư. Ngoàira, cả hai mặt phòng đều gắn các ghế dài xếp được đểđám ứng nhu cầu lưu lại lâu. Để chống mất điện, có thểtạo ra điện bằng các tấm năng lượng mặt trời lắp trêntầng mái và máy phát điện kiểu khí ga cát-xét.
Để đáp ứng yêu cầu lưu trú khoảng 24h, các đồdùng khẩn cấp, nước uống, bếp ga, chăn, thiết bị vệsinh đơn giản và các nhu yếu phẩm khác được cất giữtrong tòa tháp. Ngoài ra, để đảm bảo liên lạc trongthảm họa, tòa nhà còn lắp đặt một bộ liên lạc không

Quy hoạch nhà cho các công trình di tản sóng thầnở thành phố Sendai
Là một trong các biện pháp chống sóng thần, Vănphòng thành phố Sendai dự định xây dựng các côngtrình di tản sóng thần mới ở 13 địa điểm khác nhau đểngười dân sống ở khu vực bờ vịnh có thể đi bộ đến trú
ẩn. Đặc biệt là kế hoạch kêu gọi việc xây dựng các tòanhà di tản sóng thần ở 6 vị trí, các tòa nhà di tản gắnvới các trạm chữa cháy tình nguyện tại 5 vị trí và các

16

dây khẩn cấp phục vụ mục đích phòng chống thảmhọa.
Tòa tháp di tản sóng thần được nhiều sự quan tâm
Đến thăm Tòa tháp di tản sóng thần Nakano
5-chome là một phần của chuyến du lịch trong Hộithảo thế giới UN về giảm rủi ro thảm họa (2015 SendaiNhật Bản) tổ chức vào tháng 3/2015 (Ảnh 5). Tòa thápđã thu hút nhiều sự chú ý không chỉ ở Nhật Bản mà cảtrên thế giới, nhiều người quan tâm đã đến ngắm nhìntòa tháp. Văn phòng thành phố Sendai không chỉ giớithiệu tòa tháp là một biện pháp hiệu quả để ngăn ngừathảm họa sóng thần được phát triển dựa trên các bài
học từ Trận động đất lớn ở phía Đông Nhật bản mà cònnhấn mạnh tầm quan trọng của việc di tản sóng thầnkhi động đất xảy ra.
Ảnh 5 Chuyến thăm Tòa tháp di tản sóng thần Nakano
5-chome được tổ chức trong Hội thảo thế giới UN vềgiảm rủi ro thảm họa (2015 Sendai Nhật Bản)Xây dựng tòa tháp di tản sóng thần Nakano
5-chome là một điểm nhất kiến trúc dành cho di tản
sóng thần, chúng tôi tại Văn phòng thành phố Sendaiđang thúc đẩy các biện pháp để phổ biến thông điệpcảnh báo thảm họa sóng thần – chúng có thể xuất hiệnlại trong tương lai và phải bảo vệ được nhiều sinhmạng con người hơn trong các trận sóng thần tương lai

17Location of Sendai City

SendaiTokyo

Seismic intensity scale
in Great East Japan
Earthquake (2011)
Source: Japan Meteorological
Agency website

7
6+
6−
5+
5−
4
3
2
1

Photo 1 In the Great East Japan Earthquake, huge damage was brought
about by tsunamis, not by seismic forces.

Photo 3 Tsunami evacuation training for citizens has been repeatedly implemented in Sendai City.

Photo 2 Tsunami attacked condition at the Arahama Primary School,
where 350 people were forced to evacuate

Photo 5 A study tour to the Nakano 5-chome Tsunami Evacuation
Tower was conducted during the UN World Conference
on Disaster Risk Reduction (2015 Sendai Japan)

18

Substructure Superstructure
Evacuation space

Fig. 1 Elevation of Nakano 5-chome Tsunami Evacuation Tower
Rooftop
9.9 m
Second ﬂoor (also serving as a warehouse) Design tsunami
wave pressure
6.6 m
Tsunami inundation depth
2.0 m

26.4 mPhoto 4 Two-story steel structure Nakano 5-chome Tsunami Evacuation Tower developed and constructed in Sendai City19

