碳纤维、钢板加固板计算表(根据2013版加固规范 编写)

1加固构件编号:KL-1梁面(砼规范6.2.6) 砼强度修正系数α1 =1加固后实际弯矩M =535kN·m原结构混凝土强度等级C 30原混凝土轴心抗压强度设计值fco =14.3N/mm 2钢筋受拉强度设计值fyo =360N/mm 2钢筋受压强度设计值fyo' =0N/mm 2加固钢板抗拉强度设计值fsp =215Mpa 加固钢板抗压强度设计值fsp' =0Mpa 已配受拉钢筋面积Aso =2281mm 2已配受压钢筋面积Aso' =0mm 2考虑受压钢板面积Asp' =0mm 2构件计算宽度 b =300mm 构件计算高度h =750mm 受拉合力点至近边距离 a =35mm 受压合力点至近边距离a' =35mm 构件计算有效高度ho =715mm加固规范公式10.2.3-1x(h-x/2) =131408.07二次方程参数 A =0.5二次方程参数 B =-750二次方程参数 C =131408.07B^2-4AC =299683.87中间值受压区高度x =0.00mm 1297.43实际受压区高度202.57mm 考虑受压钢筋时x≥2a'x =0.00mm x =202.57mm受拉钢板的滞后应变(不考虑二次受力影响)ξspo =0混凝土极限应变ξcu =0.0033加固规范公式10.2.3-3 强度利用系数Ψsp =1.00加固规范公式10.2.3-2 钢板有效面积Asp =222.55mm 2钢板的层数nsf =1层钢板弹性模量设计值Esp =2.06E+05N/mm 2多层粘贴厚度折减系数km =1.00实际应粘贴钢板面积Aspf =222.55mm 2钢板宽度b1 =100mm 钢板数量m1 =2块安全系数实际应粘贴单层钢板厚度tsf =4mm3.59实际粘贴钢板面积Asp =800mm 2满足要求粘贴钢板计算KL-1梁面。

加固梁位置1轴/C~D轴梁的混凝土强度f c014.30Mpa梁的宽度b200mm梁的高度h500mma(a')35mm计算需要配的受拉钢筋A s2100mm*mm原有受拉钢筋面积A s01884mm*mm原有受拉钢筋强度f y0360Mpa原有受压钢筋面积A s0'980mm*mm原有受压钢筋强度f y0'360Mpa计算受压区高度x (A s*f y0-A s0'*f y0')/(f c0*b)140.98mmξ<ξb0.30满足要求计算受压区高度取值x 140.98mmξ<ξb0.30满足要求1计算极限荷载M uf c0*b*x*(h0-x*0.5)+A s0'*f y0'*(h0-a')310.77（kN.m）2计算极限荷载M u (A s*f y0*（h0-a'))325.08（kN.m）计算极限荷载M u 取值310.77（kN.m）原有钢筋情况下的受压区高度x0(A s0*f y0-A s0'*f y0')/(f c0*b)113.79(mm)ξ<ξb0.24满足要求原有钢筋情况下的受压区高度x0113.791原有钢筋情况下的极限承载力M u0f c0*b*x0*(h-x0*0.5)+A s0'*f y0'*(h0-a')284.52（kN.m）2原有钢筋情况下的极限承载力M u0f y0*A s0(h-a'-a)291.64原有钢筋情况下的极限荷载M u0 取值284.52粘贴钢板强度f sp300Mpa实际粘贴钢板厚度t5mm实际粘贴钢板宽度b'200mm实际粘贴钢板面积A sp'1000mm*mm强度折减系数ψsp=(0.8*0.0033*h/x-0.0033)/(f sp/210000) 4.37ψSP取值 当ψSP>1，取1.0，否则取ψSP 1.00粘贴钢板后的计算受压区高度x'M U-A s0'*f y0'*(h0-a')+A s0*f y0*(h-h0)=f c0*b*x*(h-x*0.5)138.34mm粘贴钢板后的计算受压区高度x'取值138.34mmξ<0.9ξb0.30满足要求1粘贴钢板计算所需面积A spf c0*b*x'-A s0*f y0+A s0'*f y0'=ψsp*f sp*A sp234.02mm*mm2粘贴钢板计算所需面积A spM-A s0*f y0*（h0-a')=ψsp*f sp*A sp*(h-a')137.11mm*mm 粘贴钢板计算所需面积A sp234.02实际粘贴钢板面积A sp'>A sp，满足要求在不考虑二次受力的情况下，ψsp≥1时取1.0。

