Thi công kết cấu thép: Quy trình, tiêu chuẩn và biện pháp thi công hiệu quả

15/05/2025

Kết cấu thép ngày càng trở nên phổ biến trong các công trình xây dựng hiện đại nhờ khả năng thi công nhanh chóng, độ bền cao và linh hoạt trong thiết kế. Bài viết này của Jorakay sẽ cung cấp thông tin chi tiết về quy trình thi công kết cấu thép, các tiêu chuẩn cần tuân thủ và biện pháp thi công hiệu quả, giúp chủ đầu tư, nhà thầu và kỹ sư có cái nhìn toàn diện về lĩnh vực này.

Tổng quan về kết cấu thép trong xây dựng

Kết cấu thép là hệ thống cấu kiện chịu lực được làm hoàn toàn bằng thép, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ bền vững và an toàn cho công trình. Với đặc tính vượt trội về cường độ chịu lực, khả năng kết nối linh hoạt và trọng lượng nhẹ, kết cấu thép được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình.

Khái niệm và phân loại kết cấu thép

Kết cấu thép bao gồm các hệ thống cấu kiện chủ yếu làm từ thép, có thể được phân loại thành kết cấu chính và kết cấu phụ. Kết cấu chính bao gồm khung, cột, dầm - những bộ phận trực tiếp đảm nhận việc chịu lực cho toàn bộ công trình. Kết cấu phụ gồm các hệ thống giằng, liên kết - đóng vai trò hỗ trợ, gia cường cho kết cấu chính.

Các loại thép kết cấu phổ biến hiện nay gồm:

Thép hình (I, H, U, V, C...) thường dùng làm cột, dầm, xà gồ
Thép tấm, thép cuộn dùng làm sàn, vách ngăn
Thép ống tròn, ống vuông dùng cho các kết cấu đặc biệt
Thép mạ kẽm, thép không gỉ dùng cho công trình yêu cầu khả năng chống ăn mòn cao

Ứng dụng của kết cấu thép trong các loại công trình

Kết cấu thép được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình khác nhau:

Nhà xưởng công nghiệp: Với khả năng vượt nhịp lớn, kết cấu thép là lựa chọn lý tưởng cho các nhà xưởng rộng, giúp tối ưu không gian sử dụng mà không cần nhiều cột chống trung gian.
Nhà thép tiền chế dân dụng: Tính linh hoạt, thời gian thi công nhanh giúp kết cấu thép phù hợp với các công trình dân dụng hiện đại.
Cầu đường, nhà ga, bến cảng: Khả năng chịu lực cao, trọng lượng nhẹ giúp kết cấu thép là lựa chọn ưu việt cho các công trình giao thông.
Trung tâm thương mại, showroom, nhà kho logistics: Kết cấu thép cho phép tạo không gian rộng, thoáng, đáp ứng nhu cầu trưng bày và lưu trữ hàng hóa.

Ưu và nhược điểm của kết cấu thép trong xây dựng

Việc sử dụng kết cấu thép trong xây dựng mang lại nhiều lợi ích nhưng cũng có những hạn chế cần được xem xét kỹ lưỡng trước khi quyết định lựa chọn giải pháp này.

Ưu điểm nổi bật của kết cấu thép

Tiết kiệm thời gian thi công: Nhờ khả năng chế tạo sẵn tại xưởng và lắp ráp nhanh chóng tại công trường, kết cấu thép giúp rút ngắn thời gian thi công đáng kể.
Tiết kiệm chi phí dài hạn: Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu có thể cao hơn, nhưng với ít chi phí bảo trì và khả năng tái sử dụng, kết cấu thép mang lại hiệu quả kinh tế trong dài hạn.
Linh hoạt trong thiết kế: Cường độ cao của thép cho phép tạo các hình dáng kiến trúc độc đáo, vượt nhịp lớn mà vẫn đảm bảo an toàn.
Trọng lượng nhẹ: So với bê tông cốt thép, kết cấu thép nhẹ hơn đáng kể, giúp giảm tải cho móng và chi phí xây dựng phần móng.
Dễ lắp ráp và tháo dỡ: Khả năng lắp ráp và tháo dỡ dễ dàng giúp việc mở rộng, sửa chữa hay di dời công trình trở nên thuận tiện hơn.
Thân thiện với môi trường: Thép có thể tái chế lên đến 90%, góp phần giảm thiểu tác động môi trường so với các vật liệu khác.

