混凝土强度不足梁碳纤维加固第一部设计计算书一、工程概况某工程某号楼为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑地下一层，地上19层，建筑高度54.9m。

其中第四层某梁设计混凝土强度为C30，检测单位采用回弹法检测混凝土梁抗压强度为：24.3MPa，判定该梁混凝土抗压强度不合格。

拟采用碳纤维加固的方式进行加固补强。

二、设计依据1、《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）2、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）3、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）(2006版)4、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）三、计算方式根据该建筑结构设计蓝图的相关指标、参数以及本工程承载力缺失的环节，严格按照上述《规范》采用手工计算的模式，计算提高后的极限承载力达到原结构设计的极限承载力要求。

四、主要计算参数等级C30混凝土轴心抗压强度设计值为：14.3MPa，C25混凝土轴心抗压强度设计值为：11.9MPa，C20混凝土轴心抗压强度设计值为：9.6MPa，采用内插法，推定该梁实际混凝土回弹强度为24.3MPa的轴心抗压强度设计值为11.578MPa。

等级C30混凝土轴心抗拉强度设计值为：1.43MPa，C25混凝土轴心抗拉强度设计值为：1.27MPa，C20混凝土轴心抗拉强度设计值为：1.10MPa，采用内插法，推定该梁实际混凝土回弹强度为24.3MPa的轴心抗拉强度设计值为1.246MPa。

五、加固形式框架梁拟采用碳纤维加固的方式进行加固。

碳纤维加固法加固抗弯结构的优点：（1）强度高（强度约为普通钢筋的10倍），效果好；（2）自重轻，基本不增加结构自重及截面尺寸，柔性好，易于剪裁，适用范围广；（3）加固后可大大提高结构的承载力、耐腐蚀性及耐久性；六、加固计算结构配筋及平面图：6.1 梁正截面加固计算1）原设计承载力的计算由α1f c0bx=f y0A s0,得x= f y0A s0/α1f c0b=300x763.02/1.0x14.3x200=80mmξ=x/h0=80/(450-35)=0.192M= f y0A s0(h0-x/2)=300x763.02x(415-80/2)=85.84x106N.mm2)现场实际承载力计算由α1f c0bx=f y0A s0,得x= f y0A s0/α1f c0b=300x763.02/1.0x11.578x200=98.86mmξ=x/h0=98.86/(450-35)=0.238M= f y0A s0(h0-x/2)=300x763.02x(415-98.86/2)=83.68x106N.mm3）加固设计计算弯矩提高系数：（85.84-83.68）/85.84=0.025=2.5%<40%满足碳纤维加固的条件，可以采用碳纤维加固的方式根据《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）10.2.3-1公式：α1f c0bx（h-x/2）- f y0A s0(h-h0)≥M=85.84x1061.0x11.578x200xx(450-x/2)-300x763.02x35=85.84x106x=101.52ξb,f= x/h0=101.52/415=0.245<0.85ξb=0.85x0.55=0.467 满足规范要求根据《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）10.2.3-2公式：α1f c0bx= f y0A s0+Ψf f f A fe (1)Ψf=(0.8εcu h/x- εcu-εf0)/ εfΨf=(0.8x0.0033x450/101.52-0.0033-0)/0.007=1.2>1.0,取Ψf=1.0故，（1）中 1.0x11.578x200x101.52=300x763.02+1.0x1400xA fe (拟选用二级0.111mm厚高强度碳纤维布)因此，A fe=4.4mm2梁底粘贴碳纤维布宽度：B=4.4/0.111=39.6mm取梁底粘贴碳纤维宽度100mm可以保证足够的安全储备6.2 梁斜截面加固计算1)原设计承载力与现场混凝土强度不足引起的承载力不足计算值（即为碳纤维加固补强值,钢筋承担的抗剪承载力1.25f yv0A sv0h0/s0值不变，因此在差值计算中无需考虑）：V bf=0.7△f t bh0=0.7x(1.43-1.246)x200x415=10690N=10.69KN2)碳纤维布用量：V bf=Ψvb f f A f h f/s f其中=Ψvb=0.5，f f=0.56x1400=784N/mm2，h f=450-100=350mmV bf=Ψvb f f A f h f/s f=0.5x784xA f x350/s f=10690A f/ s f=10690/(0.5x784x350)=0.0779选取二级碳纤维布0.111mm厚，200mm宽，一层，则间距s f=285mm选取二级碳纤维布0.111mm厚，200mm宽，一层，间距250mm可以保证足够的安全储备第二部分 梁碳纤维加固设计图根据计算结果，设计图如下：梁碳纤维加固说明：1、 加固材料选用二级高强度碳纤维布，200g/m 2，0.111mm 厚；2、 碳纤维胶采用A 级胶；3、 梁棱角打磨为R ≥20mm 圆角；梁碳纤维加固剖面图 示意图第三部分梁碳纤维加固施工措施1、工程概况梁底粘贴一层100mm宽碳纤维布，U型箍碳纤维布采用200mm宽，间距250mm，两侧各一道100mm宽碳纤维布压条。

2、编制依据1、加固设计图图2、《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS146：2003）3、混凝土加固设计规范（GB50367-2013 ）3、加固方法1）施工程序表面处理→涂刷底胶→修补找平→胶料配制→粘贴碳纤维→表面防护→检验2）施工方法a.表面处理：清除粘贴部位混凝土表面浮浆、油污、杂质，若表面有蜂窝、裂缝，应进行修补，使露出结构本体后，吹净。