58.9 kN/m2

đặc trưng của sóng thần. Vì vậy, việc đảm bảo an toàncủa kết cấu trên mặt đất và kết cấu dưới mặt đất là rấtquan trọng.
Ngoài ra, từ quan điểm an toàn, phải đảm bảo: Di tản nhanh chóng, an toàn con người từ mặt đất lên
các tầng Bảo vệ người di tản không bị ngã khỏi các tầng Phản ứng nhanh với việc tiếp nhận người di tản bấtngờ.
Ngoài ra, khi người di tản khỏi sóng thần, họ thường
cần phải lưu lại tháp di tản một khoảng thời gian nhấtđịnh, trong quá trình đó phải đảm bảo an toàn và anh
ninh như sau: Bảo vệ an toàn chống mưa/gió và nóng/lạnh trong
quá trình lưu lại Giảm thiểu những khó chịu do bóng tối về đêm và domất liên lạc Dự trữ nước và thực phẩm an toàn.

(Trang 13-14)

Các công trình di tản sóng thần kiểukhung, kiểu nhà đa năng đơn giảnTác giả: Công ty thép Nippon và sản phẩm kim loai
SumikinỞ Nhật Bản, các trận động đất lớn như Tokai,
Tonankai và Nankai được dự đoán sẽ xuất hiện trongtương lai. Trước tình hình này, việc tăng cường các
công trình di tản sóng thần đã bắt đầu năm 2004 tạiquận Shizuoka, quận Mie, quận Wakayama, quậnTokushima và các quận khác dễ bị sóng thần tấn côngcùng với các trận động đất lớn. Hơn nữa, cảnh tỉnh bởitrận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản năm 2011, các
công trình di tản sóng thần đang được nâng cấp trênphạm vi toàn quốc.
Công trình di tản sóng thần kiểu kết cấu thép hìnhH và cột ống thép
Trong trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản, nhà
máy Sendai của Công ty thép Nippon và sản phẩm kim
loai Sumikin đã bị sóng thần tấn công phải phải mấtgần một năm để các công trình hoạt động trở lại. Trongquá trình này, người lao đồng đề xuất xây dựng mộtcông trình di tản sóng thần đầy đủ. Để đáp ứng điềunày, dựa trên các hướng dẫn thiết kế toàn quốc mớinhất về các công trình di tản sóng thần là Kiến thức bổsung (Lời khuyên kỹ thuật) về các biện pháp thiết kế
cho nhà có kết cấu chịu sóng thần và yêu cầu củangười lao động đã trải quả sóng thần, công ty đã thúc
đẩy việc xây dựng một tháp di tản sóng thần. Cuốicùng tháp di tản sóng thần có các cấu kiện kết cấu làcột ống thép vuông và dầm thép hình H (Ảnh 1) đượcxây dựng, các cấu kiện vẫn nguyên vẹn ngay cả sau khichịu trận sóng thần cũ.
Từ năm 2012, tháp di tản sóng thần đã được cải tiếndựa trên tháp này,từ đó dẫn tới việc xây dựng tổngcộng 20 tháp (bao gồm cả tháp đã lặp đặt ở nhà máy
Sendai) tháng 3/2016.

