Trong các công trình kiến trúc quy mô lớn, việc sử dụng những bề mặt kính rộng để tạo không gian mở và tận dụng ánh sáng tự nhiên ngày càng trở nên phổ biến. Tuy nhiên, để có thể lắp đặt các tấm kính với kích thước lớn mà vẫn đảm bảo an toàn kết cấu, các kỹ sư phải sử dụng những hệ kết cấu đặc biệt. Một trong những giải pháp hiệu quả nhất hiện nay chính là hệ kính kết cấu giàn không gian.

Hệ kính kết cấu giàn không gian là sự kết hợp giữa kết cấu thép dạng giàn ba chiều và hệ kính mặt dựng hiện đại. Nhờ cấu trúc đặc biệt này, hệ kính có thể vượt qua những nhịp lớn mà không cần nhiều cột chống, từ đó tạo ra những không gian kiến trúc rộng và thông thoáng.

Không giống các hệ facade kính thông thường, hệ kính giàn không gian được thiết kế để phân bố tải trọng theo nhiều phương, giúp tăng độ ổn định của toàn bộ hệ kết cấu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công trình có diện tích lớn như trung tâm thương mại, nhà ga hay sân bay.

Để hiểu rõ hơn về hệ kính đặc biệt này, chúng ta cần tìm hiểu chi tiết từng thành phần cấu tạo của nó.

Kết cấu giàn thép không gian – bộ khung chịu lực chính

Thành phần quan trọng nhất của hệ kính giàn không gian chính là kết cấu giàn thép không gian. Đây là hệ khung được tạo thành từ nhiều thanh thép liên kết với nhau theo dạng mạng lưới ba chiều.

Các thanh thép thường được bố trí theo hình tam giác hoặc hình tứ giác để tạo ra những module kết cấu có độ ổn định cao. Nhờ cấu trúc này, tải trọng từ hệ kính và các tác động bên ngoài có thể được phân bố đều lên toàn bộ hệ giàn.

Một ưu điểm lớn của kết cấu giàn không gian là khả năng chịu lực rất tốt so với trọng lượng của nó. Điều này giúp giảm tải trọng cho công trình và tăng hiệu quả kinh tế trong thi công.

Ngoài ra, kết cấu giàn thép còn cho phép thiết kế linh hoạt về hình dạng, từ các mái kính phẳng cho đến các mái vòm hoặc bề mặt cong phức tạp.

Hệ phụ kiện liên kết kính với kết cấu

Để gắn các tấm kính vào hệ giàn thép, người ta sử dụng các phụ kiện liên kết chuyên dụng. Những phụ kiện này thường được làm từ thép không gỉ hoặc hợp kim có độ bền cao.

Phổ biến nhất trong các hệ kính giàn không gian là phụ kiện spider. Đây là loại phụ kiện có nhiều chân liên kết, cho phép giữ cố định các tấm kính tại các điểm góc.

Nhờ hệ phụ kiện này, kính có thể được cố định chắc chắn mà không cần khung nhôm bao quanh. Điều này giúp tạo ra những bề mặt kính liền mạch và trong suốt, mang lại giá trị thẩm mỹ cao cho công trình.

Ngoài chức năng liên kết, các phụ kiện này còn được thiết kế để cho phép kính giãn nở nhẹ theo nhiệt độ, tránh hiện tượng nứt vỡ do ứng suất.

Hệ kính sử dụng trong kết cấu giàn không gian

Trong hệ kính kết cấu giàn không gian, loại kính được sử dụng thường là kính cường lực hoặc kính dán an toàn nhiều lớp.

Kính cường lực có khả năng chịu lực cao gấp nhiều lần so với kính thông thường. Khi bị vỡ, kính sẽ tạo thành các mảnh nhỏ không sắc cạnh, giúp giảm nguy cơ gây thương tích.

Tuy nhiên, trong nhiều công trình lớn, người ta thường sử dụng kính dán an toàn nhiều lớp. Loại kính này bao gồm hai hoặc nhiều lớp kính được liên kết bằng lớp phim PVB ở giữa.

Nhờ cấu tạo này, ngay cả khi kính bị nứt vỡ, các mảnh kính vẫn được giữ lại bởi lớp phim liên kết, giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Ngoài ra, tùy theo yêu cầu của công trình, kính còn có thể được bổ sung các tính năng như kính Low-E, kính phản quang hoặc kính cách nhiệt.

Hệ gioăng và keo kết cấu

Bên cạnh kết cấu thép và tấm kính, hệ gioăng và keo kết cấu cũng đóng vai trò quan trọng trong hệ kính giàn không gian.

Keo silicone kết cấu được sử dụng để tăng cường liên kết giữa các tấm kính và phụ kiện, đồng thời giúp giảm rung động do gió hoặc các tác động bên ngoài.

Ngoài ra, hệ gioăng cao su chuyên dụng còn giúp đảm bảo độ kín nước và kín khí cho toàn bộ hệ facade.

Trong các công trình lớn, việc lựa chọn loại keo và gioăng phù hợp là yếu tố rất quan trọng để đảm bảo độ bền lâu dài của hệ kính.

Những vật liệu này cũng giúp hạn chế hiện tượng thấm nước hoặc rò rỉ không khí qua các khe nối kính.

Hệ kết cấu đỡ và liên kết với công trình

Hệ kính giàn không gian không hoạt động độc lập mà cần được liên kết với kết cấu chính của công trình.

Các điểm liên kết này thường được thiết kế tại dầm bê tông, cột thép hoặc hệ kết cấu chịu lực chính của tòa nhà.

Việc thiết kế các điểm liên kết cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hệ giàn có thể truyền tải trọng một cách an toàn xuống kết cấu chính.

Ngoài ra, các kỹ sư cũng phải tính đến yếu tố giãn nở nhiệt và chuyển vị của công trình, nhằm tránh tạo ra các ứng suất lớn lên hệ kính.

Nhờ sự kết hợp chặt chẽ giữa các hệ kết cấu, toàn bộ façade kính sẽ hoạt động ổn định và bền vững trong thời gian dài.

Vai trò của đơn vị thi công trong chất lượng hệ kính

Bên cạnh thiết kế và vật liệu, chất lượng thi công cũng là yếu tố quyết định độ bền của hệ kính giàn không gian.

Việc lắp đặt các tấm kính lớn đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có kinh nghiệm và thiết bị thi công chuyên dụng.

Các bước như căn chỉnh phụ kiện, lắp đặt kính, bơm keo và kiểm tra liên kết đều cần được thực hiện theo đúng quy trình kỹ thuật.

Đối với các công trình lớn, việc lựa chọn đơn vị sản xuất và thi công nhôm kính uy tín sẽ giúp đảm bảo toàn bộ hệ façade đạt tiêu chuẩn an toàn và chất lượng.

Những doanh nghiệp có xưởng sản xuất lớn, đội ngũ kỹ sư và đội thi công chuyên nghiệp sẽ có lợi thế lớn trong việc thực hiện các dự án façade kính phức tạp.

—> Xem thêm: Hệ kính kết cấu giàn không gian là gì?