某傾斜砌體圍墻的鑒定與加固

盛光喜（安徽省建設工程測試研究院有限責任公司，安徽 合肥 230007）

圍墻廣泛存在于工業與民用建筑中，現有的鑒定標準對圍墻并無明確的鑒定方法。本文按照《既有建筑鑒定與加固通用規范》（GB55021-2021）[1]的原則，結合具體工程實例對圍墻的鑒定思路和方法進行研究，并根據其不滿足規范的程度提出相應的加固處理措施。

1 工程概況

某圍墻坐落于某中小學校內，建成于20世紀90年代，斷面圖如圖1所示，平面圖如圖2所示。圍墻高度H1為3m，內外側地面高差為ΔH=1m，墻厚h為240mm，墻長為20m，基礎埋深為0.6m，未設置鋼筋混凝土構造柱，每隔S=4m設一扶壁柱，扶壁柱寬bw=240mm，凸出墻面厚度為hw=120mm。業主單位發現圍墻出現傾斜，且出現裂縫，擔心圍墻會出現安全問題，委托做安全鑒定。

圖1圍墻斷面圖

圖2圍墻平面圖（局部）

2 現場檢測及數據分析

根據檢測標準對該圍墻進行檢測：采用回彈法對該圍墻砌墻磚進行檢測,其磚抗壓強度達到MU10；采用貫入法對該圍墻砌筑砂漿進行檢測，其砂漿強度達到M2.5；采用全站儀在扶壁柱處、墻段中部檢測圍墻頂端的傾斜情況，其傾斜量為0mm～20mm，平均傾斜度達10mm；肉眼觀察圍墻僅出現豎向裂縫、不規則裂縫，未發現承載力不足引起的受力裂縫。

經分析，圍墻裂縫主要是材料漲縮、溫度收縮等因素導致的收縮裂縫。

3 安全鑒定分析

3.1 復核驗算的基本思路

結合文獻[1]的前言部分及正文規定，當鑒定原結構在剩余設計使用年限內的安全性時，應采用不低于原設計規范進行驗算。

驗算分析可以依據現行設計規范，也可以依據原設計規范。當采用現行規范驗算不滿足要求時，建議采用原設計規范進行驗算。

當圍墻的實際情況在現行設計規范的適用條件以外（如e/y＞0.6），但卻在舊版設計規范之內（e/y≤0.7）時，可利用舊版設計規范的公式進行驗算，但復核驗算時需注意新老規范的不同規定（如偏心距的計算、材料強度的分項系數）。材料的分項系數建議按現行規范取值。

本文所研究的圍墻為鑒定原結構在剩余設計工作年限內的鑒定情況，因而可以采用原設計規范進行驗算。

3.2 高厚比等構造驗算

圍墻計算高度為7m，折算厚度0.262m，計算高厚比β=7/0.262=26.7。查文獻《砌體結構設計規范》GB 50003-2011[2]，允許高厚比β=22×1.3=28.6＞26.7，高厚比滿足要求。

3.3 作用效應分析

圍墻主要承受自重、風荷載、土壓力，當圍墻傾斜時還需考慮傾斜引起的重力附加彎矩。

3.3.1 風荷載

風壓力的計算，按2012版《建筑荷載設計規范》[3]及其條文說明，風壓存在截斷高度，低于某一高度時，其風壓不再減小。如B類地貌，低于10m時，其風壓取10m處的風壓。

但按88版《建筑荷載設計規范》[4]，其風壓不存在截斷高度，計算位置位于地面時其設計風壓為0。圍墻高度一般較矮，其所受的風壓一般達不到10m高度處的風壓，本文驗算時取圍墻頂端高度處的風壓進行驗算，按文獻[4]的梯度風速公式計算風壓。

該圍墻處于農村，基本風壓為0.40kN/m2，根據文獻[4]中B類地貌的風速梯度公式，算得：

3.3.2 傾斜引起的軸力和彎矩

圍墻為砌體結構構件，墻體彎曲變形占墻體傾斜變形中的比例很小，故而假定墻體作為剛性轉動的誤差不大，計算墻體傾斜產生的附加彎矩。

3.3.3 土壓力

土的重度取為γs=18kN/m2，素填土的側向主動土壓力系數取為Ka=0.4，Kp=2.5。

3.3.4 其他荷載

因位于6度區，可不考慮地震工況。

3.3.5 作用效應設計值

3.4 抗力分析

該圍墻砌筑砂漿強度為M2.5，磚抗壓強度為MU10。該強度在2010版《砌體結構設計規范》中并無對應的砌體強度，可以通過查閱1988版《砌體結構設計規范》[5]，得到其砌體設計強度標準值為fk=2.07MPa，再查文獻[1]的條文說明可知，與舊規范相比，新版設計規范中材料分項系數為γf=1.6，故而按新規范可靠度換算砌體強度設計值。

式中M-彎矩設計值；

N-軸壓力設計值；

I-墻體截面模量；

y-計算點距截面重心的y項距離；

A-截面面積；

ftm-砌體彎曲抗拉強度；

f-砌體抗壓強度。

代入前文的數據，并注意由于是T型截面，最大邊壓力、最大邊拉力的計算點距截面中心的y向距離不一致，式（1）和式（2）分別變成：

可知，按1988版砌體規范和荷載規范進行驗算，該圍墻截面邊緣拉應力、壓應力均超出規范限值，承載力不滿足要求。

3.5 地基基礎鑒定

本例地基基礎驗算結果為滿足要求。本工程的圍墻有較大傾斜，經現場調查發現傾斜主要是由于地基變形不均勻引起，結合地基基礎設計規范的規定，10mm/（3+1）m=2.5‰；另外由于基礎底部承受的彎矩較大，偏心距較大，基礎承載力不滿足要求，地基基礎鑒定為Du級。

