為什麼圍束對混凝土柱很重要
當軸向荷載將混凝土柱推向破壞時，混凝土會橫向膨脹並最終壓碎。用碳纖維布包裹柱體可產生被動圍束：當核心膨脹時，CFRP套產生環向拉力來抑制該膨脹。結果是產生三軸應力狀態，不僅提高抗壓強度，同樣重要的是提高變形能力。對於抗震加固和承載力提升，增加的韌性往往是主要的設計目標。
ACI 440.2R圍束模型
ACI 440.2R《外部粘貼FRP系統加固混凝土結構設計與施工指南》提供了最廣泛使用的圍束模型。對於圓形柱，核心的圍束抗壓強度為：
f'cc = f'co + 3.3 . ka . f'l
其中f'co是無圍束混凝土強度，ka是形狀/效率係數（良好圍束的圓形截面為1.0），f'l是CFRP套提供的有效側向圍束壓力。側向壓力為：
f'l = 2 . n . tf . Efu . efe / D
這裡n是碳纖維層數，tf是每層名義厚度，Efu是纖維彈性模量，efe是纖維的有效設計應變，D是柱直徑。重新整理求解所需層數得：
n = (f'l . D) / (2 . tf . Efu . efe)
關鍵在於選擇efe。ACI 440.2R限制有效應變以防止套筒斷裂，並考慮纖維與膨脹核心之間的應變滯後。對於圓形柱的強度設計，efe通常限制為0.004。
逐步計算：一個工作範例
假設一根直徑500 mm的圓形柱，f'co = 30 MPa，需提升至f'cc = 42 MPa。我們選用FidStrong FSC-300A碳纖維布（PAN基，T700，300 g/m2），每層名義厚度tf = 0.167 mm，彈性模量Efu = 230 GPa，抗拉強度至少3400 MPa。
- 所需側向壓力。 由f'cc = f'co + 3.3 . ka . f'l，ka = 1.0：f'l = (42 - 30) / 3.3 = 3.64 MPa。
- 有效應變。 根據ACI 440.2R強度設計，使用efe = 0.004。
- 求解層數。 n = (3.64 . 500) / (2 . 0.167 . 230000 . 0.004) = 1820 / 307.3，約為5.9。向上取整為6層。
- 驗證套筒比。 6層時提供的f'l = 2 . 6 . 0.167 . 230000 . 0.004 / 500 = 3.69 MPa，得到f'cc約42.2 MPa。設計通過。
對於僅需韌性目標（無需強度提升），ACI 440.2R允許使用更高的efe和更少的層數，因為套筒僅需在大應變時發揮作用。在最終確定n之前，務必確認哪個極限狀態起控制作用。
矩形柱與形狀係數
方形或矩形柱的圍束效率遠低於圓形柱，因為套筒在角部拱起，沿平面留下圍束不良的區域。ACI 440.2R通過效率係數ka和kb（均小於1.0）來考慮，這取決於角部半徑rc和截面尺寸。實務上，矩形截面需要至少25 mm的角部半徑（通過打磨或砂漿修整實現），且為達到相同的強度提升，通常需要比等面積圓形柱多30-60%的材料。對於非常細長或尖銳的矩形截面，可考慮改用FRCM或鋼套筒。
材料選擇與安裝
圍束包裹使用單向纖維布，纖維方向垂直於柱軸（0度環向方向）。FSC-300A（300 g/m2，A級，T700）是柱體的主力等級；FSC-200C（200 g/m2，C級，T300）適用於較輕的韌性提升。每層用結構環氧樹脂浸漬——FSE 322浸漬粘合劑（Tg至少60°C），在FSE 302環氧底漆上採用濕鋪法施工。在搭接處提供至少100 mm的纖維搭接以防止剝離，並保持混凝土表面乾燥且在固化期間溫度高於10°C。
常見問題
層數有上限嗎？
ACI 440.2R沒有設定硬性上限，但超過約6-8層後，強度增益邊際遞減且脫層風險增加。如果六層無法達到目標，應重新審視截面幾何形狀或將圍束與截面擴大結合使用。
圍束能提高彎曲承載力嗎？
不能直接提高。環向套筒抵抗軸向和剪切膨脹；它增加韌性和軸向強度。為提高彎曲承載力，需添加縱向CFRP板或沿柱軸方向的纖維布。
應使用什麼有效應變？
根據ACI 440.2R，對於圓形柱的強度設計，使用efe = 0.004。對於基於韌性的抗震設計，應遵循規範抗震章節中更高的應變限制，並始終檢查纖維伸長率極限（FSC纖維布為1.7-1.8%）。