Các công trình di tản sóng thần kiểu khung và đadụngNhiều loại công trình di tản sóng thần được xâydựng phụ thuộc vào số lượng, tuổi, giới tính của những
người di tản, vị trí công trình, yêu cầu của khu dân cư,
ngân sách xây dựng và các vấn đề khác. Khi kiểm trabáo cáo gần đây về công tác xây dựng, các công trình
di tản sóng thần đang trải qua các quá trình, cùng vớiviệc mở rọng diện tích và nhu cầu sử dụng hiệu quảhơn.
 Các tháp di tản kiểu khung không có mái được xâydựng tại các khu vực ấm áp  các tháp di tản có mái
và tường được bắt buộc xây dựng tại các khu vực lạnhgiá ở Tohoku và các vùng khác  Xây dựng các tòanhà di tản đa dụng trên cơ sở các tháp di tản.
Vì Tòa tháp di tản sóng thần Nakano 5-chome ởthành phố Sendai được giới thiệu ở phần trước là một
tháp di tản sóng thần có mái và tường nên phần tiếptheo sẽ giới thiệu ba ví dụ về các tháp di tản sóng thầnkiểu khung và các tòa nhà di tản sóng thần đa dụng đơngiản: Tháp di tản sóng thần Mihominami (kiểu khung)Tháp được xây dựng ở Miho, quận Shizuoka. Đâylà một tháp di tản sóng thần kết cấu thép hai tầng có
một sàn di tản rộng 370m2 trên mái phục vụ được 740
người di tản. Vì vị trí xây dựng nằm ở một công viêncó hồ nước và cây cối nằm trên một hệ thống ống dẫnngầm nên tháp được thiết kế gồm 3 kết cấu độc lập:một kết cấu đỡ phần không gian di tản, một kết cấu đỡcầu thang và một kết cấu đỡ đường dốc. Cột
300x300mm làm từ các ống thép vuông với chiều dày
vách 19mm, giới hạn chảy nhỏ là 295M/mm2, ốngẢnh 1 Kết cấu thép hình H – cột ống thép với các cộtống thép vuông và dầm thép hình H
An toàn và anh ninh đảm bảo cho các tháp di tản
sóng thần
Các tháp di tản sóng thần cần có mức độ an toàn kếtcấu cao chịu được cả các dịch chuyển động đất và sóng
thần. Đặc biệt là các tháp cần phải có các biện pháp xửlý lực lực ngang chung (lực sóng) do sóng thần gây ravà cả các thiết bị chống trôi dạt, lật, trượt và xói vốn là

20được nhồi bê tông. Tháp di tản sóng thần được mở cửavà sử dụng như một tháp quan sát lúc bình thường.
 Tháp di tản sóng thần Sonochiku (kiểu khung)Tháp được xây dựng ở Gobo, quận Wakayama. Đâylà một tháp di tản sóng thần kết cấu thép ba tầng có
mặt sàn di tản rộng 450m2 nằm trên tầng 3 phục vụđược 800 người di tản. Xét tới cấu hình của vị trí nên
tháp được thiết kế là một kết cấu hình bát giác với sườndốc nằm xung quanh biên. Cột 450x450mm làm từ các
ống thép vuông với chiều dày thành vách 22mm, giớihạn chảy nhỏ là 295N/mm2. Tháp được thiết kế đểngười di tản có thể vào tháp từ công viên và đường lâncận.
 Trung tâm ngăn ngừa thảm họa sóng thầnSangochiku (kiểu tòa nhà đa dụng đơn giản)Tòa nhà được xây dựng ở Toyohashi, quận Aichi.
Đây là một tòa nhà di tản sóng thần kết cấu thép haitầng có sàn di tản rộng 240m2 nằm trên mái phục vụđược 300 người di tản. Có một bãi đỗ xe nằm ở tầng 1và một khu vực sinh hoạt ở tầng 2. Tòa nhà được thiếtkế để có thể sử dụng làm một sảnh hội nghị lúc bìnhthường và tầng mái sử dụng làm nơi di tản trong cáctrường hợp khẩn cấp. Cột 300x300mm làm từ các ống
thép vuông với chiều dày thành vách 12mm, bằng thépcường độ cao có giới hạn chảy nhỏ là 365N/mm2.

21

Steel tube column-H-shape structurein which square steel tube is used forcolumn and H-shape for beam

• Mihominami Tsunami Evacuation Tower (Framing Type)

Design condition

Accommodation capacity

Design inundation depth 3.0 m Evacuation area
Water depth coefficient 3.0
Accommodation

370 m2740 persons• Sonochiku Tsunami Evacuation Tower (Framing Type)

Design condition

Accommodation capacity

Design inundation depth 5.0 m Evacuation area
Water depth coefficient 3.0
Accommodation

450 m2800 persons• Sangochiku Tsunami Disaster-prevention Center (Simple, Multi-use Building Type)

Design condition

Accommodation capacity

Design inundation depth 1.2 m Evacuation area
Water depth coefficient 1.5
Accommodation

240 m2300 persons

22Vì vậy, mục tiêu đặt ra cho các phương pháp thiết
kế là “tạo ra một tòa nhà văn phòng phục vụ cùng lúc
cho nhiều cư dân”.

