某倾斜砌体围墙的鉴定与加固

盛光喜（安徽省建设工程测试研究院有限责任公司，安徽 合肥 230007）

围墙广泛存在于工业与民用建筑中，现有的鉴定标准对围墙并无明确的鉴定方法。本文按照《既有建筑鉴定与加固通用规范》（GB55021-2021）[1]的原则，结合具体工程实例对围墙的鉴定思路和方法进行研究，并根据其不满足规范的程度提出相应的加固处理措施。

1 工程概况

某围墙坐落于某中小学校内，建成于20世纪90年代，断面图如图1所示，平面图如图2所示。围墙高度H1为3m，内外侧地面高差为ΔH=1m，墙厚h为240mm，墙长为20m，基础埋深为0.6m，未设置钢筋混凝土构造柱，每隔S=4m设一扶壁柱，扶壁柱宽bw=240mm，凸出墙面厚度为hw=120mm。业主单位发现围墙出现倾斜，且出现裂缝，担心围墙会出现安全问题，委托做安全鉴定。

图1围墙断面图

图2围墙平面图（局部）

2 现场检测及数据分析

根据检测标准对该围墙进行检测：采用回弹法对该围墙砌墙砖进行检测,其砖抗压强度达到MU10；采用贯入法对该围墙砌筑砂浆进行检测，其砂浆强度达到M2.5；采用全站仪在扶壁柱处、墙段中部检测围墙顶端的倾斜情况，其倾斜量为0mm～20mm，平均倾斜度达10mm；肉眼观察围墙仅出现竖向裂缝、不规则裂缝，未发现承载力不足引起的受力裂缝。

经分析，围墙裂缝主要是材料涨缩、温度收缩等因素导致的收缩裂缝。

3 安全鉴定分析

3.1 复核验算的基本思路

结合文献[1]的前言部分及正文规定，当鉴定原结构在剩余设计使用年限内的安全性时，应采用不低于原设计规范进行验算。

验算分析可以依据现行设计规范，也可以依据原设计规范。当采用现行规范验算不满足要求时，建议采用原设计规范进行验算。

当围墙的实际情况在现行设计规范的适用条件以外（如e/y＞0.6），但却在旧版设计规范之内（e/y≤0.7）时，可利用旧版设计规范的公式进行验算，但复核验算时需注意新老规范的不同规定（如偏心距的计算、材料强度的分项系数）。材料的分项系数建议按现行规范取值。

本文所研究的围墙为鉴定原结构在剩余设计工作年限内的鉴定情况，因而可以采用原设计规范进行验算。

3.2 高厚比等构造验算

围墙计算高度为7m，折算厚度0.262m，计算高厚比β=7/0.262=26.7。查文献《砌体结构设计规范》GB 50003-2011[2]，允许高厚比β=22×1.3=28.6＞26.7，高厚比满足要求。

3.3 作用效应分析

围墙主要承受自重、风荷载、土压力，当围墙倾斜时还需考虑倾斜引起的重力附加弯矩。

3.3.1 风荷载

风压力的计算，按2012版《建筑荷载设计规范》[3]及其条文说明，风压存在截断高度，低于某一高度时，其风压不再减小。如B类地貌，低于10m时，其风压取10m处的风压。

但按88版《建筑荷载设计规范》[4]，其风压不存在截断高度，计算位置位于地面时其设计风压为0。围墙高度一般较矮，其所受的风压一般达不到10m高度处的风压，本文验算时取围墙顶端高度处的风压进行验算，按文献[4]的梯度风速公式计算风压。

该围墙处于农村，基本风压为0.40kN/m2，根据文献[4]中B类地貌的风速梯度公式，算得：

3.3.2 倾斜引起的轴力和弯矩

围墙为砌体结构构件，墙体弯曲变形占墙体倾斜变形中的比例很小，故而假定墙体作为刚性转动的误差不大，计算墙体倾斜产生的附加弯矩。

3.3.3 土压力

土的重度取为γs=18kN/m2，素填土的侧向主动土压力系数取为Ka=0.4，Kp=2.5。

3.3.4 其他荷载

因位于6度区，可不考虑地震工况。

3.3.5 作用效应设计值

3.4 抗力分析

该围墙砌筑砂浆强度为M2.5，砖抗压强度为MU10。该强度在2010版《砌体结构设计规范》中并无对应的砌体强度，可以通过查阅1988版《砌体结构设计规范》[5]，得到其砌体设计强度标准值为fk=2.07MPa，再查文献[1]的条文说明可知，与旧规范相比，新版设计规范中材料分项系数为γf=1.6，故而按新规范可靠度换算砌体强度设计值。

式中M-弯矩设计值；

N-轴压力设计值；

I-墙体截面模量；

y-计算点距截面重心的y项距离；

A-截面面积；

ftm-砌体弯曲抗拉强度；

f-砌体抗压强度。

代入前文的数据，并注意由于是T型截面，最大边压力、最大边拉力的计算点距截面中心的y向距离不一致，式（1）和式（2）分别变成：

可知，按1988版砌体规范和荷载规范进行验算，该围墙截面边缘拉应力、压应力均超出规范限值，承载力不满足要求。

3.5 地基基础鉴定

本例地基基础验算结果为满足要求。本工程的围墙有较大倾斜，经现场调查发现倾斜主要是由于地基变形不均匀引起，结合地基基础设计规范的规定，10mm/（3+1）m=2.5‰；另外由于基础底部承受的弯矩较大，偏心距较大，基础承载力不满足要求，地基基础鉴定为Du级。

