沿海室外獨(dú)立砌體高圍墻設(shè)計(jì)

孫亞楠，李鵬飛

(1.山東建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100；2.淄博市建筑設(shè)計(jì)研究院，山東 淄博 255000)

0 引言

一般的民用或者場(chǎng)區(qū)的圍墻都比較矮，實(shí)體圍墻一般2.2～2.5 m高，隨著人們生活水平的提高以及使用要求的提高，所以伴隨著出現(xiàn)了一些大量?jī)舾叱^(guò)一般圍墻的高圍墻[1]?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)于圍墻的研究從無(wú)筋砌體圍墻到配筋砌體圍墻再到裝配式圍墻，在高圍墻中三種方式會(huì)有相應(yīng)的適用范圍，對(duì)前兩種進(jìn)行探討。因此如果在設(shè)計(jì)中遇到超過(guò)或者遠(yuǎn)超2.5 m的圍墻時(shí)，若繼續(xù)采用自承重砌體結(jié)構(gòu)時(shí)，必須加大墻體厚度、加大扶壁柱尺寸、縮小壁柱間距等措施，或者采用配筋砌體來(lái)滿足承載力等要求[2]。由于自承重墻主要承受的荷載為結(jié)構(gòu)自重、風(fēng)荷載以及地震荷載，其中地震荷載屬于偶然荷載[3]，因此在高圍墻設(shè)計(jì)中需要在風(fēng)荷載為主導(dǎo)前提下對(duì)比分析無(wú)筋砌體以及配筋砌體的適用性以及經(jīng)濟(jì)性，得到最優(yōu)方案。

1 工程概況

該工程為黃島看守所項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于青島市，地上高度為5.5 m，基礎(chǔ)頂為1.3 m，圍墻計(jì)算高度H=6.8 m，青島市風(fēng)荷載0.6 KN/m2?，F(xiàn)選取無(wú)配筋砌體圍墻、配筋砌體圍墻以上兩種設(shè)計(jì)方案，在滿足抗彎、抗剪、高厚比等要求下，分析經(jīng)濟(jì)性，選擇最優(yōu)方案為無(wú)筋砌體圍墻設(shè)計(jì)，圖1-圖4為設(shè)計(jì)詳圖：

圖2 圍墻平面圖

圖1 圍墻大樣圖

圖4 建筑立面圖

圖3 建筑剖面圖

2 無(wú)筋砌體圍墻高厚比驗(yàn)算

假設(shè)設(shè)計(jì)中采用墻的厚度均大于370 mm，取μ1=1，設(shè)計(jì)中采用實(shí)體圍墻，無(wú)洞口，故取μ2=1，砂漿的強(qiáng)度等級(jí)采用Mb10，則[]β =26，采用公式[1]：

β=H0/t=6.8/0.37≈18.38≤μ1μ2[ ]β =1.0×1.0×26=26，不增設(shè)構(gòu)造柱即可滿足要求。

3 圍墻的風(fēng)荷載取值

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》:ωk= βgzμslμzω0

青島的的基本風(fēng)壓為ω0=0.6 KN/m2，屬于B類(lèi)地區(qū)，風(fēng)載體型系數(shù) μsl=1.3則有：ωk=βgzμslμzω0=1.0 × 1.3× 0.6=0.78

4 無(wú)筋砌體圍墻的受彎承載力驗(yàn)算

高度大于3 m圍墻承載力主要有抗彎承載力控制，設(shè)計(jì)是滿足抗彎強(qiáng)度即可，可忽略砌體抗剪計(jì)算[4]。若圍墻不設(shè)扶壁柱，可假設(shè)底部固結(jié)三面自由計(jì)算最大彎矩，圍墻最大彎矩設(shè)計(jì)值為：

M=1.4×0.5ω0H2=1.4×0.5×0.78×6.82≈ 25.25 KN?m

該彎矩偏大，砌體不配筋難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。

由《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》6.1.2第3款，帶扶壁柱墻體，可作為墻體的不動(dòng)鉸支點(diǎn)。若設(shè)置混凝土扶壁柱，并且扶壁柱間距控制在15 m，可假定計(jì)算墻體底部固結(jié)，頂端自由，其余兩端鉸接計(jì)算，或假定四端鉸接計(jì)算[5]。