Nhược điểm cần cân nhắc

Chi phí đầu tư ban đầu cao: Kết cấu thép thường có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với bê tông cốt thép.
Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn: Thép dễ bị ăn mòn nếu không được bảo vệ đúng cách, đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp chống ăn mòn như sơn phủ, mạ kẽm.
Khả năng chịu nhiệt thấp: Khi gặp nhiệt độ cao (như khi hỏa hoạn), thép dễ bị biến dạng và mất khả năng chịu lực nếu không có biện pháp bảo vệ phù hợp.

Quy trình thi công kết cấu thép tiêu chuẩn

Thi công kết cấu thép là một quá trình đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa nhiều giai đoạn từ thiết kế đến thi công và nghiệm thu. Dưới đây là quy trình thi công kết cấu thép tiêu chuẩn.

Giai đoạn thiết kế kết cấu thép

Thiết kế kết cấu thép là bước đầu tiên và quan trọng nhất, quyết định đến chất lượng, độ an toàn và hiệu quả của công trình. Thiết kế phải tuân thủ các tiêu chuẩn như TCVN 5575:2012 hoặc các tiêu chuẩn quốc tế như AISC (Mỹ), EN (Châu Âu).

Quá trình thiết kế bao gồm:

Tính toán tải trọng và nội lực tác động
Lựa chọn loại thép và kích thước cấu kiện phù hợp
Thiết kế chi tiết các cấu kiện (cột, dầm, giằng...)
Thiết kế liên kết (liên kết hàn, bu lông)
Mô phỏng, phân tích kết cấu bằng phần mềm chuyên dụng

Kết quả của giai đoạn thiết kế là bộ hồ sơ thiết kế hoàn chỉnh, bao gồm bản vẽ tổng thể, bản vẽ chi tiết các cấu kiện và liên kết, thuyết minh tính toán và danh mục vật tư.

Gia công kết cấu thép tại nhà xưởng

Sau khi có bản vẽ thiết kế, các cấu kiện thép được gia công tại nhà xưởng theo quy trình sau:

Cắt và xả phôi thép: Thép được cắt theo đúng kích thước và hình dạng yêu cầu, sử dụng máy cắt CNC hoặc máy cắt plasma để đảm bảo độ chính xác cao.
Tổ hợp và hàn: Các cấu kiện được lắp ghép và hàn theo đúng thiết kế. Quá trình hàn phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn về chất lượng mối hàn.
Nắn chỉnh và kiểm tra kích thước: Sau khi hàn, cấu kiện được nắn chỉnh để đảm bảo đúng hình dáng và kích thước thiết kế.
Xử lý bề mặt: Bề mặt thép được làm sạch bằng phương pháp phun bi hoặc phun cát để loại bỏ gỉ sét, dầu mỡ và các tạp chất khác.
Sơn phủ chống gỉ: Cấu kiện được sơn phủ lớp sơn chống gỉ (thường là sơn epoxy hoặc polyurethane) để bảo vệ khỏi ăn mòn.

Sau khi hoàn thành gia công, các cấu kiện được kiểm tra chất lượng, đánh mã và đóng gói để chuẩn bị vận chuyển đến công trường.