3.6 围墙鉴定

地基基础鉴定为Du级，围墙上部结构鉴定为Du级，整体鉴定为Dsu级。

4 加固处理方案

因该围墙鉴定为Dsu级，一般情况下，建议拆除重建。若出于纪念意义需要使用且不便拆除时，也可以采取加固措施。

4.1 加固的基本思路

因围墙整体倾斜未超出4‰，但局部倾斜超出4‰（20mm，约5‰），若倾斜已经稳定，不再继续增加，可以在倾斜方向上增加扶壁柱，整体倾斜不用加固；若倾斜不稳定，仍在增加，需考虑对地基基础加固，必要时进行地基纠偏。

该围墙的偏心距与截面高度之比超出现行砌体设计规范的限值，在弯矩和压力作用下边缘的拉应力超出规范限值，结合文献[5]和工程经验，可以采取以下三种方式进行加固：

（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，减小围墙截面边缘的拉、压应力；扶壁柱也可以改成钢筋混凝土构造柱；

（2）可采用增加垂直向的短墙，与原围墙一道抵抗水平向的弯矩；

（3）可以采用增加圈梁、构造柱方法加固，此事圈梁、构造柱构成弱框架，弱框架可以承受一部分围墙平面外的弯矩，从而减少围墙自身承受的弯矩。与第（1）种方法相比，第（3）种方法需同时增加圈梁、构造柱。

4.2 墙两侧填土高差大的加固处理

可以考虑在墙外侧增加填土，减少墙内外填土高差，可有效减少填土对围墙的不平衡弯矩。

故而实际上两侧土压力可以互相抵消。

在墙内侧做好地面硬化，做好排水，必要时直接在墙内地坪位置沿围墙墙身间隔1.5m～3m开洞，让雨水等直接从墙内洞口流走。

墙外侧增加填土、压实，再结合外加扶壁柱的加固方式，可以有效地减少围墙倾倒的风险，大大地增加安全度。

4.3 外加扶壁柱加固

采用在扶壁柱中间间隔4m增加扶壁柱，扶壁柱位于墙体倾斜方向。柱宽0.36m、厚（含墙厚）0.48m，与原墙采用植筋连接。而在原扶壁柱位置的墙外侧增加两匹砖厚加固，宽0.36m、厚（不含墙厚）0.24m，与原扶壁柱采用植筋连接。

此时每2m一个扶壁柱，取计算长度2m，折算墙厚hT=0.576m。

轴压力(按2m墙长)：

不难算出，式（1）、式（2）分别为下式值需注意y的不同：

受压边承载力满足要求。

采用增加扶壁柱的方法进行加固时，若在墙外侧不方便增加扶壁柱，也可以采用在墙内侧增加扶壁柱的方法进行加固，此时需加强扶壁柱与原围墙之间的连接，如采用植筋的方式，详细见图3。

4.4 加构造柱、圈梁加固

增加构造柱、圈梁，组成弱框架，与围墙协同受力，分担一部分围墙承受的水平荷载。采用间隔4m增加一混凝土构造柱。柱宽0.4m、厚0.24m，混凝土强度C25，所增加圈梁、构造柱做法示意图见图4。

图4 外加构造柱做法示意图

此时构造柱与圈梁组成弱框架，构造柱是下端约束的悬臂柱，其平面外抗弯刚度约为，Ec Ic=1.74×105kN·m2。

围墙的平面外抗弯刚度约为Ew Iw=8.33×103kN·m2。

力按刚度分配，其中弱框架分担的弯矩占比为：

相应的围墙本身分担的弯矩占比为1-0.95=5%。考虑到保险系数，将墙体分担的弯矩放大一些，如取0.2M，其中M为原设计弯矩。

图3外加扶壁柱做法示意图

按弯矩0.2M=0.2×37.3=7.5kN·m，代入公式（1）、（2）验算墙体的承载力，计算得，受拉边应力为0.05MPa，受压边应力为0.4MPa，验算结果均满足要求。

对构造柱，此时应按框架柱进行配筋设计，其所承受弯矩应为0.95M。

对圈梁，应按两端铰接梁，按比构造要求适当放大配筋。

5 结语

本文按照《既有建筑鉴定与加固通用规范》的思路，结合围墙实际情况，提出了相应的鉴定与加固的方法。

（1）当围墙的实际情况在现行设计规范的适用条件以外（如e/y＞0.6），但却在旧版设计规范（如e/y≤0.7或e/h≤0.5）之内时，可采用旧版设计规范的公式进行验算，但需注意新老规范的不同规定（如偏心距的计算、材料强度的分项系数）；

（2）当构件材料强度在现行规范中未作规定时（如M1、M0.4时），可以查阅旧版设计规范，并注意新旧规范的材料分项系数；

（3）围墙偏心距较小时按偏心受压构件验算，偏心距较大时按压弯构件验算，压弯构件需同时验算受拉边缘和受压边缘的承载力；

（4）围墙两侧填土高差较大时，可考虑在内侧减少填土，或在外侧增加斜坡填土并压实，减少因填土导致的墙两侧不平衡弯矩；

（5）围墙加固可以采用增加扶壁柱或增加钢筋混凝土构造柱和圈梁的方法加固，并注意区分承载力计算的方法。