牛腿的设计ppt培训资料
牛腿
第六章 牛腿设计一 截面尺寸验算牛腿的宽度与排架柱同宽，即b=400mm ；c≥70mm ，可取c=100mm,牛腿的长度应满足起重机梁的搁置要求，牛腿初选高度600mm ，腿外边缘高度1h =200mm ，牛腿截面尺寸如图6.1图6.1 牛腿截面尺寸牛腿高度应满足斜截面抗裂度要求：00hk /5.05.0-1h a bh f F F F tk vk vk +≤）（β式中 hk F ——作用于牛腿顶部的水平力标准值，这里取纵向水平刹车力136.8KNvk F ——作用于牛腿顶部的竖向力标准值 kN G D F k vk 402337654max =+=+=β——裂缝控制系数，水电站厂房立柱牛腿，取β=0.65a ——竖向力作用点至下柱边缘的距离a=（750-800+20）mm=-30mm < 0， 取a=00h ——牛腿截面有效高度，mm a h h s 565356000=-=-= b ——牛腿宽度，b=400mmtk f ——混凝土抗拉强度标准值，C25混凝土，2/78.1mm N f tk =hk /5.05.0-1h a bh f F F tk vk +）（βkN F KN vs 40298.4335.056540078.1)4028.1365.01(65.0=>=⨯⨯-⨯= 二 纵向钢筋作用于牛腿顶部的竖向荷载kN G D F k v 8.5493374.1652.14.12.14max =⨯+⨯=+= 因为2.0/00≤≤h a所以2300531)065.1(30056540027.1108.549)/365.1(mm h a f bh f F A y t V sh =-⨯⨯⨯-⨯=--≥ 选用512（2565mm A s =）%2.0%25.0565400565min =>=⨯==ρρA A S ，故满足最小配筋率要求。
三 水平箍筋箍筋按构造选配，牛腿上部 20h /3 范围内水平箍筋 的总截面面积不应小于承受 F v 的受拉纵筋总面积的二分之一，选用φ8@100则225.28228.3013.506mm A mm A S K =>=⨯=，满足要求。
钢牛腿设计
钢牛腿设计
一、钢结构部分设计软件（工字型截面和钢牛腿受力计算）
二、牛腿荷载值计算（竖向压力计算值KN）
1、吊车（大车自重）/2＝t
2、吊车（小车自重）x1＝t
3、吊车最大起重量x1= t
4、吊车梁及梁上附件：
每延长m重量x最大榀间距＝t
5、轨道重量：
每延长m重量x最大榀间距＝t
以上5项相加之和x1.4系数/0.098t = (竖向压力值)KN
三、牛腿几何尺寸确定原则：
1、牛腿翼缘板，宽度和厚度：
取相邻两钢柱的翼缘板较小的宽度和厚度数值。
2、牛腿腹板厚度：
取相邻两钢柱的腹板较小的厚度数值。
3、牛腿竖向劲板和柱横向加劲板的厚度和宽度：
厚度取牛腿翼缘板厚，宽度取（牛腿宽－牛腿腹板厚度）/2
四、钢牛腿受力计算界面
1、牛腿信息输入：写入翼缘板宽度，厚度
腹板宽度，厚度
腹板高度可以假定一个数值。
2、荷载：
1）填入计算好的竖向压力设计值（）KN
20.65m.
