盛光喜（安徽省建設(shè)工程測(cè)試研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230007）

圍墻廣泛存在于工業(yè)與民用建筑中，現(xiàn)有的鑒定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圍墻并無(wú)明確的鑒定方法。本文按照《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》（GB55021-2021）[1]的原則，結(jié)合具體工程實(shí)例對(duì)圍墻的鑒定思路和方法進(jìn)行研究，并根據(jù)其不滿足規(guī)范的程度提出相應(yīng)的加固處理措施。

1 工程概況

某圍墻坐落于某中小學(xué)校內(nèi)，建成于20世紀(jì)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(nèi)外側(cè)地面高差為ΔH=1m，墻厚h為240mm，墻長(zhǎng)為20m，基礎(chǔ)埋深為0.6m，未設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，每隔S=4m設(shè)一扶壁柱，扶壁柱寬bw=240mm，凸出墻面厚度為hw=120mm。業(yè)主單位發(fā)現(xiàn)圍墻出現(xiàn)傾斜，且出現(xiàn)裂縫，擔(dān)心圍墻會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)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(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析

根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該圍墻進(jìn)行檢測(cè)：采用回彈法對(duì)該圍墻砌墻磚進(jìn)行檢測(cè),其磚抗壓強(qiáng)度達(dá)到MU10；采用貫入法對(duì)該圍墻砌筑砂漿進(jìn)行檢測(cè)，其砂漿強(qiáng)度達(dá)到M2.5；采用全站儀在扶壁柱處、墻段中部檢測(cè)圍墻頂端的傾斜情況，其傾斜量為0mm～20mm，平均傾斜度達(dá)10mm；肉眼觀察圍墻僅出現(xiàn)豎向裂縫、不規(guī)則裂縫，未發(fā)現(xiàn)承載力不足引起的受力裂縫。

經(jīng)分析，圍墻裂縫主要是材料漲縮、溫度收縮等因素導(dǎo)致的收縮裂縫。

3 安全鑒定分析

3.1 復(fù)核驗(yàn)算的基本思路

結(jié)合文獻(xiàn)[1]的前言部分及正文規(guī)定，當(dāng)鑒定原結(jié)構(gòu)在剩余設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的安全性時(shí)，應(yīng)采用不低于原設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算。

驗(yàn)算分析可以依據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，也可以依據(jù)原設(shè)計(jì)規(guī)范。當(dāng)采用現(xiàn)行規(guī)范驗(yàn)算不滿足要求時(shí)，建議采用原設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算。

當(dāng)圍墻的實(shí)際情況在現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的適用條件以外（如e/y＞0.6），但卻在舊版設(shè)計(jì)規(guī)范之內(nèi)（e/y≤0.7）時(shí)，可利用舊版設(shè)計(jì)規(guī)范的公式進(jìn)行驗(yàn)算，但復(fù)核驗(yàn)算時(shí)需注意新老規(guī)范的不同規(guī)定（如偏心距的計(jì)算、材料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)）。材料的分項(xiàng)系數(shù)建議按現(xiàn)行規(guī)范取值。

本文所研究的圍墻為鑒定原結(jié)構(gòu)在剩余設(shè)計(jì)工作年限內(nèi)的鑒定情況，因而可以采用原設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算。

3.2 高厚比等構(gòu)造驗(yàn)算

圍墻計(jì)算高度為7m，折算厚度0.262m，計(jì)算高厚比β=7/0.262=26.7。查文獻(xiàn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)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(yīng)分析

圍墻主要承受自重、風(fēng)荷載、土壓力，當(dāng)圍墻傾斜時(shí)還需考慮傾斜引起的重力附加彎矩。

3.3.1 風(fēng)荷載

風(fēng)壓力的計(jì)算，按2012版《建筑荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]及其條文說(shuō)明，風(fēng)壓存在截?cái)喔叨?，低于某一高度時(shí)，其風(fēng)壓不再減小。如B類地貌，低于10m時(shí)，其風(fēng)壓取10m處的風(fēng)壓。