碳纤维加固板依据：《混凝土加固规范》已知：f c0，f y0，A s0，M ，b ，h ，’0y f ，’0s A 1.根据10.2.3条求出受压区高度x ；2.根据10.2.8条求出滞后应变0f ；3.根据10.2.3条求出强度利用系数f 、fe A ；4.根据10.2.4条计算f m A 、k 。

5.复核：04.1M M 算例：板底粘贴碳纤维加固X 向（长边），计算需要面积365mm 2b=1000mm ，h=100mm ，f c0=14.3MPa ，f y0=360N/mm 2A s0=251mm 2，M=8.6kN ·m,8.00.11 ，h 0=100-15-8-4=73mmmm 04.8)(f 2h h x 1000y 2b f h h A Mc s ）（mk 4.60 N M K 25000010010005.05.0mm bh A te 007.00052.050000251te te A A S 取70.0f00122.073251100.2104.67.0530s s 00 h A E M kf f 0033.0cu ，5f 103.2 0.10.104.4007.000122.00033.004.8/1000033.08.0)/8.0(f 0f 取）（ff cu cu x h 2fe fe mm 1616000.125136007.810003.14 A A 单层粘贴：9.00.1308000167.0103.20.116.130800t n 16.1k 5f f f m E 2层粘贴：9.091.0308000167.0103.20.216.130800t n 16.1k 5ff f mE 故可取9.0k m 2f 5.179.0/16/mm k A A m fe 张贴碳纤维1T-100@300，此时面积为22f 5.17mm 66.55167.01003001000mm A 满足。

梁粘贴碳纤维布加固计算书：1、计算缺少受拉钢筋面积A s0=980mm2,受拉钢筋强度f y0=360Mpa。

粘贴碳纤维布强度ff=2800Mpa。

1）当粘贴碳纤维布层数nf=2，厚度t=0.167mm，宽度b'=400mm。

实际粘贴碳纤维布层数折减系数km =0.95，实际粘贴碳纤维布截面积Afe'=126.92 mm2。

按强度等效，如下：碳纤维强度2800X126.92=355376>缺少钢筋强度360X980=352800(满足要求)2）当粘贴碳纤维布层数nf=3，厚度t=0.167mm，宽度b'=300mm。

实际粘贴碳纤维布层数折减系数km =0.85，实际粘贴碳纤维布截面积Afe'=127.755 mm2。

按强度等效，如下：碳纤维强度2800X127.755=357714>缺少钢筋强度360X980=352800(满足要求)2、计算缺少受拉钢筋面积A s0=2454mm2,受拉钢筋强度f y0=360Mpa。

粘贴碳纤维板强度ff=2000Mpa。

1）当粘贴碳纤维板时，厚度t=1.4mm，宽度b'=400mm。

实际粘贴碳纤维板截面积Afe'=560mm2。

按强度等效，如下：碳纤维强度2000X560=1120000>缺少钢筋强度360X2454=883440(满足要求)板粘贴碳纤维布加固计算书：1、计算缺少受拉钢筋面积As0=393mm2／m,受拉钢筋强度fy0=360Mpa。