3、
出现判断情况界面
4、调整腹板高度达到经济，安全合理的数值。
牛腿柱结构设计及配筋资料讲解
牛腿设计350KN0.81500mm2000mm1800mm800mmC25fc=11.9ftk= 1.78ft= 1.270.00228.01121425.205选用5根直径22面积为Asv ＝ As / 2 =950.3318a/ho=0.857143Asw ＝ As / 2 ＝950.33182343.075390.5124838至基本的构造规定:牛腿的端部高度 h1≥ h/3，且不小于200mm竖向力设计值Fv=水平拉力设计值Fh=裂缝控制系数β=牛腿宽度b=牛腿底面斜角α≤45 牛腿外边缘与吊车梁外边的距离不宜小于70mm 作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值Fvk=作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力值Fhk=混凝土强度等级钢筋抗拉强度设计值fy ＝ 300N/mm 纵筋合力点至近边距离as=竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离a=下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度c=牛腿与下柱交接处的垂直截面高度h=牛腿的外边缘高度h1=纵向受力钢筋的总截面面积按混凝土规范式 10.8.2 计算As ≥ 1.2*（Fv * a / 0.85 / fy / ho + 1.2 * Fh / fy ）=箍筋的直径宜为 6～12mm ，间距宜为 100～150mm ，且在上部 2ho / 3 ＝范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一最小配筋率ρmin=Max{0.20%, 0.45ft/fy}=牛腿顶面受压面的面积要求横向受压长度必须≥牛腿的配筋计算当 a / ho ≥ 0.3 时，宜设置弯起钢筋集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的长度l ＝弯起钢筋宜位于牛腿上部 l/6 至 l/210.7立柱独立牛腿10.7.1立柱上的牛腿(当a ≤h 0时)的截面尺寸，应符合下列要求：(1)牛腿的裂缝控制应满足：式中F vs ———由荷载标准值按荷载效应短期组合计算作用于牛腿顶部的竖向值;F hs ———由荷载标准值按荷载效应短期组合计算作用于牛腿顶部的水平拉力β———裂缝控制系数，对水电站厂房立柱的牛腿，取β＝0.70;对承受静荷载β———裂缝控制系数，对水电站厂房立柱的牛腿，取β＝0.70;对承受静荷载用的牛腿，取β＝0.80;a———竖向力作用点至下柱边缘的水平距离，应考虑安装偏差20mm;竖向力用点位于下柱截面以内时，取a＝0;b———牛腿宽度;h0———牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度;取h0＝h1－a s＋ctanα，在此h、a、c及α的意义见图10.7.1，当α＞45°时，取α＝45°。
牛腿的设计课件
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柱的吊装验算
柱在其自重作用 下为受弯构件，其计 算简图和弯矩图如图 所示，一般取上柱柱 底、牛腿根部和下柱 跨中三个控制截面。
柱的吊装方式及计算简图
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经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：
Fvs
10.5FFbvss
ftkbh0 0.5 a
h0
式中Fvk、Fhk——分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖
向力和水平拉力值；
β——裂缝控制系数；
a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离
b——牛腿宽度； h0——牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。
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牛腿设计
牛腿尺寸及配筋
为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的局部受压破坏，垫板下的局
部压应力应满足
c
Fvk A
0.75fc
式中：A为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。
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牛腿设计
（3）纵向受力钢筋计算与构造 计算简图：试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受 力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜向 受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述。