3.6 圍墻鑒定

地基基礎鑒定為Du級，圍墻上部結構鑒定為Du級，整體鑒定為Dsu級。

4 加固處理方案

因該圍墻鑒定為Dsu級，一般情況下，建議拆除重建。若出于紀念意義需要使用且不便拆除時，也可以采取加固措施。

4.1 加固的基本思路

因圍墻整體傾斜未超出4‰，但局部傾斜超出4‰（20mm，約5‰），若傾斜已經穩定，不再繼續增加，可以在傾斜方向上增加扶壁柱，整體傾斜不用加固；若傾斜不穩定，仍在增加，需考慮對地基基礎加固，必要時進行地基糾偏。

該圍墻的偏心距與截面高度之比超出現行砌體設計規范的限值，在彎矩和壓力作用下邊緣的拉應力超出規范限值，結合文獻[5]和工程經驗，可以采取以下三種方式進行加固：

（1）可采用增加扶壁柱或加大原扶壁柱截面的方式增加有效截面高度，減小圍墻截面邊緣的拉、壓應力；扶壁柱也可以改成鋼筋混凝土構造柱；

（2）可采用增加垂直向的短墻，與原圍墻一道抵抗水平向的彎矩；

（3）可以采用增加圈梁、構造柱方法加固，此事圈梁、構造柱構成弱框架，弱框架可以承受一部分圍墻平面外的彎矩，從而減少圍墻自身承受的彎矩。與第（1）種方法相比，第（3）種方法需同時增加圈梁、構造柱。

4.2 墻兩側填土高差大的加固處理

可以考慮在墻外側增加填土，減少墻內外填土高差，可有效減少填土對圍墻的不平衡彎矩。

故而實際上兩側土壓力可以互相抵消。

在墻內側做好地面硬化，做好排水，必要時直接在墻內地坪位置沿圍墻墻身間隔1.5m～3m開洞，讓雨水等直接從墻內洞口流走。

墻外側增加填土、壓實，再結合外加扶壁柱的加固方式，可以有效地減少圍墻傾倒的風險，大大地增加安全度。

4.3 外加扶壁柱加固

采用在扶壁柱中間間隔4m增加扶壁柱，扶壁柱位于墻體傾斜方向。柱寬0.36m、厚（含墻厚）0.48m，與原墻采用植筋連接。而在原扶壁柱位置的墻外側增加兩匹磚厚加固，寬0.36m、厚（不含墻厚）0.24m，與原扶壁柱采用植筋連接。

此時每2m一個扶壁柱，取計算長度2m，折算墻厚hT=0.576m。

軸壓力(按2m墻長)：

不難算出，式（1）、式（2）分別為下式值需注意y的不同：

受壓邊承載力滿足要求。

采用增加扶壁柱的方法進行加固時，若在墻外側不方便增加扶壁柱，也可以采用在墻內側增加扶壁柱的方法進行加固，此時需加強扶壁柱與原圍墻之間的連接，如采用植筋的方式，詳細見圖3。

4.4 加構造柱、圈梁加固

增加構造柱、圈梁，組成弱框架，與圍墻協同受力，分擔一部分圍墻承受的水平荷載。采用間隔4m增加一混凝土構造柱。柱寬0.4m、厚0.24m，混凝土強度C25，所增加圈梁、構造柱做法示意圖見圖4。

圖4 外加構造柱做法示意圖

此時構造柱與圈梁組成弱框架，構造柱是下端約束的懸臂柱，其平面外抗彎剛度約為，Ec Ic=1.74×105kN·m2。

圍墻的平面外抗彎剛度約為Ew Iw=8.33×103kN·m2。

力按剛度分配，其中弱框架分擔的彎矩占比為：

相應的圍墻本身分擔的彎矩占比為1-0.95=5%。考慮到保險系數，將墻體分擔的彎矩放大一些，如取0.2M，其中M為原設計彎矩。

圖3外加扶壁柱做法示意圖

按彎矩0.2M=0.2×37.3=7.5kN·m，代入公式（1）、（2）驗算墻體的承載力，計算得，受拉邊應力為0.05MPa，受壓邊應力為0.4MPa，驗算結果均滿足要求。

對構造柱，此時應按框架柱進行配筋設計，其所承受彎矩應為0.95M。

對圈梁，應按兩端鉸接梁，按比構造要求適當放大配筋。

5 結語

本文按照《既有建筑鑒定與加固通用規范》的思路，結合圍墻實際情況，提出了相應的鑒定與加固的方法。

（1）當圍墻的實際情況在現行設計規范的適用條件以外（如e/y＞0.6），但卻在舊版設計規范（如e/y≤0.7或e/h≤0.5）之內時，可采用舊版設計規范的公式進行驗算，但需注意新老規范的不同規定（如偏心距的計算、材料強度的分項系數）；

（2）當構件材料強度在現行規范中未作規定時（如M1、M0.4時），可以查閱舊版設計規范，并注意新舊規范的材料分項系數；

（3）圍墻偏心距較小時按偏心受壓構件驗算，偏心距較大時按壓彎構件驗算，壓彎構件需同時驗算受拉邊緣和受壓邊緣的承載力；

（4）圍墻兩側填土高差較大時，可考慮在內側減少填土，或在外側增加斜坡填土并壓實，減少因填土導致的墻兩側不平衡彎矩；

（5）圍墻加固可以采用增加扶壁柱或增加鋼筋混凝土構造柱和圈梁的方法加固，并注意區分承載力計算的方法。