Vận chuyển và chuẩn bị mặt bằng thi công

Vận chuyển kết cấu thép đến công trường cần được lên kế hoạch kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả:

Lựa chọn phương tiện vận chuyển phù hợp (xe tải, xe đầu kéo)
Lập phương án vận chuyển, đặc biệt với các cấu kiện có kích thước lớn
Bảo vệ cấu kiện trong quá trình vận chuyển để tránh biến dạng, hư hỏng

Đồng thời, mặt bằng thi công cần được chuẩn bị kỹ càng:

Kiểm tra và định vị chính xác vị trí móng, chân cột
Lắp đặt bu-lông neo theo đúng vị trí thiết kế
Kiểm tra cao độ, kích thước móng đảm bảo đúng bản vẽ
Chuẩn bị thiết bị, nhân lực và các điều kiện cần thiết khác cho công tác lắp dựng

Biện pháp thi công lắp dựng kết cấu thép

Công tác lắp dựng kết cấu thép là giai đoạn quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tiến độ của công trình. Quá trình lắp dựng thường được thực hiện theo trình tự sau:

Dựng cột chính: Các cột chính được định vị, căn chỉnh và cố định vào bu-lông neo đã được lắp đặt trước đó. Việc định vị và căn chỉnh cần được thực hiện bằng máy kinh vĩ hoặc máy toàn đạc để đảm bảo độ chính xác cao.
Lắp đặt dầm, giằng: Sau khi cột đã được dựng, các dầm chính, dầm phụ và hệ thống giằng được lắp đặt để tạo thành khung chịu lực cho công trình. Việc lắp đặt có thể thực hiện bằng cẩu tháp, cẩu di động hoặc các thiết bị nâng chuyên dụng khác.
Lắp đặt xà gồ mái và hệ thống phụ trợ: Xà gồ, thanh giằng mái và các hệ thống phụ trợ khác được lắp đặt để chuẩn bị cho việc lợp mái.
Thi công mái và vách: Mái và vách (thường là tole, panel cách nhiệt) được lắp đặt để hoàn thiện công trình.
Kiểm tra và hiệu chỉnh: Sau khi lắp dựng, toàn bộ kết cấu được kiểm tra về độ thẳng đứng, độ nghiêng, độ võng và các thông số khác để đảm bảo đúng với thiết kế. Nếu có sai lệch, cần tiến hành hiệu chỉnh ngay.

Nghiệm thu kết cấu thép theo tiêu chuẩn

Sau khi hoàn thành thi công, công trình kết cấu thép cần được nghiệm thu theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt:

Kiểm tra hình học: Sử dụng máy toàn đạc, thước laser để đo kiểm các thông số hình học như kích thước, độ thẳng, độ nghiêng của các cấu kiện so với thiết kế.
Kiểm tra chất lượng liên kết: Đánh giá chất lượng mối hàn bằng các phương pháp kiểm tra không phá hủy (siêu âm, X-quang) hoặc kiểm tra phá hủy (lấy mẫu thử).
Kiểm tra lớp sơn phủ: Đánh giá độ dày, độ bám dính và chất lượng của lớp sơn phủ bảo vệ.
Lập hồ sơ nghiệm thu: Bao gồm biên bản nghiệm thu vật liệu, biên bản nghiệm thu từng giai đoạn thi công, nhật ký công trình và bản vẽ hoàn công.

Bảo trì, bảo dưỡng kết cấu thép

Để đảm bảo độ bền và an toàn lâu dài cho công trình, việc bảo trì, bảo dưỡng kết cấu thép cần được thực hiện định kỳ:

Kiểm tra và sơn phủ lại định kỳ để ngăn ngừa ăn mòn
Kiểm tra các điểm liên kết, đặc biệt là liên kết bu-lông
Đánh giá tình trạng biến dạng, độ võng của các cấu kiện
Xử lý kịp thời các dấu hiệu hư hỏng, xuống cấp

Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu kết cấu thép

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn kết cấu thép thi công và nghiệm thu là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng và độ an toàn của công trình.

Các tiêu chuẩn thi công kết cấu thép chính

Tại Việt Nam, các tiêu chuẩn chính áp dụng cho thi công kết cấu thép bao gồm:

TCVN 5575:2012 - Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế: Quy định các yêu cầu về thiết kế, tính toán và cấu tạo kết cấu thép.
TCVN 1700, 1701 - Quy định yêu cầu về thép và mối hàn: Đưa ra các yêu cầu về chất lượng thép, quy trình hàn và chất lượng mối hàn.
ISO 9001 - Hệ thống quản lý chất lượng: Đảm bảo quy trình thi công được kiểm soát chặt chẽ.