在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁 和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为。
牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同 分为两类：
a h 0 ，按悬臂梁进行设计； a h 0 短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。
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牛腿设计
（1）牛腿的受力特点及破坏形态
牛腿的计算简图
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牛腿结构设计
牛腿设计 NIUT-1（工程名称：****工程）执行规范：混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）===================================================================1 设计资料：1.1 已知条件：混凝土强度等级：C25, f tk=1.78N/mm2, f c=11.90N/mm2纵筋级别： HRB400, f y=360N/mm2箍筋级别: HPB235, f y=210N/mm2弯筋级别: HRB400, f y=360N/mm2牛腿类型:_双牛腿牛腿尺寸: b=400mm h=800mm h1=270mm c=600mm上柱宽度: H2=600mm 下柱宽度: H1=600mm牛腿顶部竖向力值: F1vk=437.04kN F2vk=437.04kNF1v=590.00kN F2v=590.00kNa1=250.00mm a2=250.00mm牛腿顶部水平力值: F1hk=20.74kN F2hk=20.74kNF1h=28.00kN F2h=28.00kN1.2 计算要求：1.斜截面抗裂验算2.正截面抗弯计算3.水平箍筋/弯起钢筋面积计算2 计算过程2.1 斜截面抗裂验算=509.83kN F vk437.04kN>=满足要求！2.2 正截面抗弯计算纵筋计算配筋量:纵筋实配: 4E20 A s=1257mm2(ρ=0.41%)>729mm2满足要求.2.3 水平箍筋/弯起钢筋面积计算水平箍筋面积计算计算箍筋用量(牛腿上部2/3h0范围): 取承受竖向力的受拉钢筋截面积一半318mm2.箍筋实配: d8@150牛腿上部2/3h0范围内: A sh=402mm2>318mm2满足要求.弯起钢筋面积计算计算弯筋用量: 取承受竖向力的受拉钢筋截面积一半318mm2.弯筋实配: 2E20A sb=628mm2(ρ=0.21%)>318mm2满足要求.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1:30实际配筋简图。
牛腿设计
图 35 加劲肋示意图
截面类型属 b 类截面,查表得 满足要求。
满足要求。
3、5 焊缝验算 ,腹板上竖向焊缝得有效面积为:
焊缝最外边缘得截面模量为: 翼缘与腹板连接处得截面模量为:
在弯矩作用下角焊缝最大应力为:
3、6 加劲肋设计
图 34 焊缝计算简图
取加劲肋。 外伸长度为,且宜大于,故取为; 宽度,故取宽度为。 布置如左图: 3、7 稳定性验算
A=(90+90)×6＋(100×2＋6)×8=27、28
图 31 牛腿根部支座反力影响线示意
根据吊车梁设计,吊车梁截面面积,Q235 钢得密度为,吊车梁自重,轨道自重, 由吊车最大轮压引起得支座反力标准值为:
。
则牛腿根部承受剪力为:
3、2 截面选择 牛腿选用 力作用点处截面为
=36、04KN
牛腿剖面示意图
3、3 截面特性
牛腿根部截面:
A=300×10×2+(45020)×6
第三章 牛腿设计
3、1 设计资料 厂房跨度,柱间距为,吊车荷载,轮 距,行车宽度,最大轮压 P=85KN, 偏心距,外伸长,牛腿型号,材料 Q235,截面高,截面宽,翼缘厚,腹 板厚,力得作用点处截面为。焊条 采用 E43 系列,手工焊。连接焊缝 采用沿周边围焊,转角处连续施焊, 没有起弧落弧所引起得焊口缺焊, 且假定剪孔仅由牛腿腹板焊缝承 图 受,并对工字型翼缘端部绕转部分 焊缝忽略不计。
=55
、
80
S=300×10×220
＋
6×215×215/2=798 、
68
3、4 强度验算
3、4、1 抗弯强度
M x Wx
36.04106 1.05 822.02 103
牛腿设计
大跨度钢筋混凝土箱梁梁端牛腿设计一、基本资料牛腿尺寸见附图所示。