但按88版《建筑荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]，其風(fēng)壓不存在截?cái)喔叨?，?jì)算位置位于地面時(shí)其設(shè)計(jì)風(fēng)壓為0。圍墻高度一般較矮，其所受的風(fēng)壓一般達(dá)不到10m高度處的風(fēng)壓，本文驗(yàn)算時(shí)取圍墻頂端高度處的風(fēng)壓進(jìn)行驗(yàn)算，按文獻(xiàn)[4]的梯度風(fēng)速公式計(jì)算風(fēng)壓。

該圍墻處于農(nóng)村，基本風(fēng)壓為0.40kN/m2，根據(jù)文獻(xiàn)[4]中B類地貌的風(fēng)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(jié)構(gòu)構(gòu)件，墻體彎曲變形占?jí)w傾斜變形中的比例很小，故而假定墻體作為剛性轉(zhuǎn)動(dòng)的誤差不大，計(jì)算墻體傾斜產(chǎn)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(cè)向主動(dòng)土壓力系數(shù)取為Ka=0.4，Kp=2.5。

3.3.4 其他荷載

因位于6度區(qū)，可不考慮地震工況。

3.3.5 作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值

3.4 抗力分析

該圍墻砌筑砂漿強(qiáng)度為M2.5，磚抗壓強(qiáng)度為MU10。該強(qiáng)度在2010版《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中并無(wú)對(duì)應(yīng)的砌體強(qiáng)度，可以通過(guò)查閱1988版《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]，得到其砌體設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fk=2.07MPa，再查文獻(xiàn)[1]的條文說(shuō)明可知，與舊規(guī)范相比，新版設(shè)計(jì)規(guī)范中材料分項(xiàng)系數(shù)為γf=1.6，故而按新規(guī)范可靠度換算砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

式中M-彎矩設(shè)計(jì)值；

N-軸壓力設(shè)計(jì)值；

I-墻體截面模量；

y-計(jì)算點(diǎn)距截面重心的y項(xiàng)距離；

A-截面面積；

ftm-砌體彎曲抗拉強(qiáng)度；

f-砌體抗壓強(qiáng)度。

代入前文的數(shù)據(jù)，并注意由于是T型截面，最大邊壓力、最大邊拉力的計(jì)算點(diǎn)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(guī)范和荷載規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算，該圍墻截面邊緣拉應(yīng)力、壓應(yīng)力均超出規(guī)范限值，承載力不滿足要求。

3.5 地基基礎(chǔ)鑒定

本例地基基礎(chǔ)驗(yàn)算結(jié)果為滿足要求。本工程的圍墻有較大傾斜，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)傾斜主要是由于地基變形不均勻引起，結(jié)合地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，10mm/（3+1）m=2.5‰；另外由于基礎(chǔ)底部承受的彎矩較大，偏心距較大，基礎(chǔ)承載力不滿足要求，地基基礎(chǔ)鑒定為Du級(jí)。

3.6 圍墻鑒定

地基基礎(chǔ)鑒定為Du級(jí)，圍墻上部結(jié)構(gòu)鑒定為Du級(jí)，整體鑒定為Dsu級(jí)。

4 加固處理方案

因該圍墻鑒定為Dsu級(jí)，一般情況下，建議拆除重建。若出于紀(jì)念意義需要使用且不便拆除時(shí)，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?jī)A斜超出4‰（20mm，約5‰），若傾斜已經(jīng)穩(wěn)定，不再繼續(xù)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(wěn)定，仍在增加，需考慮對(duì)地基基礎(chǔ)加固，必要時(shí)進(jìn)行地基糾偏。

該圍墻的偏心距與截面高度之比超出現(xiàn)行砌體設(shè)計(jì)規(guī)范的限值，在彎矩和壓力作用下邊緣的拉應(yīng)力超出規(guī)范限值，結(jié)合文獻(xiàn)[5]和工程經(jīng)驗(yàn)，可以采取以下三種方式進(jìn)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(yīng)力；扶壁柱也可以改成鋼筋混凝土構(gòu)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(gòu)造柱方法加固，此事圈梁、構(gòu)造柱構(gòu)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(shí)增加圈梁、構(gòu)造柱。