粘贴碳纤维布强度ff=2800Mpa。

1）当粘贴碳纤维布层数nf=1，厚度t=0.167mm，宽度b'=200mm,间距200。

实际粘贴碳纤维布截面积Afe'=66.8 mm2／m。

按强度等效，如下：碳纤维强度2800X66.8=187040>缺少钢筋强度360X393=141480(满足要求)2、计算缺少受拉钢筋面积As0=565mm2／m,受拉钢筋强度fy0=360Mpa。

碳纤维梁加固计算书一、基本资料1．设计依据:《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146:2003）（以下简称规程）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）（以下简称规范）2．问题类型:根据碳纤维片材求承载力3．截面参数:截面宽度: b = 300.00 mm截面高度: h = 500.00 mm受拉钢筋面积A s = 1017.88 mm2受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离a = 25.00 mm受拉筋: HPB235(Q235), 受拉筋抗拉强度设计值f y = 210.00 N/mm2受压钢筋面积A's = 0.00 mm2受压钢筋合力点至截面近边缘的距离a' = 20.00 mm受压筋: HPB235(Q235), 受压筋抗拉强度设计值f 'y = 210.00 N/mm2混凝土: C15轴心抗压强度设计值f c = 7.2 N/mm2轴心抗拉强度设计值f t = 0.91 N/mm2轴心抗拉强度标准值f tk = 1.27 N/mm24．梁底受拉碳纤维片材参数:弹性模量E cf = 1.40 × 105 MPa抗拉强度标准值f c f k = 2000.00 MPa粘贴层数n cf = 1单层厚度t cf = 0.111 mm梁底碳纤维片材的宽度= 300.00 mm梁底碳纤维片材的截面面积A cf = 33.30 mm2考虑二次受力, 加固前计算截面上实际作用的初始弯矩M i = 20.00 kN·m 5．梁侧受剪碳纤维片材参数:粘贴层数n cfv = 1单层厚度t cfv = 0.111 mm弹性模量E cfv = 1.40 × 105 MPa条带宽度w cf = 100.00 mm条带净间距s cf = 100.00 mm侧面粘贴高度h cf = 100.00 mm加固方式: 封闭粘贴, 碳纤维片材受剪加固形式系数 取1.00荷载形式: 集中荷载(包括集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),集中荷载至支座距离为600.00mm6．箍筋参数:箍筋直径6mm箍筋肢数1箍筋间距150.00mm箍筋: HPB235(Q235), 箍筋抗拉强度设计值f yv = 210.00 N/mm27．弯起筋参数:弯起筋直径6mm弯起筋根数0弯起角度45二、计算结果1．加固前构件在初始弯矩作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始应变 ε i :考虑二次受力, ε i 按规程4.3.4中各式计算:h 0 = h - a = 500.00 - 25.00 = 475.00 mmσsi = M i A s · η h 0= 20.00×1061017.88 × 0.87 × 475.00 = 47.55 N/mm 2 受拉钢筋拉应变不均匀系数:ψ = 1.1 - 0.65 f tk σsi ρte= 1.1 - 0.65 × 1.2747.55 × 0.0136 = -0.179 < 0.2 根据《GB50010-2002》8.1.2的规定, 当ψ < 0.2 时, 取 ψ = 0.2。