Đối với các công trình quốc tế hoặc có yêu cầu đặc biệt, có thể áp dụng các tiêu chuẩn như:

AISC (American Institute of Steel Construction) - Tiêu chuẩn của Mỹ
EN 1090 (Eurocode) - Tiêu chuẩn của Châu Âu

Tiêu chuẩn nghiệm thu

Nghiệm thu kết cấu thép cần tuân thủ các tiêu chuẩn sau:

Kiểm tra hình học cấu kiện:

Sai lệch kích thước không vượt quá giới hạn cho phép
Độ thẳng của cấu kiện trong phạm vi quy định
Độ nghiêng của cột không vượt quá 1/1000 chiều cao

Đánh giá chất lượng mối hàn:

Kiểm tra bằng mắt thường: không có khuyết tật, nứt, rỗ, không chảy tràn
Kiểm tra bằng phương pháp siêu âm: đảm bảo độ ngấu, không có khuyết tật bên trong
Thử mẫu mối hàn: đáp ứng yêu cầu về cường độ, độ dai

Kiểm tra lớp sơn bảo vệ:

Độ dày lớp sơn đạt tiêu chuẩn
Độ bám dính tốt, không bong tróc
Bề mặt đồng đều, không vết nứt, rỗ

Hồ sơ nghiệm thu

Hồ sơ nghiệm thu kết cấu thép bao gồm các tài liệu sau:

Biên bản nghiệm thu vật liệu, chứng chỉ chất lượng thép
Biên bản nghiệm thu từng giai đoạn thi công
Nhật ký công trình ghi chép đầy đủ quá trình thi công
Bản vẽ hoàn công cập nhật các thay đổi (nếu có) so với thiết kế ban đầu
Kết quả thí nghiệm, kiểm tra các mối hàn, liên kết
Biên bản nghiệm thu tổng thể công trình

Biện pháp thi công kết cấu thép nhà xưởng công nghiệp

Nhà xưởng công nghiệp là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của kết cấu thép. Dưới đây là các biện pháp thi công kết cấu thép cho loại công trình này.

Lựa chọn phương án kết cấu phù hợp

Tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng, kích thước và các điều kiện đặc thù của công trình, có thể lựa chọn các phương án kết cấu sau:

Khung cứng 1 nhịp: Phù hợp với nhà xưởng có chiều rộng nhỏ và trung bình (dưới 20m).
Khung cứng nhiều nhịp: Áp dụng cho nhà xưởng có diện tích lớn, nhiều khu vực chức năng.
Hệ dàn không gian: Thích hợp cho công trình có yêu cầu vượt nhịp lớn, không gian trống rộng.
Dàn vì kèo: Giải pháp kinh tế cho các nhà xưởng có chiều cao trung bình.

Việc lựa chọn phương án kết cấu cần dựa trên các yếu tố như chi phí, thời gian thi công, yêu cầu kiến trúc và khả năng chịu lực.

Biện pháp thi công lắp dựng

Thi công lắp dựng kết cấu thép nhà xưởng thường được thực hiện theo các bước sau:

Chuẩn bị mặt bằng và lắp đặt thiết bị:

Làm sạch và chuẩn bị mặt bằng thi công
Lắp đặt và kiểm tra các thiết bị nâng như cẩu, xe nâng
Quy hoạch khu vực tập kết vật tư, cấu kiện

Dựng cột và lắp dầm chính:

Sử dụng cẩu chuyên dụng để dựng cột
Dựng theo trình tự từ trung tâm ra hai bên để đảm bảo ổn định
Lắp dầm chính và liên kết với cột

Lắp đặt hệ thống giằng và dàn mái:

Lắp đặt hệ thống giằng ngang, giằng đứng
Lắp dàn mái hoặc vì kèo
Kiểm tra độ ổn định của kết cấu

Lắp đặt xà gồ và tole bao che:

Lắp xà gồ mái và xà gồ tường
Lắp đặt tole mái, tole vách
Hoàn thiện các chi tiết

Biện pháp đảm bảo an toàn trong quá trình thi công:

Dự phòng gió, chằng giằng tạm trong suốt quá trình dựng
Kiểm tra liên tục độ ổn định của kết cấu
Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động

An toàn và chất lượng

Để đảm bảo an toàn và chất lượng trong quá trình thi công kết cấu thép nhà xưởng, cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

Thi công theo phương án đã được phê duyệt: Không tự ý thay đổi biện pháp thi công nếu chưa được chấp thuận.
Trang bị bảo hộ lao động đầy đủ: Mũ bảo hiểm, dây an toàn, giày chống đinh... cho công nhân.
Giám sát kỹ thuật xuyên suốt: Có kỹ sư giám sát chuyên trách theo dõi từ đầu đến khi hoàn thành công trình.
Kiểm tra thường xuyên: Kiểm tra độ ổn định của kết cấu, chất lượng mối hàn, độ chặt của bu lông trong quá trình thi công.
Đảm bảo điều kiện thời tiết: Không thi công trong điều kiện thời tiết xấu như mưa to, gió lớn.

Sản phẩm Jorakay ứng dụng trong thi công kết cấu thép

Mặc dù Jorakay không trực tiếp cung cấp vật liệu thép kết cấu, chúng tôi cung cấp nhiều sản phẩm hỗ trợ hoàn thiện kết cấu công trình như keo dán gạch, chà ron, hóa chất chống thấm và sơn trang trí.

Keo dán gạch, chà ron nền nhà xưởng

Đối với nền nhà xưởng thép, việc lựa chọn keo dán gạch và chà ron phù hợp rất quan trọng để đảm bảo độ bền và an toàn:

Keo Cá Sấu Red Crocodile: Sản phẩm đặc biệt phù hợp cho nền nhà xưởng với khả năng bám dính cao, chịu được tải trọng lớn và độ rung động.
Keo Cá Sấu Silver Premium Plus: Keo chà ron cao cấp với công nghệ chống nấm mốc, chống thấm tốt, phù hợp cho khu vực sản xuất có yêu cầu vệ sinh cao.

Các sản phẩm này giúp nền nhà xưởng bền vững, chống thấm tốt và dễ vệ sinh, đáp ứng yêu cầu của môi trường công nghiệp.

Hóa chất chống thấm kết cấu

Để bảo vệ kết cấu thép khỏi ảnh hưởng của thời tiết và nước, Jorakay cung cấp các sản phẩm chống thấm chuyên dụng:

Flex Shield, Roof Shield: Sản phẩm lý tưởng để phủ lớp bảo vệ cho mái, vách, chân tường thép, ngăn ngừa thấm nước và ăn mòn.
Ecoshield: Thích hợp cho nền móng và các cấu kiện tiếp xúc trực tiếp với nước, tạo lớp chống thấm bền vững.

Việc sử dụng các sản phẩm chống thấm này giúp kéo dài tuổi thọ của công trình thép, giảm chi phí bảo trì và sửa chữa.

Sơn trang trí xi-măng & sàn công nghiệp

Để hoàn thiện thẩm mỹ và bảo vệ bề mặt, Jorakay cung cấp các sản phẩm sơn chất lượng cao:

Sơn ART COLOR: Sơn màu bền, chống bám bụi, dễ lau chùi, phù hợp cho văn phòng nhà xưởng, tường xi-măng và các kết cấu trang trí bê tông lộ thiên.

Các sản phẩm sơn này không chỉ tăng thẩm mỹ cho công trình mà còn có tác dụng bảo vệ bề mặt, kéo dài tuổi thọ công trình.

Thi công kết cấu thép là một lĩnh vực đòi hỏi sự chuyên nghiệp, kỹ thuật cao và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn. Với những ưu điểm vượt trội như thi công nhanh, độ bền cao, linh hoạt trong thiết kế và thân thiện với môi trường, kết cấu thép ngày càng trở nên phổ biến trong các công trình xây dựng hiện đại.

Liên hệ với Jorakay để được tư vấn và báo giá các sản phẩm chống thấm cá sấu để kết hợp cùng kết cấu thép trong quá trình xây dựng.