某天有一位工程师,他们工地有一个围墙被风吹倒了。跟我讨论了一下他的问题。
“x总,我们的一个项目,围墙被风吹倒了!”
“根据以往工程经验,一般是设计问题。”
“现在有点算不过!”
“没关系,一年倒掉的围墙不计其数,没砸死人就不是事。”
对,你没听错,一年倒掉的围墙千千万,没倒的围墙还有万万千,钢的砼的砖的都接二连三地倒。
尤其被台风一吹,倒了也就没人去计较是否设计有问题了,又没砸死人,倒了再建起来不就行了。但这话只能关起门来偷偷地说,职业道德嘛。
要知道围墙为什么这么容易倒,请参考以前我写的一个文章为什么围墙这么容易倒,今天这里就不重复了。今天讨论一下围墙具体怎么算。下面先分享一个手算的栗子,最后还分享一个用盈建科偷懒的方法。今天不分析原因,今天只解决问题。
手算围墙看起来非常简单,做起来才发现非常复杂。下面是一个工地围墙,临时构筑物。砖墙材料,蒸压灰砂砖,蒸压粉煤灰砖MU15,砂浆强度M7.5,Ftm=0.1MPa

围墙平面图

围墙剖面图

围墙基础平面图
第一步,围墙的计算单元(如果没有扶壁柱,该一步骤可以省略),围墙计算单元截面如下

围墙计算单元
计算围墙截面抗弯抵抗矩
Sx1=1615*2*200*100+370*490*245
=109018500
A=827300
x=Sx1/A=132mm
Wx=3600*132*132/3+2*1615*68*68/3+370*358*358/3
=41694200
第二步,高厚比验算
T形墙的折算厚度挺麻烦,先按不考虑扶壁柱 估算
H0/h=2.1*2/0.2=21
u1*u2*[B]=1.28*1*26=33
H0/h<u1*u2*[B] 满足要求
第三步,风荷载计算
风压标准值
Wk = βz*μs*μz*w0
= 1.7*1.3*1.0*0.40(按临时建筑考虑10年一遇)
=0.88(KN/M2)
其中。
βz:根据《建筑结构荷载规范》第8.4.1条,一般围墙高度小于30m但高宽比远大于1.5;自振周期均大于0.25秒;鉴于围墙为单独悬挑构件没有任何多余结构冗余,且围墙被风吹倒的工程事故较多,应按《工程结构通用规范》第4.6.5条考虑风振系数。
μs:《建筑结构荷载规范》表8.3.1-34
μz:B类5米高度以内,其他请根据情况查《建筑结构荷载规范》表8.2.1
10年一遇适用工地围墙,永久建筑用50年一遇
第四步,围墙内力计算
倾覆力矩
取一个区段(3.6m)
Mk= (0.5*h*h*Wk)*3.6
= (0.5*2.1*2.1*0.88)*3.6
= 6.99(KN.M)
注:按地面处,埋土部分有土约束,土的有利影响远大于力臂增加的不利影响,验算倾覆时直接用地面处的数值
M设=Mk*γQ
=6.99*1.5
=10.49(KN.M)
第五步,墙体强度验算
墙自重
22X2.1=46.5kn/m2
合0.05MPa
M/Wx-0.05=10.49*1000*1000/41694200-0.05
=0.20 (MPa)Ftm=0.1MPa
墙身强度不满足要求(需采取其它措施,例如增设砼柱)
用小程序计算,受拉钢筋配筋面积: As = 169 mm2,随便配两根钢筋,满足最小配筋率估计就够了。增设受力构造柱时,需要注意一般宜单独设砼基础。需要构造柱抵抗弯矩时,如果从地面圈梁起柱,则圈梁下表面依然是比较脆弱的部位,风荷载时,还是可能从该部位折断倒塌。

设受力砼柱宜增设基础
第六步,抗倾覆验算
墙自重
A*(H+d)*22+A0*d*18=0.83x(2.1+1.0)*22+0.46(扩大脚)*1.0X18
=64.89KN
倾覆弯矩Mk=6.99kn.m
沿砌体与混凝土垫层倾覆
抗倾覆弯矩Mr=64.89*(0.132+0.06)
=12.5kn.m
抗倾覆弯矩Mr/倾覆弯矩Mk=1.781.6 满足要求。
算是算了一遍,但是不是脑瓜子嗡嗡滴!太麻烦了,我们想回农村(用软件)。现在结构工程师搞设计,基本都是借助于PKPM和盈建科。首先想到的是,能不能偷懒,用盈建科帮忙计算。
下面先建一个模型,按3.6mx7段3m高的一个砖围墙。

砖砌围墙盈建科模型

砖砌围墙计算参数1

砖砌围墙计算参数2

砖砌围墙计算结果
一顿操作猛如虎,结果得到二百五。计算输出结果中,我们最想得到的Y方向的墙受风荷载作用下的弯矩值,它没有输出。因为盈建科就没打算让墙承受平面外的弯矩。因为围墙平面外没有承受水平荷载的构件,所以它也就懒得输出了。所以,大家千万千万千万要注意了,用盈建科计算砖砌围墙,它根本就没有算,可千万不要建一个模型就以为它计算了,实际上它根本就没有算。你以为盈建科给你算了,盈建科以为你应该会自己算,相互迷一样的信任,然后计算书什么都能输出。假的非常地真实,一般人还看不出哪里有问题。
砖的不行,混凝土的呢。接下来再建一个3.6mx7段3m高的一个砼围墙。

砼围墙

砼围墙计算参数1

砼围墙计算参数2

砼围墙计算结果
这次终于得到Y方向的弯矩了。那这个围墙夹墙柱(受力柱),就可以加上墙自重、土自重、基础自重设计基础和抗倾覆之类的,墙自己的强度盈建科也有计算结果输出。So easy!
甚至,还可以用盈建科来计算和设计基础。

自动布置基础1

自动布置基础2

输出基础计算书

基础计算书
所以,如果很懒,不想手算围墙,那可以用盈建科,把围墙设计成框架结构,由夹墙柱承受水平荷载。这样就可以采用盈建科进行辅助计算和设计了。是不是很幸福啊!自从知道这个秘密,设计围墙再也不用靠建筑师了。