一、梁基本数据梁抗震等级： 三级梁形式：框架梁梁结构类型： 重要构件梁截面尺寸： 300 × 700 (mm)混凝土抗拉强度设计值ft： 1.71 (n/mm2)荷载形式： 集中荷载剪跨比λb：2.4截面腹板高度hw： 600 (mm)楼板厚度： 80 (mm)梁纵筋排数： 2 排纵向钢筋直径： 25 (mm)梁箍筋级别： HPB235箍筋抗拉强度设计值： 210 (n/mm2)箍筋肢数： 2 肢箍箍筋间距s： 100 (mm)箍筋直径： 6 （mm）弯起钢筋级别： HPB235弯起钢筋角度：30（°）弯起钢筋直径 20 （mm）弯起钢筋数量：1（根）二、梁加固设计数据采用碳纤维片材类型： 高强Ⅰ级碳布碳纤维片材设计强度： 1600 (n/mm2)选用碳纤维片材厚度： 0.167 (mm)试算碳纤维片材层数： 5 层纤维侧面粘贴高度hf： 600 (mm)纤维条宽度ωf： 100 (mm)加锚方式： 环形箍及加锚封闭箍剪跨比λb：2.4 加锚方式:环形箍及加锚封闭箍查GB50367表9.3.3计算抗剪强度折减系数 ψvb=0.804加固梁为框架梁, 纤维复合材料抗拉强度调整系数=0.28原梁抵抗剪力值综合下列各式求解：当 时（9.3.2-1）当时 （9.3.2-2） （7.5.4-2）（GB50010）（7.5.5）（GB50010）原梁抵抗剪力值Vb0=351.22(KN)先选用 3 层 0.167 (mm)厚 100 (mm)宽 高强Ⅰ级碳布 试算（9.3.3-1）（9.3.3-2）Sf=62(mm)选用3层0.167mm厚100mm宽间距62mm的60加固，满足计算要求。

梁斜截面抗剪加固计算书三、计算过程设计剪力值： 700 (KN.m)混凝土标号： C404/≤b h w o co c bh f V β25.0≤6/≥b h w 0025.17.0h S A f bh f V sv yv t cs +=o co c bh f V β20.0≤bfbo V V V +≤ff f f vb bf s h A f V /ψ=p p py s sb y p cs a A f a A f V V V sin 8.0sin 8.0+++≤GB50010）。

说明：1、重要构件指其自身失效将影响或危及承重结构体系整体工作的构件。

一般构件指其自身失效为孤立事件，不影响承重结构体系整体工作的构件。

2、高强度I级、高强度II级是指符合表4.4.2-1的加固材料。

3、抗剪强度折减系数ψvb按表9.3.3取值。

4、16栏“碳纤维材料宽度b”对于“已知弯矩求碳纤维面积”的求解结果没有影响，对“已知碳纤维面积求承载力”及“实际每层碳纤维复合材料的宽度”的求解结果有影响。

5、第1栏“弯矩设计值”对“已知碳纤维面积求承载力”的求解结果没有影响，表4.4.2-1 碳纤维复合材安全性及适配性检验合格指标注：当λ为中间值时，按线性内插法确定ψvb值梁抗弯抗剪加固计算表格表9.3.3 抗剪折减系数ψvb值说明：1、计算偏心受压时，第50栏应为偏心方向的截面高度h。

2、计算偏心受压时，仅适用于矩形或方形截面3、柱计算长度见混凝土规范（50010-2002）第7.3.11条：对于现浇框架结构底层柱1.0H,其他楼层为1.25H。

底层柱H为从基础顶面到一层楼盖顶面，其他楼层H为柱净高说明：1、第87栏与第80栏均是为了输入剪跨比而设置的。

当在第87栏输入剪跨比以后， 第80栏的数值不起作用。

第80栏输入数据可以计算框架柱的剪跨比λ＝Hn/2h0,此时，务必使第87栏的数值务必为0。

2、与碳纤维受力条件有关的抗剪强度折减系数ψvc，按表9.5.2取值。

3、柱截面形状与体积配箍率计算有关，默认为方柱。

注：1、λc为柱的剪跨比，对框架柱，λc＝H n /2h 0，H n 为柱的净高，h 0为柱的有效高度 2、中间值按线性内插法确定。

混凝土柱受压加固计算表格表9.5.2 ψ值混凝土柱抗剪抗震加固计算表格受拉构件加固计算表格说明：1、表中计算采用单位，除有说明外，长度宽度均为毫米，面积为平方毫米。