(Trang 15-18)

Bài nhiều kỳ: Các kiến trúc đẹp ở NhậtBản (1)

Ảnh 1 Tòa nhà văn phòng mới của thành phố Kunimi
xây dựng tập trung khai thác thế mạnh của gỗ và thépTòa nhà văn phòng thành phố Kunimi
Trung tâm phục chế mới được thiết kếtrên kết cấu lai thép – gỗTạo ra không gian bằng gỗ nhờ các khung thép gắnliềnTòa nhà văn phòng thành phố hình chữ nhật55x20m. Hai hàng cột được lắp đặt theo phương dọccủa diện tích chu vi ngoài của tòa nhà. Trong phầntrung tâm, các hàng cột được sắp xếp cách đều nhau
13m cho phép tạo ra một không gian văn phòng rộngrãi ở tầng 1 và tầng 2 với các yêu cầu sử dụng linh hoạtkhác nhau. Bàn tiếp đón và các phòng nhỏ được bố tríở các phần xen giữa hai hàng cột được gọi là “các khu
vực hành lang đối lập với khu vực rộng lớn ở giữa tòa
nhà. Nằm ở không gian rộng rãi trên tầng 3 là sảnh họp
và khu vực hành lang phí bắc là một hành lang quan sát.
(Tham khảo Hình 1).

Tác giả: Tổng công ty thiết kế Đông JRTòa nhà văn phòng mới của thành phố Kunimi ởquận Fukushima là tòa nhà chính quyền địa phương
đầu tiên bị hư hại trong trận động đất lớn ở phía ĐôngNhật Bản (2011) được xây dựng lại. Tòa nhà mới là
một trung tâm phục hồi thảm họa động đất cho thànhphố Kunimi bao bọc bởi núi có các yếu tố để tái thiết
theo yêu cầu của các cư dân thành phố và những người
có liên quan trong quá trình xây dựng tạo ra một không
gian thư dãn sáng sủa, ấm áp nhờ việc sử dụng gỗ địaphương mà đặc biệt là “cấu kiện lai gỗ ép địa phương
của sản phẩm thép loại gắn liền”.

Hình 1 Mặt bằng và mặt cắt ngang Tòa nhà văn phòng
thành phố Kinimi

Tòa nhà văn phòng thành phố hòa nhập vào cảnhquan xung quanhTòa nhà văn phòng thành phố Kunimi cũ đã bị phá
hủy hoàn toàn và không thể khai thác được sau trậnđộng đát lớn ở phía Đông Nhật Bản. Sau đó, Cung văn
hóa của thành phố Kunimi được sử dụng thay thế tạmthời làm tòa nahf văn phòng thành phố dẫn tới nhu cầu
xây dựng khẩn cấp văn phòng mới. Vị trí được lựachọn để xây dựng tòa nhà mới là mở và bằng phẳng cócảnh quan đẹp với núi bao quanh. Vì thế, tòa nhà mớiđược thiết kế để tạo ra một hình ảnh kiến trúc rừng câyvà hòa nhập với không quan tươi đẹp xung quanh.
Ngoài ra, các nhà thiết kế kiến trúc còn muốn tạo ramột tòa nhà văn phòng có không gian nhẹ nhàng đượcbao bọc bằng gỗ vốn là một sản phẩm địa phương sửdụng cho nhu cầu địa phương (Tham khảo Ảnh 1).
Trong lúc đó, một tòa nhà văn phòng mới theo quyđịnh của luật phải chống cháy dẫn tới việc kiểm tra kỹlưỡng cách thức sử dụng gỗ phù hợp với các tòa nhàchống cháy. Tổng công ty thiết kế Đông JR nhận thấytrước đây đã có một phương pháp thiết kế kết cấu sửdụng gỗ để bảo vệ cháy cho các khung thép. Dựa trênphương pháp này, khung của tòa nhà mới được thiết kếchống cháy cùng lúc với việc tạo ra không gian tòa nhà
với khung mở được bao bọc bằng gỗ. Hơn nữa, tòa nhà
có kết cấu hòa nhập với cảnh quan xung quanh nhờmột đặc trưng kết cấu là không gian bên trong đượcbọc phủ bằng gỗ nhìn thấu từ bên ngoài nhờ mặt tiềnbọc kính.