碳纤维材料擦除表面浮灰。

b.涂刷底胶：把按比例充分搅拌调制后的底胶，均匀涂布在混凝土表面。

c.修补找平：经上述工序后，混凝土表面若有凹凸，用修补胶涂抹找平。

d.胶料配制：按称量比例调制粘结胶，调制前对甲、乙两组分别搅拌，混入后再充分搅拌。

e.粘贴碳纤维：按设计要求的尺寸裁剪碳纤维，将配制后的粘结胶均匀涂抹粘贴部位的混凝土面上。

将裁剪好的碳纤维敷设在涂好粘结胶的基层上，并用滚筒沿碳纤维纤维方向多次滚压，使粘结胶充分浸透纤维中。

f.表面防护：在粘贴的碳纤维最后一层均匀涂抹一道粘结胶。

g.检验：粘贴碳纤维完工经固化后，检验粘贴部位密实度，对局部不密实处进行修补。

3) 施工要求a.表面处理：粘贴部位混凝土表层含水率>4%，应采取措施达到要求后方能施工。

混凝土表面应露出结构本体洁净。

构件转角应成圆弧状，半径不应小于20mm。

b.涂刷底胶：底胶涂刷应均匀，当指触干燥后方可进入下一工序。

配制的底胶应在50分钟内使用。

c.修补找平：经上述工序后粘贴面应平整，有段差转角部位、凹凸部位应找平，抹成平滑曲面。

配制的修补胶应在45分钟内使用。

d.胶料配制：胶料应严格按比例充分搅拌后配制。

配制搅拌后的胶料应无沉淀、色差、气泡，并应防止灰尘杂质混入胶料。

粘结胶配制后应在45分钟内使用。

e.粘贴碳纤维:应按设计要求裁剪碳纤维,不得损坏横向织物面,涂抹粘结胶应均匀,敷贴碳纤维应平整无气泡。

f.表面防护：在粘贴最后一层碳纤维上应涂抹粘结胶一道，进行防护，涂抹应均匀充分，不应漏涂。

g.检验：粘贴完工经固化(12小时左右)后，可进行检验。

密实度可用小锤敲击表面，通过不同声音判别密实情况，密实度应达到有关规定，否则应予修补后再检。

4)所用材料性能检测方法a.碳纤维产品应按有关规定选用，碳纤维布有关技术指标必须符合有关规定，应提供产品质保书，有必要时应抽样送检测部门检验。

碳纤维基本性能要求：抗拉强度≥3000MPa弹性模量≥2.3x105 Mpa极限延伸率≥1.4%b.粘贴碳纤维粘结剂应提供产品质保书，有必要时应抽样送检测部门检验。

碳纤维粘结剂基本性能要求：压缩强度≥70MPa拉伸强度≥30MPa弯曲强度≥40MPa拉伸剪切强度(金属/金属) ≥18MPa4、质量控制1.表面处理：施工前根据设计要求确定施工条件，砼处理应严格，处理后无浮灰、污垢、酥松、裂缝，空洞面必须按要求处理，修补，经检验，砼表面符合要求后方可进行下一工序。

钢板处理必须清洁，经检查符合要求后才可拼装、粘贴。

2.胶料配制：胶料配制必须专人负责配制，严格按称量配比配制，并充分搅拌，无沉淀，色差，经检验后方可使用。

3.质量检验：施工结束经养护后，进行质量检验，按各加固方法质量检验标准严格检查，发现问题及时修复，并做好检验记录，做到检验一次合格。

5、质量保证体系1、为保证施工质量，本公司首先在完全理解甲方加固意图、充分消化设计图纸的基础上，结合现场实际情况，对现场及施工图纸进行对比分析，确保施工图纸在施工阶段的实际可行，制订合理的加固施工方案。

在施工前对施工人员进行技术交底，保证施工人员对整个加固方法及流程有全面的了解，以确保施工作业的连贯、流畅。

2、建立完善的施工管理系统，派遣技术水平过关的技术管理人员和具有丰富施工管理经验的现场施工负责人；调遣训练有素的工程施工人员。

从管理人员到施工人员均对加固施工工艺流程及施工方式方法非常熟悉。

3、对于施工阶段的各道施工工序，先由施工队伍自检合格后报知现场管理人员进行复检，复检合格后由管理人员向监理单位报验。

监理单位抽检合格签字后方可进行下道工序施工。

对于有隐蔽工程的均做好隐蔽工程验收记录。

4、对于施工过程中，设计图纸中没有涉及的部分发现有隐患的构件时，先向甲方、监理和设计院汇报，提出处理方案形成书面资料报请审批。

经各方认可后再按各方认同的意见处理。

6、检验检测a)加固材料以出厂检测报告、质量保证书、合格证等为依据。

b)《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013 ）7、现场管理架构现场施工管理小组由富有加固经验的人员组成，保证本加固工程优质、高效、安全地完成。

8、安全措施我公司工程部在充分了解情况、明确自身所担负的责任和理应履行合同的各项条款的前提下，特针对本工程特点，制订本施工安全措施并严格执行，内容如下：1、遵守甲方的有关规定，按安全施工规范施工。

2、听从指挥，服从安全监督人员的指令。

服从甲方安全生产的利益施工。

3、施工现场进行隔离，非相关人员禁止入内。

4、每日开工前和甲方管理人员确认加固范围内的带电设施。

5、进入作业区禁止吸烟。

进入现场必须戴好安全帽；双脚离地戴好安全带；登高2米或以上作业必须将安全带扣于牢固处。