沿海室外独立砌体高围墙设计

孙亚楠，李鹏飞

(1.山东建筑大学 土木工程学院，山东 济南 250100；2.淄博市建筑设计研究院，山东 淄博 255000)

0 引言

一般的民用或者场区的围墙都比较矮，实体围墙一般2.2～2.5 m高，随着人们生活水平的提高以及使用要求的提高，所以伴随着出现了一些大量净高超过一般围墙的高围墙[1]。现在国内对于围墙的研究从无筋砌体围墙到配筋砌体围墙再到装配式围墙，在高围墙中三种方式会有相应的适用范围，对前两种进行探讨。因此如果在设计中遇到超过或者远超2.5 m的围墙时，若继续采用自承重砌体结构时，必须加大墙体厚度、加大扶壁柱尺寸、缩小壁柱间距等措施，或者采用配筋砌体来满足承载力等要求[2]。由于自承重墙主要承受的荷载为结构自重、风荷载以及地震荷载，其中地震荷载属于偶然荷载[3]，因此在高围墙设计中需要在风荷载为主导前提下对比分析无筋砌体以及配筋砌体的适用性以及经济性，得到最优方案。

1 工程概况

该工程为黄岛看守所项目，该项目位于青岛市，地上高度为5.5 m，基础顶为1.3 m，围墙计算高度H=6.8 m，青岛市风荷载0.6 KN/m2。现选取无配筋砌体围墙、配筋砌体围墙以上两种设计方案，在满足抗弯、抗剪、高厚比等要求下，分析经济性，选择最优方案为无筋砌体围墙设计，图1-图4为设计详图：

图2 围墙平面图

图1 围墙大样图

图4 建筑立面图

图3 建筑剖面图

2 无筋砌体围墙高厚比验算

假设设计中采用墙的厚度均大于370 mm，取μ1=1，设计中采用实体围墙，无洞口，故取μ2=1，砂浆的强度等级采用Mb10，则[]β =26，采用公式[1]：

β=H0/t=6.8/0.37≈18.38≤μ1μ2[ ]β =1.0×1.0×26=26，不增设构造柱即可满足要求。

3 围墙的风荷载取值

根据《建筑结构荷载规范》:ωk= βgzμslμzω0

青岛的的基本风压为ω0=0.6 KN/m2，属于B类地区，风载体型系数 μsl=1.3则有：ωk=βgzμslμzω0=1.0 × 1.3× 0.6=0.78

4 无筋砌体围墙的受弯承载力验算

高度大于3 m围墙承载力主要有抗弯承载力控制，设计是满足抗弯强度即可，可忽略砌体抗剪计算[4]。若围墙不设扶壁柱，可假设底部固结三面自由计算最大弯矩，围墙最大弯矩设计值为：

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

该弯矩偏大，砌体不配筋难以实现设计意图。

由《砌体结构设计规范》6.1.2第3款，带扶壁柱墙体，可作为墙体的不动铰支点。若设置混凝土扶壁柱，并且扶壁柱间距控制在15 m，可假定计算墙体底部固结，顶端自由，其余两端铰接计算，或假定四端铰接计算[5]。

由于该工程为高围墙，且青岛地区风荷载偏大，围墙设计受弯计算控制，因此围墙设计时每隔7 m设置一道扶壁柱。由风荷载产生的最大弯矩位于中部偏下部位[5]：

砌体受弯构件的承载力，应满足下式的要求：M≤ftmW[1]

选用砂浆强度等级为Mb10，砌体弯曲抗拉强度设计值取为ftm=0.17 MPa，经验算得知，6.8 m围墙选取490 mm墙厚，每隔7 m增设一道砖砌体扶壁柱，所设计的围墙受弯承载力符合要求。

5 配筋围墙的受弯承载力验算

配筋砌体围墙，可假设底部固结三面自由计算最大弯矩，以上计算可知M=25.25 KN⋅m，可采用下式进行计算[4]：

选用Mu15单排孔混凝土砌块，Mb10砂浆，混凝土砌块孔洞率35%，保守设计灌孔率为33%，计算可知，每延米配置纵向钢筋截面积496 mm2，配筋墙纵向钢筋设计选用每延米512。

6 经济性分析

在青岛地区设计6.8 m围墙，若采用无筋砌体需选用Mu15烧结普通砖，Mb10砂浆，墙厚490 mm，每隔7 m增设一道砖砌体扶壁柱，构造柱应与墙体可靠拉结；若采用配筋砌体需选用Mu15单排孔混凝土砌块，Mb10砂浆，墙厚240 mm，墙体纵向钢筋为每一延米布置512，水平钢筋每皮设置28。

由造价机构提供数据：每延米无筋砌体砖扶壁柱用钢量为3.5 kg，用砖量为1850块，砂浆用量为0.33立方米；每延米无筋砌体混凝土扶壁柱（构造配筋）用钢量为20 kg，用砖量为1680块，砂浆用量为0.33立方米；配筋砌体每延米用钢量为39 Kg，390×190×190混凝土小型空心砌块用量为84块，灌孔混凝土用量为0.28立方米。该项目中无筋砌体与配筋砌体设计经济性对比，配筋砌体材料造价约为无筋砌体材料造价的85%左右，综合造价两种方案并无明显差异，无筋砌体混凝土扶壁柱综合造价比其他两种围墙造价约高30%。

7 总结

综上，风压较大处的高围墙并不宜采用单一承重墙砌体结构，通过加设扶壁柱，并控制扶壁柱间距满足设计意图，但往往墙偏厚，且扶壁柱较为密集，美观性较差。配筋砌体无需采用较厚的墙体厚度即可满足设计要求，造价可控，且施工工期较短，完工后墙体薄且美观， 但施工较为繁琐且工程质量不易控制。依据砌体围墙计算不难发现，若围墙高度超过7 m，所受弯矩极大，加扶壁柱不配筋490厚砌体围墙已不能满足设计要求，因此建议7 m以下墙体使用混凝土扶壁柱砌体，7 m以上围墙采用配筋砌体围墙。风压较大处的高围墙安全隐患较大，围墙构造应严格执行砌体结构的相关构造措施，进行可靠拉结。由于项目为黄岛区看守所，甲方对安全性有极高要求，要求墙厚不小于370 mm，综合考虑，选用混凝土扶壁柱砖砌体围墙。