Các không gian có dáng vẻ bên ngoài là các kết cấu
khung gỗ nhưng thực chất là các khung thép phủ gỗvới mục đích chống cháy cho thép. Đặc biệt khung tòanhà bao gồm các cấu kiện lai gỗ ép với các sản phẩmthép gắn liền, trong đó các cấu kiện gỗ được ép lên các
cấu kiện thép làm vật liệu chống cháy. Các cấu kiệnchống cháy này đã được Bộ Cơ sở hạ tầng, Đất đai,Giao thông và Du lịch chấp thuận là các cấu kiện kếtcấu.
Với phương pháp chống cháy này, các cấu kiện gỗép đóng vai trò dập cháy cho khung thép. Lớp gỗchống cháy dập tắt sự tăng nhiệt trong khung thép khi
có cháy và khi dập cháy thì lớp gỗ chống cháy bảo vệ
khung thép khỏi lửa do đặc tính tự dập cháy của gỗ. Gỗthông Nhật Bản ván mỏng được sử dụng để làm các
cấu kiện dập lửa. Các sản phẩm thép hình chữ H(300x300mm) được dùng làm cột của các mặt cắt thép– gỗ lai (Tham khảo Ảnh 2 và Hình 2).
Ảnh 2 Cấu kiện thép – gỗ lai của sản phẩm thép gắnliềnHình 2 Cấu kiện thép – gỗ lai của sản phẩm thép gắnliền (cột và dầm)Cầu thang – kết cấu thiết kế thép23Thiết kế tòa nhà văn phòng đảm bảo gỗ đem lại sựấm áp còn thép được sử dụng làm điểm nhấn trong cầuthang của cửa và ở cầu thang của đài quan sát tầng 3.
Mặc do khó thực hiện nhưng rõ ràng nhìn thấy điểmnhấn này ở các mặt cắt cầu thang. Nói cách khác là các
cầu thang đích thực là thiết kế thép (chứ không phảigỗ).
Như hình dung trong thiết kế kiến trúc, các biệnpháp khác nhau được kết hợp để thép cầu thang nặngnhìn nhẹ nhàng nhất có thể. Các cấu kiện thép hình chữ
H được dùng làm dầm cầu thang còn cả hai bên của các
thép hình chữ H được khép kín bằng các tấm thép tạo
ra hình dạng hộp chữ nhật. hai dầm cầu thang chữ Hchạy dưới trung tâm cầu thang được đặt sát nhau để tạonên một kết cấu gọn gàng và hai bên của các bậc cầuthang được treo hẫng từ dầm cầu thang. Nhờ đó, thiếtkế tạo ra được hình ảnh nhẹ nhàng cho kết cấu cầuthang. (Ảnh 3, Ảnh 4)

Không gian ngầm phục vụ đỗ xe và tiếp nhận tạmthời người di tản trong thảm họa
Khu vực dành cho người di tản trong phạm vi khu
vực thành phố Kunimi được cho là không đủ trongnhững thảm họa đã xảy ra và trong trận động đất lớn ở
phía Đông Nhật Bản. Với lý do đó, mặt bằng tòa nhà ởgiai đoạn đề xuất dự án cho bãi đỗ xe ở tầng ngầm sẽphục vụ đỗ xe công cộng khi bình thường và là nơi lưu
trú tạm thời trong trường hợp khẩn cấp. Có thể bố trí
các nhà vệ sinh khẩn cấp ở tầng ngầm. Nhờ vậy, mặtbằng cuối cùng được chấp thuận để tiếp đón cư dân di
tản (Hình 3).
Hình 3 Sơ đồ bố trí môi trường
Chỉ tập trung vào sức mạnh của thép và gỗKhung thép có ưu điểm là cho phép tạo ra các
không gian rộng và các kết cấu cửa. Gỗ không thể thay
thế thép. Hơn hết, xây dựng tòa nhà chống cháy sửdụng kết cấu gỗ là rất khó khăn cả về giá thành và trìnhđộ kỹ thuật hiện nay.
Kết quả là, phương pháp xây dựng lai tập trung vào
các ưu thế vốn có của các cấu kiện gỗ và thép đượcđánh giá cao: vật liệu gỗ sử dụng làm cấu kiến bề mặtcòn khung thép là cấu kiện kết cấu. Hơn nữa, khung
thép đảm bảo khoảng cách nhịp giữa các cột xa hơn và
đảm bảo thể tích không gian lớn.
Hiện nay, chỉ sử dụng các thép hình chữ H kíchthước nhỏ trong các khung thép của các cấu kiện thép –gỗ lai. Tuy nhiên, khi có thể đạt được chấp thuận củabộ cho các cấu kiện lai sử dụng ống thép vuông hoặchình chữ H có chiều cao bản bụng ngoài không đổi,phương pháp xây dựng sử dụng “cấu kiện lai gỗ ép địaphương của sản phẩm thép kiểu gắn liền” hứa hẹn pháttriển.

