Kết cấu thép là một trong những giải pháp được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình như nhà thép tiền chế, nhà máy công nghiệp, tòa nhà cao tầng, hệ thống cơ sở hạ tầng, kho xưởng, sân bay, siêu thị,… Vậy cụ thể kết cấu thép là gì? Vai trò, ứng dụng như nào? Và tại sao lại phổ biến đến vậy? Hãy cùng KYODO khám phá và giải đáp những thắc mắc này ngay tại bài viết dưới đây!
1. Kết cấu thép trong xây dựng là gì?
Kết cấu thép là hệ khung chịu lực chính của một công trình, được chế tạo hoàn toàn từ vật liệu thép. Đây là một giải pháp kết cấu phổ biến trong xây dựng hiện đại, đặc biệt là với các công trình công nghiệp như nhà xưởng, kho bãi, nhà thép tiền chế,…
Vai trò trong nhà xưởng
- Làm khung chịu lực chính giúp công trình vững chắc, ổn định trong thời gian dài.
- Định hình không gian nhà xưởng, nhờ khả năng vượt nhịp lớn, không cần nhiều cột giữa.
- Dễ dàng tháo lắp, mở rộng hoặc tái sử dụng, phù hợp với các mô hình sản xuất linh hoạt.
2. Các loại kết cấu thép phổ biến
Kết cấu thép là lựa chọn quen thuộc trong nhiều công trình quy mô lớn nhờ khả năng chịu lực tốt và dễ thi công. Tùy theo mục đích và đặc điểm kỹ thuật, được chia thành các loại chính sau:
- Cấu trúc khung: Dầm, cột, xà gồ, giằng
- Cấu trúc lưới: Dạng lưới hoặc mái vòm
- Cầu dầm
- Cầu cáp văng
- Cấu trúc giàn: thanh hoặc giàn
- Cầu vòm
- Kiến trúc vòm
- Cầu treo
- Cầu giàn: cấu kiện giàn
3. Ưu điểm và nhược điểm của kết cấu thép trong xây dựng
Ưu điểm
Kết cấu thép được ưa chuộng trong xây dựng công nghiệp hiện nay nhờ vào nhiều lợi thế vượt trội:
- Thi công nhanh chóng: Các cấu kiện được gia công sẵn tại nhà máy, rút ngắn thời gian lắp dựng tại công trường. Điều này đặc biệt hữu ích với các dự án cần đẩy nhanh tiến độ.
- Khả năng chịu lực cao: Thép có cường độ chịu kéo và nén lớn, giúp kết cấu vững chắc, bền bỉ theo thời gian.
- Tối ưu trọng lượng công trình: So với bê tông, kết cấu thép nhẹ hơn nhiều, giúp giảm tải trọng lên nền móng và tiết kiệm chi phí xây dựng.
- Dễ dàng mở rộng, cải tạo: Các khớp nối linh hoạt giúp tháo lắp hoặc mở rộng công trình sau này mà không ảnh hưởng đến kết cấu chính.
- Thẩm mỹ hiện đại: Cho phép tạo ra các công trình có kiến trúc mở, nhịp lớn, phù hợp xu hướng thiết kế nhà xưởng hiện đại, trung tâm logistics, showroom,…
Nhược điểm
Bên cạnh các ưu điểm, cũng tồn tại một số hạn chế cần lưu ý:
- Dễ bị ăn mòn: Nếu không được sơn phủ hoặc xử lý chống gỉ đúng kỹ thuật, có thể bị oxy hóa trong môi trường ẩm, axit hoặc ven biển.
- Khả năng cách nhiệt, cách âm kém: Thép truyền nhiệt và âm thanh tốt, vì vậy cần xử lý thêm vật liệu cách nhiệt, chống cháy khi thi công nhà xưởng, kho lạnh, nhà máy thực phẩm…
- Biến dạng ở nhiệt độ cao: Trong điều kiện cháy lớn, có thể bị mềm và mất khả năng chịu lực, nên bắt buộc phải có biện pháp chống cháy lan hoặc bảo vệ bằng sơn chịu nhiệt.
- Chi phí bảo trì định kỳ: Để đảm bảo tuổi thọ, cần được kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ, đặc biệt là lớp sơn chống gỉ và liên kết bu lông/hàn
4. Yêu cầu gia công kết cấu thép và vật liệu hàn
Để đảm bảo chất lượng thi công và độ bền công trình, quá trình gia công kết cấu thép cần tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật:
- Kiểm tra đầu vào vật liệu: Trước khi đưa vào gia công, thép phải được kiểm tra đầy đủ các chỉ tiêu kỹ thuật theo bản vẽ thiết kế và tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
- Phân loại và đánh dấu: Mỗi loại thép phải được phân loại, gắn nhãn và đánh dấu màu riêng biệt để tránh nhầm lẫn khi gia công và lắp dựng.
- Xử lý bề mặt vật liệu: Thép phải được nắn thẳng, làm sạch dầu mỡ, bụi bẩn và tạp chất. Độ cong, độ võng phải nằm trong giới hạn quy định của tiêu chuẩn.
