Các cấu kiện chính trong nhà xưởng khung thép và vai trò không thể thay thế

1. Tổng quan về nhà xưởng khung thép

Nhà xưởng khung thép (nhà thép tiền chế) là loại hình kết cấu sử dụng các cấu kiện thép được sản xuất tại nhà máy, sau đó vận chuyển và lắp dựng tại công trường. Đây là giải pháp xây dựng tối ưu cho các công trình công nghiệp như nhà máy sản xuất, kho bãi, trung tâm logistics, nhờ ưu điểm vượt trội về kỹ thuật và tiến độ.

Không giống như phương pháp xây dựng truyền thống sử dụng bê tông cốt thép, nhà xưởng khung thép có thời gian thi công nhanh hơn, dễ mở rộng, di dời, đồng thời phù hợp với các tiêu chuẩn xây dựng quốc tế.

Lý do ngày càng nhiều doanh nghiệp lựa chọn hình thức xây dựng nhà xưởng kết cấu thép:

• Tiết kiệm chi phí xây dựng nhà xưởng do giảm thời gian thi công và nhân công

• Đáp ứng linh hoạt yêu cầu công năng, tải trọng và mở rộng trong tương lai

• Dễ kiểm soát chất lượng vì cấu kiện được gia công đồng bộ tại nhà máy

• Tuổi thọ cao, bảo trì đơn giản, phù hợp với khí hậu khắc nghiệt

Tổng quan nhà xưởng khung thép

2. Các cấu kiện chính trong nhà xưởng khung thép

2.1. Cột (Column)

Vai trò: Truyền tải toàn bộ tải trọng từ mái và dầm xuống móng. Cột là thành phần chịu nén chính, đảm bảo độ ổn định theo phương đứng cho toàn bộ công trình.

Phân loại: Cột H, cột I tổ hợp, cột hình hộp, cột đôi. Tùy vào tải trọng và khẩu độ, kỹ sư sẽ chọn tiết diện cột phù hợp để vừa tiết kiệm vật liệu, vừa bảo đảm độ bền công trình.

Một số công trình hiện đại như nhà máy Top Run (thi công bởi DPC Steel) đã sử dụng cột tổ hợp tiết diện thay đổi để tối ưu tải trọng và tiết kiệm chi phí vật tư.

Kỹ sư kiểm tra chất lượng cột H

2.2. Dầm kèo (Rafter / Beam)

Vai trò: Liên kết các cột, chịu lực ngang từ mái. Dầm kèo cũng là bộ phận quan trọng truyền lực về móng qua hệ cột.

Phân loại: Dầm tổ hợp (có tiết diện thay đổi theo moment), dầm hình (dạng thép hình cán nóng), dầm cầu trục (chuyên dụng cho các nhà xưởng có lắp đặt thiết bị nâng hạ).

Trong thực tế, kỹ sư thường sử dụng phần mềm thiết kế kết cấu như SAP2000, Tekla hoặc StaadPro để tính toán dầm kèo phù hợp với khẩu độ và tải trọng công trình, đặc biệt với nhà xưởng có khẩu độ lớn trên 30m.

2.3. Xà gồ (Purlin)

Vai trò: Đỡ mái tôn và truyền tải trọng về dầm kèo. Ngoài ra, xà gồ còn có chức năng liên kết các tấm mái, tạo sự ổn định cho hệ khung mái.

Phân loại: Xà gồ C/Z mạ kẽm (thông dụng), xà gồ hộp (cho các công trình yêu cầu độ cứng cao).

Việc lựa chọn xà gồ phù hợp giúp tránh hiện tượng võng mái hoặc xô lệch, nhất là trong điều kiện thời tiết mưa bão, gió lớn ở khu công nghiệp ven biển.

Xà gồ nhà xưởng khung thép tiền chế

2.4. Giằng (Bracing)

Vai trò: Tăng độ cứng, ổn định tổng thể hệ kết cấu, đặc biệt trong điều kiện tải trọng ngang như gió, bão, động đất. Giằng giúp giảm biến dạng, chống rung và tránh hiện tượng lật khung.