Ảnh 3 và 4 Cầu thang: sử dụng các sản phẩm thép làmđiểm nhấn
Xem xét kỹ lưỡng về môi trường và chuẩn bị đối
phó thảm họaĐiều hòa không khí là nồi hơi viên đạn, nguồn nhiệtđể sản sinh năng lượng sinh khối là phoi gỗ đóng bánh.
Để đốt cháy phoi gỗ chỉ cần một lượng điện năng nhỏvà khí thải CO2 được xử lý bằng cách trung hòa
các-bon. Vì sử dụng viên đạn (năng lượng) được sảnxuất ở Iwaki tại quận Fuhushima nên hệ thống điều hòakhông khí nồi hơi viên đạn là công nghệ bảo vệ môitrường sử dụng các vật liệu gỗ sản xuất địa phương.
Vì bên ngoài tòa nhà là mặt tiền bằng kính nên cưdân bày tỏ lo lắng tòa nhà sẽ nóng về mùa hè và lạnhvề mùa đông. Để dẹp tan nghi ngại này, các mái hắtbằng gỗ giúp cắt ảnh sáng được gắn lên tường ngoài
tòa nhà để cải thiện sự cách nhiệt đồng thời với kính
hai lớp E thấp có khả năng cách nhiệt cao. Hơn nữa,tòa nhà được bố trí để các khu vực hàn lang làm việcnhư các khu vực cách nhiệt cho các không gian lớn ở
trung tâm tòa nhà giúp làm giảm nhiệt cho không gianlàm việc rộng lớn.
Việc tái chế nước mưa và việc sử dụng năng lượng
mặt trời đã được giới thiệu, và do đó, ngay cả khinguồn cung cấp điện thường xuyên dừng, hoạt độngxây dựng có thể được duy trì trong ít nhất ba ngày bằngcách sử dụng máy phát điện khẩn cấp và hệ thống phátđiện năng lượng mặt trời.

24

Photo 1 New Kunimi Town Office Building built capitalizing on the strengths peculiar to wood and steel

Fig. 1 Plan and Section of Kunimi Town Office Building
Reception counter

Ofﬁce

Multi-purposeroom

Reception counter“Japanese redpine” plaza

Room for consultation
with citizens
Reception counter
Room forbreast-feed baby

Reception counter

Structural core

1st-ﬂoor plan

Section of application of wood-laminatedhybrid member of the steel product built-in type
ColumnBeamCommittee meeting room
Large-size conference
room
Ofﬁce

Assembly hall

“Japanese redpine” plaza

Ofﬁce
Ofﬁce

Parking lot

Section25

Fig. 2 Wood-laminated Hybrid Member of the Steel Product Builtin Type (Column and Beam)
Burning-suppression member(Locally-produced larch tree-laminated member)
Steel frame
Connection cover(Locally-produced larch treelaminated member)Fire protection for connection(Wrapping ﬁre protection)
Connection cover(Locally-produced larch treelaminated member)
Burning-suppression member(Locally-produced larch treelaminated member)
Steel frame

Column-beam connection:
Shop covering of laminated member

Photo 2 Wood-laminated hybrid member of the steel product built-in type26

Photos 3 and 4 Stairways: Highlighted application of steel products27

Outline of Kunimi Town Office Building● Location: Kumini Town, Date, Fukushima Prefecture● Project owner: Kunimi Town Office● Application: Town office building● Building site: 1,500.43 m2● Building area: 4,833.39 m2● Structural type: Steel frame structure, partly steel-reinforced concrete structure● No. of stories: 1 basement, 3 stories aboveground, 1 penthouse● Maximum building height: 15,500 mm● Structural design: JR East Design Corporation, Tabata Architect & Design Office● Construction: Joint venture of Ando, Hazama, Andogumi and Sakuma Kogyo● Design period: August 2012~August 2013
● Construction term: September 2013~April 2015

Photo 5 Adoption of wood-steel hybrid structure realizes a large
space with a texture like awooden structure.