- Bảo quản đúng cách: Vật liệu thép nên được lưu trữ trong nhà kho, có che chắn, tránh tiếp xúc trực tiếp với nước mưa hoặc hơi ẩm. Nếu phải để ngoài trời, cần có lớp sơn chống gỉ và kê cao để tránh đọng nước.
- Quy chuẩn vận chuyển: Khi vận chuyển, thép cần được đặt trên giá đỡ chuyên dụng nhằm tránh cong vênh hoặc biến dạng cấu kiện.
- Chất lượng vật liệu hàn: Que hàn, dây hàn và thuốc hàn phải đạt tiêu chuẩn chất lượng và phù hợp với loại thép sử dụng. Vật liệu sơn bảo vệ bề mặt kết cấu phải tuân theo TCVN 8789:2011.
- Tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật: Toàn bộ quy trình gia công, từ kiểm tra nguyên vật liệu đến chế tạo cấu kiện, phải được thực hiện theo đúng TCXDVN 170:2007 nhằm đảm bảo chất lượng, độ chính xác và an toàn trong thi công.
5. Tiêu chí chọn khung thép chịu lực chính cho công trình
Việc lựa chọn khung thép chịu lực chính cho nhà xưởng cần dựa trên các yếu tố như:
- Mục đích sử dụng: Nhà xưởng được sử dụng để làm gì?
- Tải trọng: Tải trọng tĩnh và tải trọng động của nhà xưởng là bao nhiêu?
- Kích thước: Kích thước nhà xưởng là bao nhiêu?
- Kinh phí: Ngân sách cho việc xây dựng nhà xưởng là bao nhiêu?
6. Ứng dụng của khung thép chịu lực chính trong xây dựng
Kết cấu thép phù hợp cho các công trình lớn, đòi hỏi độ bền cao như:
- Nhà xưởng công nghiệp, nhà máy
- Nhà thép tiền chế
- Công trình nhiều tầng, nhà tháp tại đô thị
- Hạ tầng giao thông (Cầu đường bộ, đường sắt,…)
- …
7. So sánh kết cấu thép và kết cấu bê tông cốt thép
Hai giải pháp xây dựng phổ biến hiện nay là kết cấu thép và kết cấu bê tông cốt thép, mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng. Dưới đây là bảng so sánh chi tiết để giúp nhà đầu tư và kỹ sư dễ dàng lựa chọn:
| Tiêu chí | Kết cấu thép | Kết cấu bê tông cốt thép |
| Trọng lượng | Nhẹ hơn đáng kế, giúp giảm tải trọng nền móng | Nặng, gây áp lực lớn lên móng |
| Thi công | Gia công sẵn tại xưởng, lắp dựng nhanh, ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết | Thi công tại chỗ, phụ thuộc nhiều vào thời tiết và nhân lực |
| Tính linh hoạt | Dễ thay đổi, mở rộng hoặc tháo dỡ, tái sử dụng | Khó thay đổi sau khi thi công, gần như cố định |
| Chịu lực và đàn hồi | Khả năng chịu lực kéo tốt, đàn hồi cao, phù hợp với vùng động đất | Chịu lực nén tốt, đàn hồi kém hơn |
| Khả năng chống cháy | Dễ bị mất khả năng chịu lực ở nhiệt độ cao, cần giải pháp bảo vệ bổ sung | Tốt hơn do bê tông không bắt cháy và cách nhiệt tốt |
Tùy theo đặc điểm công trình, yêu cầu kỹ thuật và ngân sách đầu tư, việc lựa chọn khung thép chịu lực chính hay bê tông cốt thép sẽ mang lại những lợi ích khác nhau. Khung thép chịu lực chính nổi bật với khả năng thi công nhanh, linh hoạt, thích hợp cho công trình công nghiệp, nhà thép tiền chế. Trong khi đó, kết cấu bê tông cốt thép lại phù hợp hơn với công trình dân dụng, nhà cao tầng nhờ khả năng chống cháy tốt và độ ổn định lâu dài.
8. Kết cấu thép trong nhà xưởng tiền chế
Kết cấu thép là hệ thống chịu lực chính trong nhà xưởng tiền chế – một loại công trình đang ngày càng được ưa chuộng nhờ tính linh hoạt, thi công nhanh và tiết kiệm chi phí. Trong loại hình nhà xưởng này, toàn bộ hệ khung chính như cột, kèo, xà gồ, dầm ngang… đều được chế tạo từ thép tại nhà máy và vận chuyển đến công trình để lắp dựng.
Qua bài viết, có thể thấy kết cấu thép đóng vai trò quan trọng trong xây dựng hiện đại, đặc biệt là với các công trình công nghiệp, nhà xưởng và nhà thép tiền chế. Hy vọng nội dung bài viết đã giúp bạn có cái nhìn toàn diện về khung thép chịu lực chính, từ khái niệm, vai trò, ứng dụng cho đến tiêu chuẩn kỹ thuật và so sánh với kết cấu bê tông.
Xem thêm: Quy trình thi công kết cấu thép nhà xưởng chi tiết [2025]
