Khi nhu cầu xây dựng nhà khung thép ngày càng cao tạo ra sự cần thiết trong vấn đề xây dựng cơ bản nói chung.
Giải pháp nhà khung thép liên hợp có thể khắc phục được không ít tồn tại cơ bản mà nhà bê tông cốt thép bị : Khi sử dụng các giải pháp kết cấu bê tông cốt thép bình thường, công trình nhà cao tầng đòi hỏi kích cỡ các cấu kiện kết cấu có thể nặng nề, không nhỏ, tốn kém, giảm không gian áp dụng và giảm tính thẩm mỹ.
Để xử trí các điểm hạn chế kể trên, giải pháp kết cấu thép liên hợp với bê tông đã và đang được áp dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới cho các công trình NHÀ THÉP CAO TẦNG .
Mục đích của giải pháp này là tận dụng các ưu điểm riêng về đặc trưng cơ lý giữa vật liệu thép và bê tông để tạo ra kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực và độ tin cậy cao, mặt khác nâng cao khả năng chống cháy.
Bên cạnh đó, công trình sử dụng kỹ thuật kết cấu liên hợp sẽ đáp ứng được công năng sử dụng cao, hiệu quả về kinh tế và đảm bảo đặc tính thẩm mỹ.
Qua tham khảo , cho biết rằng bằng tiêu chuẩn [3]. EN 1994-1-1:2004 (2005), Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structure. General rules and rudes for buildings, EN, Europe.
Tại Việt Nam có tòa nhà Keangnam Land Mark Tower (Khối 70 tầng, 336m) , Công trình có 2 tầng cứng, tầng cứng (outrigger) thứ nhất cao 7m sử dụng làm tầng kỹ thuật được bố trí ở tầng 32 tương ứng độ cao Z = 142m, tầng cứng thứ hai bố trí tại đỉnh mái cao 8,65m được bố trí làm Penthouse và một phần thực hiện tầng quan sát.
Sau khi xác định kích thước tiết diện sơ bộ kích thước tiết diện sơ bộ của cột theo 3 phương án khác nhau. Phương án 1 dùng cột bê tông cốt thép; phương án 2 dùng cột liên hợp; phương án 3 sử dụng cột thép nhồi bê tông. Các tiết diện này từng được kiểm tra đủ điều kiện về độ bền, độ ổn định theo tiêu chuẩn Eurocode4.
Bảng sau đây trình bày tiết diện cho cột cho một vài tầng rõ ràng từ tầng 5 đến tầng 8.
Về phương diện kiến trúc và sử dụng: Việc sử dụng KẾT CẤU THÉP LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG đưa đến hiệu quả cao hơn nhờ giảm được kích cỡ tiết diện cấu kiện, giảm sút chiều cao tầng (do giảm được chiều cao hệ dầm đỡ và hệ dầm thép còn cho phép bố trí các đường ống kỹ thuật trong phạm vi tiết diện), từ đó tăng được không gian sử dụng , tiết diện cấu kiện chịu lực thanh mảnh hơn cũng mang hiệu quả về tính thẩm mỹ.
Hiệu quả sử dụng:
Về thiết kế: Việc tính toán thiết kế kết cấu liên hợp phức tạp hơn so đối với kết cấu BTCT thường . Ngoài ra, chúng ta chưa có tiêu chuẩn thiết kế loại kết cấu này cần phải phải dựa hoàn toàn các tiêu chuẩn thiết kế của nước ngoài.
Với các công trình nhà quá nhiều tầng, khi chiều cao nhà càng cao và nhịp khung càng nặng nề thì nội lực dọc trục trong cột và mômen trong dầm càng lớn; lực dọc trong cột có thể lên tới 3000 tấn đối với công trình nhà cao hơn 30 tầng. Như vậy, nếu chỉ dùng giải pháp kết cấu bê tông cốt thép bình thường thì kích cỡ tiết diện yêu cầu của cột là rất lớn .Vì thực tế, cấp độ bền của bêtông sử dụng thường thấy cho xây dựng nhà quá nhiều tầng ở Việt Nam hiện nay vào tầm B25 tới B40, tương ứng với cường độ chịu nén tính toán trong vòng 155 đến 215 daN/cm2. Chẳng hạn khi dùng cách kết cấu bêtông cốt thép (không liên hợp) thì kích thước tiết diện cột yêu cầu cho nhà cao 40 tầng xây dựng ở Hà Nội là trong vòng 1,5m x 1,5m; Tuy vậy kích cỡ này sẽ giảm xuống còn tầm 1m x 1m khi sử dụng giải pháp kết cấu liên hợp thép bêtông. Như vậy, việc ứng dụng giải pháp kết cấu liên hợp sẽ tạo cho công trình gọn nhẹ và tăng không gian sử dụng.
Mặc dù ở một số nước trên thay giới như Nhật Bản, Úc,… Đã từng sản xuất được bêtông mác siêu cao đối với khả năng chịu nén có thể vượt trên 1000 daN/cm2. Nhưng mà để sản xuất bêtông đạt được cường độ cao như vậy và đảm bảo được mức độ tin cậy thì quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng yêu cầu phải được làm khá là nghiêm ngặt về thời gian và công nghệ kỹ thuật.
Về mặt thi công: Hệ kết cấu liên hợp các cấu kiện chế tạo sẵn trong công xưởng làm giảm thời gian xây lắp, dễ kiểm tra chất lượng, sớm đưa công trình vào sử dụng, giảm số lượng cốp pha chống đỡ.
Trọng lượng công trình sử dùng phương án KẾT CẤU LIÊN HỢP giảm khoảng 35% so với áp dụng kết cấu BTCT
Việc này giúp giảm chi phí về vật liệu, còn giảm được đáng kể kích cỡ móng và vấn đề xử lý nền móng công trình sẽ dễ thực hiện hơn.
Mặt khác, kết quả tính toán dao động và chuyển vị của công trình cũng cho thấy cả 3 phương án đều đáp ứng được điều kiện ổn định tổng thể cũng như độ cứng toàn công trình.