2、使用时请不要修改非数据输入部分数据。

绿色部分为可修改数据。

3、计算依据《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006）。

碳纤维梁加固计算书项目名称_____________构件编号_____________日期_____________设计_____________校对_____________审核_____________计算时间2012年4月26日（星期四）15:14一、基本资料1．设计依据:《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006））（以下简称规范）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）（以下简称混凝土规范）2．问题类型:根据期望的承载力求碳纤维片材用量期望的加固后的抗弯承载力为230.00 kN·m期望的加固后的抗剪承载力为189.00 kN3．构件参数:构件类型：一般构件截面宽度: b = 250.00 mm截面高度: h = 550.00 mm受拉钢筋排数单排受拉钢筋面积: A s = 1388.00 mm2受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离: a = 25.00 mm受拉筋: HRB335(20MnSi), 受拉筋抗拉强度设计值f y = 300.00 N/mm2受压钢筋面积: A's = 0.00 mm2受压钢筋合力点至截面近边缘的距离: a' = 20.00 mm受压筋: HPB235(Q235), 受压筋抗拉强度设计值f 'y = 210.00 N/mm2混凝土: C20轴心抗压强度设计值f c = 9.6 N/mm2轴心抗拉强度设计值f t = 1.10 N/mm2轴心抗拉强度标准值f tk = 1.54 N/mm24．梁底受拉碳纤维片材参数:材料类型：单向织物高强度Ⅰ级粘贴层数: n f = 1单层厚度: t f = 0.111 mm考虑二次受力, 加固前验算截面上原作用的弯矩标准值: M0k = 210.00 kN·m 5．梁侧受剪碳纤维片材参数:材料类型：单向织物高强度Ⅰ级粘贴层数: n fv = 1单层厚度: t fv = 0.111 mm条带间距: s f = 100.00 mm加固方式: 环形箍及加锚封闭箍荷载形式: 集中荷载(包括集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),集中荷载至支座距离为600.00mm6．箍筋参数:箍筋直径: 8mm箍筋肢数: 1箍筋间距: 150.00mm箍筋: HPB235(Q235), 箍筋抗拉强度设计值: f yv = 210.00 N/mm27．弯起筋参数:弯起筋直径: 6mm弯起筋根数: 0弯起角度: 45二、计算结果1．受弯加固计算：1.1 碳纤维复合材设计计算指标根据材料类型及构件类型查表9.1.6-1得弹性模量设计值: E f = 2.30 ×105 MPa抗拉强度设计设计值: f f = 2300 MPa拉应变设计值: εf = 0.0101.2 受弯构件加固后相对受压区高度ξfb求解：根据混凝土规范公式(7.1.2-5)：εcu = 0.0033 - (f cu,k-50)× 10-5>0.0033 取为0.0033根据混凝土规范公式（7.1.4-1）ξb =β11 + f yE sεcu =0.801 +300.00200000.00×0.00330= 0.55对于一般构件，则ξfb= 0.85ξb=0.85×0.550 = 0.468 1.3 纤维复合材的滞后应变εf0求解：考虑二次受力，εf0按规范公式(9.2.8)计算根据混凝土规范，对矩形截面：ρte = A sA te=As0.5×b×h=1388.000.5 × 250.00 ×550.00=0.020又由于受拉钢筋排数为单排，查规范表9.2.8得：αf = 1.151εf0 = αf M0kE s A s h0=1.151×210.00×106200000.00×1388.00×525.00=0.00171.4 采用碳纤维加固, 达到期望的弯矩值时, 混凝土受压区高度x的求解: ：根据规范公式(9.2.3-1)计算达到期望的弯矩值时混凝土受压区高度x：M = α1f c0bx(h - x2)+f'y0A's0(h-a') - f y0A s0(h-h0)230.00×106=1.00×9.60×250.00×x×(550.00-x/2)+210.00×0.00×(550.00-20.00) -300.00×1388.00×(550.00-525.00)解得x = 230.38mm1.5所需片材宽度根据规范公式(9.2.3-3)ψf = 0.8εcu hx-εcu-εf0εf(9.2.3-3)ψf = 0.8×0.0033×550.00/230.38-0.0033-0.000.01=0.134根据规范公式(9.2.3-2)α1f c0bx = f y0A s0 + ψf f f A fe- f ' y0A's0(9.2.3-2)1.000 ×9.60×250.00×230.38=300.00×1388.00+0.134×2300.00×A fe-210.00×0.00 求得A fe = 441.51mm2采用多层粘贴的纤维织物，根据规范公式（9.2.4-2）k m = 1.16 - n f E f t f308000 = 1.16 -1 × 2.30 × 105 × 0.111308000 = 1.077 > 0.90取K m = 0.90根据规范公式(9.2.4-1),梁底实际所需的碳纤维截面积: A f = A fe / K m= 441.51 / 0.90 =490.57mm2所需片材宽度b f =A fn f t f=490.571×0.111=4419.52mm2．斜截面受剪加固计算:2.1 抗剪材料强度设计值计算根据材料类型及构件类型查表9.1.6-1得抗拉强度设计设计值: f f = 2300.00 MPa取f f= 2300.00 ×0.56 = 1288.00MPa2.2 加固前受剪承载力V b0对于集中荷载λb = ah0=600.00525.00= 1.14 ,λb < 1.5取λb = 1.5加固前受剪承载力根据混凝土规范公式(7.5.5)计算V cs = 1.75λ + 1f t bh0 + f yvA svs h0=1.751.50 + 1× 1.10 × 250.00 × 525.00 + 210.00 ×50.27150.00× 525.00= 138007.63 NV b0 = V cs + 0.8f y A sb sinαs= 138007.63 + 0.8 × 300.00 × 0.00 × sin45° = 138007.63 N2.3 根据期望的抗剪承载力求所需碳纤维片材对梁斜截面承载力的提高值V bf:V bf = V - V b0 = 189.00×103 - 138007.63 = 50992.37 N2.4 所需抗剪碳纤维片材粘贴宽度由于荷载为集中荷载，λ = 1.50加固方式为环形箍及加锚封闭箍查规范表9.3.3可得：ψvb = 0.680根据规范公式(9.3.3-2)V bf=ψvb f f A f h f/s f(9.3.3-2)A f =V bf s fvb f f h f=50992.37×100.000.680×1288.00×550.00 = 10.59mm2b fv =A f2n fv t fv=10.592 × 1 × 0.11= 47.68mm三、结论（以上计算由世纪旗云软件生成。