Phân loại: Giằng mái (nối giữa các khung kèo), giằng cột (giữa các cột theo phương đứng), giằng chéo X/K hoặc giằng cứng.

Giằng thường được chế tạo từ thép tròn, thép hình hoặc cáp căng, kết nối bằng bu lông hoặc hàn tại công trường. Sự chính xác trong lắp đặt giằng ảnh hưởng lớn đến độ ổn định lâu dài của công trình.

2.5. Mái và vách bao che (Roof & Cladding)

Vai trò: Bảo vệ không gian bên trong khỏi tác động môi trường, đảm bảo độ kín khít, chống thấm và giảm thất thoát nhiệt.

Vật liệu: Tôn sóng mạ kẽm (phổ biến), panel PU/EPS (cách nhiệt), panel rockwool (chống cháy).

Mái và vách bao che thường được tích hợp thêm hệ thống thoát nước mưa, diềm mái, ống thu nước, đảm bảo công trình vận hành bền bỉ, chống thấm triệt để trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa như Việt Nam.

Mái và vách bao che nhà xưởng khung thép

3. Cấu kiện phụ bổ trợ quan trọng

Ngoài các cấu kiện chính như cột, dầm, xà gồ, thì hệ cấu kiện phụ đóng vai trò quan trọng trong việc giữ ổn định và đảm bảo độ bền lâu dài cho nhà xưởng khung thép.

• Thanh chống dọc mái: Liên kết các xà gồ với nhau theo phương dọc, giúp chống xoắn, ổn định mái và hạn chế chuyển vị do gió hoặc rung động.

• Thanh giằng xà gồ: Tăng độ cứng cho mái, liên kết các xà gồ theo phương ngang hoặc chéo, ngăn xà gồ bị lệch vị trí thiết kế.

• Bu lông neo móng (Anchor Bolt): Kết nối cột thép với móng bê tông. Nếu lắp đặt sai lệch, sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ độ ổn định của hệ khung.

Dù không phải là cấu kiện chính, nhưng những chi tiết này cần được thiết kế và thi công chuẩn xác để đảm bảo công trình hoạt động ổn định lâu dài.

4. Hệ móng – nền

Dù không thuộc “kết cấu thép”, móng nhà xưởng là yếu tố bắt buộc phải thiết kế chuẩn xác:

• Loại móng: Móng đơn – móng băng – móng cọc, tùy theo tải trọng và địa chất.

• Bu lông móng (anchor bolts): Yêu cầu sai số rất nhỏ để lắp dựng cột chính xác.

Hệ móng nhà xưởng khung thép

5. Lưu ý khi thiết kế các cấu kiện nhà xưởng khung thép

Tối ưu đố dày, tiết diện theo tải trọng.

Tuân thủ tiêu chuẩn TCVN hoặc AISC, JIS...

Đồng bộ: thiết kế – shop drawing – gia công CNC – lắp dựng.

6. Kết luận:

Hiểu rõ cấu kiện để lựa chọn nhà thầu chính xác Việc nắm rõ vai trò và chức năng của từng cấu kiện trong nhà xưởng khung thép sẽ giúc doanh nghiệp:

• Lựa chọn đơn vị thiết kế – thi công chuẩn bài bản.

• Tiết kiệm chi phí xây dựng nhà xưởng.

• Bảo đảm độ bền, an toàn và dễ dàng bảo trì.

>> Đọc thêm bài viết liên quan: 

5 lỗi nghiêm trọng trong xây dựng nhà xưởng doanh nghiệp cần tránh 

Bản vẽ kết cấu thép nhà xưởng chuẩn theo tiêu chuẩn ISO

Để tìm hiểu thêm về các dự án công trình công nghiệp bằng thép tiền chế, xin mời quý anh chị ghé thăm kênh Youtube của DPC Steel:

Video giới thiệu về DPC Steel - Nhà thầu xây dựng kết cấu thép hàng đầu tại Vĩnh Phúc