Fig. 3 Schematic Diagram for Environmental Plan
Sunlight cutting-off

Reduction of air-conditioning
energy use during spring andautumn periods by means ofautomatic ventilation

Solar power generation

Assembly hall

Low-E
pair glass

Terrace

Highly thermal-insulation
exterior wall
Wood louver
Low-E pair glass

Veranda zone

Ofﬁce zone

Veranda zone

Natural light utilization
by means of sensor control
Floor-shooting air-conditioning

Pellet boiler

Parking lot(Space for temporarily receiving
refugees during disaster)

Reuse ofwaste water

Rainwater pit

28sản xuất thép lò điện.

(Bìa cuối)Các hoạt động của JISF

Ảnh: Hai chương trình

Hai chương trình cho chương trình hợp tác côngnghiệp thép giữa Nhật Bản và Thái Lan EPALiên đoàn Sắt và Thép Nhật Bản (JISF) hợp tác vớiViện nghiên cứu Sắt và Thép Thái Lan (ISIT) đã tổchức hai chương trình là một phần của các dự án do hai
chính phủ khởi xướng theo Thỏa thuận hợp tác kinh tếNhật Bản - Thái LanTuyển dụng mới và chương trình đào tạo kỹ sư trẻChương trình tuyển dụng mới và chương trình đàotạo kỹ sư trẻ được tổ chức trong 1 tuần tại Osaka vào
tháng 9/2016. Mục tiêu chính của chương trình là“tuyển dụng mới và các kỹ sư Thái Lan trẻ thu thậpkiến thức cơ bản cần thiết”. Có tổng cộng 20 kỹ sư
Thái Lan đã tham gia chương trình “Khóa học đặc biệtvề thép thanh và thép sợi” và thăm các nhà máy sảnxuất thép. Chương trình lần đầu tiên được tổ chức năm
2015.
 Hội thảo về phương pháp đánh giá lượng phátthải CO2Chương trình được tổ chức trong 4 ngày từ
4/7/2016 tại Băng-cốc, Thái Lan với mục tiêu xây dựngmột phương pháp đánh giá lượng phát thải CO2 trongcông nghiệp thép Thái Lan. Trong chương trình này,
các nhân viên của ISIT và cán bộ có liên quan trong
ngành công nghiệp thép Thái Lan và các cơ quan chínhphủ được giới thiệu hướng dẫn về phương pháp đánhgiá lượng phát thải CO2. Ngoài ra, chương trình cònbiểu diễn việc thu thập thông số phát thải CO2 vàphương pháp đánh giá trong chuyến đến thăm một nhà

Hội thảo kết cấu thép tại Campuchia năm 2016Liên đoàn Sắt và Thép Nhật Bản sẽ tổ chức một hộithảo có tên “Các công nghệ kết cấu thép hiện nay
2016” ở Phnom-Penh, Campuchia ngày 9/12/2016. Hộithảo được đồng tổ chức bởi Bộ Công trình công cộngvà giao thông Campuchia và Viện Công nghệCampuchia được sự hỗ trợ của Đại sứ quán Nhật Bảntại Campuchia, Văn phòng JICA Campuchia, JETROPHNOMPENH và Hiệp hội Kinh doanh Nhật Bản ởCampuchia.
Trong hội thảo, ba giáo sư từ Nhật Bản sẽ tham dựvà trình bày bài giảng về lĩnh vực xây dựng thép: Dr. Osamu Kiyomiya (lecture on port and harbor
facilities)
 Dr. Yoshiaki Okui (steel bridges)
 Dr. Yasushi Uematsu (building construction) Tiến sỹ Osamu Kiyomiya (giảng về các công trình
cảng) Tiến sỹ Yoshiaki Okui (cầu thép) Tiến sỹ Yasushi Uematsu (xây dựng nhà)Ngoài ra, còn có hai bài giảng của Campuchia. Sau
đó, tiêu ban nhóm nhỏ của hộ thảo được lên kết hoạch
tổ chức bới sự tham dự của những người quan trọng
của cả hai nước. Hội thảo tổ chức lần thứ 4, sau các
năm 2012, 2014 và 2015.
Ảnh: Hội thảo kết cấu thép ở Campuchia năm 201529

Steel Structure Conference for 201530