由于該工程為高圍墻，且青島地區(qū)風(fēng)荷載偏大，圍墻設(shè)計(jì)受彎計(jì)算控制，因此圍墻設(shè)計(jì)時(shí)每隔7 m設(shè)置一道扶壁柱。由風(fēng)荷載產(chǎn)生的最大彎矩位于中部偏下部位[5]：

砌體受彎構(gòu)件的承載力，應(yīng)滿足下式的要求：M≤ftmW[1]

選用砂漿強(qiáng)度等級(jí)為Mb10，砌體彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為ftm=0.17 MPa，經(jīng)驗(yàn)算得知，6.8 m圍墻選取490 mm墻厚，每隔7 m增設(shè)一道磚砌體扶壁柱，所設(shè)計(jì)的圍墻受彎承載力符合要求。

5 配筋圍墻的受彎承載力驗(yàn)算

配筋砌體圍墻，可假設(shè)底部固結(jié)三面自由計(jì)算最大彎矩，以上計(jì)算可知M=25.25 KN?m，可采用下式進(jìn)行計(jì)算[4]：

選用Mu15單排孔混凝土砌塊，Mb10砂漿，混凝土砌塊孔洞率35%，保守設(shè)計(jì)灌孔率為33%，計(jì)算可知，每延米配置縱向鋼筋截面積496 mm2，配筋墻縱向鋼筋設(shè)計(jì)選用每延米512。

6 經(jīng)濟(jì)性分析

在青島地區(qū)設(shè)計(jì)6.8 m圍墻，若采用無(wú)筋砌體需選用Mu15燒結(jié)普通磚，Mb10砂漿，墻厚490 mm，每隔7 m增設(shè)一道磚砌體扶壁柱，構(gòu)造柱應(yīng)與墻體可靠拉結(jié)；若采用配筋砌體需選用Mu15單排孔混凝土砌塊，Mb10砂漿，墻厚240 mm，墻體縱向鋼筋為每一延米布置512，水平鋼筋每皮設(shè)置28。

由造價(jià)機(jī)構(gòu)提供數(shù)據(jù)：每延米無(wú)筋砌體磚扶壁柱用鋼量為3.5 kg，用磚量為1850塊，砂漿用量為0.33立方米；每延米無(wú)筋砌體混凝土扶壁柱（構(gòu)造配筋）用鋼量為20 kg，用磚量為1680塊，砂漿用量為0.33立方米；配筋砌體每延米用鋼量為39 Kg，390×190×190混凝土小型空心砌塊用量為84塊，灌孔混凝土用量為0.28立方米。該項(xiàng)目中無(wú)筋砌體與配筋砌體設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，配筋砌體材料造價(jià)約為無(wú)筋砌體材料造價(jià)的85%左右，綜合造價(jià)兩種方案并無(wú)明顯差異，無(wú)筋砌體混凝土扶壁柱綜合造價(jià)比其他兩種圍墻造價(jià)約高30%。

7 總結(jié)

綜上，風(fēng)壓較大處的高圍墻并不宜采用單一承重墻砌體結(jié)構(gòu)，通過(guò)加設(shè)扶壁柱，并控制扶壁柱間距滿足設(shè)計(jì)意圖，但往往墻偏厚，且扶壁柱較為密集，美觀性較差。配筋砌體無(wú)需采用較厚的墻體厚度即可滿足設(shè)計(jì)要求，造價(jià)可控，且施工工期較短，完工后墻體薄且美觀， 但施工較為繁瑣且工程質(zhì)量不易控制。依據(jù)砌體圍墻計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)，若圍墻高度超過(guò)7 m，所受彎矩極大，加扶壁柱不配筋490厚砌體圍墻已不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此建議7 m以下墻體使用混凝土扶壁柱砌體，7 m以上圍墻采用配筋砌體圍墻。風(fēng)壓較大處的高圍墻安全隱患較大，圍墻構(gòu)造應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行砌體結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)造措施，進(jìn)行可靠拉結(jié)。由于項(xiàng)目為黃島區(qū)看守所，甲方對(duì)安全性有極高要求，要求墻厚不小于370 mm，綜合考慮，選用混凝土扶壁柱磚砌體圍墻。