说明：1、表中计算采用单位，除有说明外，长度宽度均为毫米，面积为平方毫米
2、使用时请不要修改非数据输入部分数据。

绿色部分为可修改数据。

3、计算依据《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS146:200
4、加固计算书按照规范要求，以混凝土受压区高度来判断采用的计算公式
5、梁剪跨比λb，对于集中荷载取a/h0，大于3.0时，取3.0，小于1.5时，取
6、柱剪跨比λc，对于框架柱取Hn/2h0，大于3.0时，取3.0，小于1.0时，取
7、加固形式系数取值：封闭粘贴为1.0，U型粘贴取0.85，侧面粘贴取0.70。

8、有效约束系数，取0.45；轴压比大于0.5且加固时未卸载时取0.36。

9、在判断是否需要考虑二次受力影响时，先输入Mi值，根据结论区的“是
10、工作表保护密码为123
米，面积为平方毫米。

为可修改数据。

程》（CECS146:2003）。

判断采用的计算公式。

3.0，小于1.5时，取1.5。

A为集中荷载作用点到支座边缘的距离。

对于均布荷载取3.0。

3.0，小于1.0时，取1.0。

Hn为框架柱净高度，h0为框架柱截面的有效高度。

5，侧面粘贴取0.70。

卸载时取0.36。

，根据结论区的“是否需要考虑二次受力影响”的判断结果，在梁参数输入区的“考虑二次受力 1否则
布荷载取3.0。

入区的“考虑二次受力 1否则取0”栏中填入相应的数字。