4.2 墻兩側(cè)填土高差大的加固處理

可以考慮在墻外側(cè)增加填土，減少墻內(nèi)外填土高差，可有效減少填土對(duì)圍墻的不平衡彎矩。

故而實(shí)際上兩側(cè)土壓力可以互相抵消。

在墻內(nèi)側(cè)做好地面硬化，做好排水，必要時(shí)直接在墻內(nèi)地坪位置沿圍墻墻身間隔1.5m～3m開(kāi)洞，讓雨水等直接從墻內(nèi)洞口流走。

墻外側(cè)增加填土、壓實(shí)，再結(jié)合外加扶壁柱的加固方式，可以有效地減少圍墻傾倒的風(fēng)險(xiǎn)，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(cè)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(shí)每2m一個(gè)扶壁柱，取計(jì)算長(zhǎng)度2m，折算墻厚hT=0.576m。

軸壓力(按2m墻長(zhǎng))：

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(jìn)行加固時(shí)，若在墻外側(cè)不方便增加扶壁柱，也可以采用在墻內(nèi)側(cè)增加扶壁柱的方法進(jìn)行加固，此時(shí)需加強(qiáng)扶壁柱與原圍墻之間的連接，如采用植筋的方式，詳細(xì)見(jiàn)圖3。

4.4 加構(gòu)造柱、圈梁加固

增加構(gòu)造柱、圈梁，組成弱框架，與圍墻協(xié)同受力，分擔(dān)一部分圍墻承受的水平荷載。采用間隔4m增加一混凝土構(gòu)造柱。柱寬0.4m、厚0.24m，混凝土強(qiáng)度C25，所增加圈梁、構(gòu)造柱做法示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 外加構(gòu)造柱做法示意圖

此時(shí)構(gòu)造柱與圈梁組成弱框架，構(gòu)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(dān)的彎矩占比為：

相應(yīng)的圍墻本身分擔(dān)的彎矩占比為1-0.95=5%。考慮到保險(xiǎn)系數(shù)，將墻體分擔(dān)的彎矩放大一些，如取0.2M，其中M為原設(shè)計(jì)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(yàn)算墻體的承載力，計(jì)算得，受拉邊應(yīng)力為0.05MPa，受壓邊應(yīng)力為0.4MPa，驗(yàn)算結(jié)果均滿足要求。

對(duì)構(gòu)造柱，此時(shí)應(yīng)按框架柱進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，其所承受彎矩應(yīng)為0.95M。

對(duì)圈梁，應(yīng)按兩端鉸接梁，按比構(gòu)造要求適當(dāng)放大配筋。

5 結(jié)語(yǔ)

本文按照《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》的思路，結(jié)合圍墻實(shí)際情況，提出了相應(yīng)的鑒定與加固的方法。

（1）當(dāng)圍墻的實(shí)際情況在現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的適用條件以外（如e/y＞0.6），但卻在舊版設(shè)計(jì)規(guī)范（如e/y≤0.7或e/h≤0.5）之內(nèi)時(shí)，可采用舊版設(shè)計(jì)規(guī)范的公式進(jìn)行驗(yàn)算，但需注意新老規(guī)范的不同規(guī)定（如偏心距的計(jì)算、材料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)）；

（2）當(dāng)構(gòu)件材料強(qiáng)度在現(xiàn)行規(guī)范中未作規(guī)定時(shí)（如M1、M0.4時(shí)），可以查閱舊版設(shè)計(jì)規(guī)范，并注意新舊規(guī)范的材料分項(xiàng)系數(shù)；

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

（4）圍墻兩側(cè)填土高差較大時(shí)，可考慮在內(nèi)側(cè)減少填土，或在外側(cè)增加斜坡填土并壓實(shí)，減少因填土導(dǎo)致的墻兩側(cè)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(gòu)造柱和圈梁的方法加固，并注意區(qū)分承載力計(jì)算的方法。