荷载：汽车荷载：公路I 级，荷载组合＝1.2恒载＋1.4汽车荷载挂梁为13m 跨实心板，80cm 板厚，10cm 桥面铺装桥面全宽：8.0m （双车道），牛腿用30＃砼（C30），II 级钢筋，四氟板式橡胶支座，05.0=μ 二、设计计算内容牛腿截面强度验算：计算支座外力R 和H 恒载为：()kN R 8.579231.0813258.081341=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=恒 汽车荷载为： ()()kN R 086.40021315.10112122.11124.01q m y P m 1k i k k k =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+=Ω++=∑ξμ）（汽车则荷载组合为：kN R R R 88.1255086.4004.18.5792.14.12.1=⨯⨯+⨯=+=汽车恒组合 支座摩阻力为：kN R R 79.6288.125505.005.0=⨯=⨯=组合摩汽车制动力为：kN l q P R k k 85.34%10)(1=⨯+=kN R 5.8221652== kN R 5.82=∴制取综上所述：支座外力R ＝1255.88kN ，H ＝82.5kN（一） 竖截面I-I 的验算作用于竖截面I-I 的内力为：kN H N 5.820===ϑkNR Q 88.12550===ϑm kN h H M ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯=++==70.40705.0265.05.823.088.1255)2(Re 0εϑ 1. 按偏心受拉构件验算截面根据题意，知截面尺寸为mm b 8253002/350350'=++=，h ＝650mm ，计算纵向力kN N j 5.82=，弯矩m kN M j ⋅=70.407，mPa R a 5.17=，mPa R R g g 340'==，取a=a ’=40mm, 则偏心距为：mm a h mm N M e j j28540265024942105.821070.407360=-=->=⨯⨯== 属于大偏心受拉的情况。
钢牛腿设计
钢牛腿设计一、计算资料牛腿尺寸（单位：mm）上翼缘宽bf1400上翼缘厚t120腹板宽ts14下翼缘宽bf2400下翼缘厚t220腹板高度hw660荷载竖向压力设计值F=950kN柱边与竖向压力距离e=0.5m材料钢材为Q235-B焊条为E43焊接形式手工焊焊缝质量三级角焊缝焊角尺寸hf(mm)=10牛腿翼缘和柱的连接采用对接焊缝（坡口焊）连接，腹板和柱的连接采用角焊缝连接。
二、牛腿强度的计算作用于牛腿根部的弯炬M和剪力VM=F*e=475.00kN.mV=950kN牛腿根部的净截面积AnAn=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=25240mm2上翼缘板中心至截面形心轴处的距离yy=(ts*hw*0.5*(hw+t1)+bf2*tf2*(hw+0.5*tf1))/An=336.83mm形心轴以上面积对形心轴的面积矩SS=(y-0.5*t1)*ts*0.5*(y-0.5*t1)+t1*bf1*y=3442370.3mm3净截面的惯性矩In腹板中心距与y的距离a=(0.5*hw+0.5*t1-y)In=t1*bf1*y*y+t2*bf2*y*y+ts*hw*hw*hw/12+ts*hw*a*a=2150780621mm4净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2Wn1=In/(y+0.5*t1)=6201245.5mm3Wn2=In/(hw+t1+0.5*t2-y)=6089938mm3下翼缘外边的正应力σσ=M/ Wn2=78.00N/mm2<215 N/mm2，满足要求截面形心轴处的剪应力ττ=VS/(Itw)=108.61N/mm2<125 N/mm2，满足要求截面腹板下端抵抗矩W’n2W’n2=In/(hw+0.5*t1-y)=6455513.4mm3下翼缘对形心轴的面积矩S1S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2-y)=2745357mm3腹板下端的正应力σ1σ1= M/W’n2=73.58 N/mm2腹板下端的剪应力τ1τ=VS1/(It w)=86.62 N/mm2腹板下端的折算应力√(σ12+3τ12)=167.10N/mm2<1.1*215 N/mm2三、 牛腿与柱的连接焊缝计算：由于牛腿翼缘竖向刚度较差，一般不考虑承担剪力。
牛腿构造特点和计算
5.3 牛腿构造特点和计算5.3.1 牛腿构造特点悬臂体系的挂梁与悬臂间必然出现搁置构造，通常就将悬臂端和挂梁端的局部构造称为牛腿。
牛腿的作用是衔接悬臂梁与挂梁，并传递来自挂梁的荷载。
在这里由于梁的相互搭接，中间还要设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力，因此牛腿高度已削弱至不到梁高的一半，却又要传递较大的竖直和水平反力，这就使它成为上部结构中的薄弱部位，设计中应对此处的构造予以足够的重视。
通常要注意以下几点。
⑴悬臂梁与挂梁的腹板宜一一对应，使受力明确，缩短传力路线；接近牛腿部位的腹板应适当加厚，加厚区段的长度不应小于梁高；⑵设置端横梁加强，端横梁的宽度应将牛腿包含在内，形成整体；⑶牛腿的凹角线形应和缓，避免尖锐转角，以减缓主拉应力的过分集中；⑷牛腿处的支座高度应尽量减小，如采用橡胶支座；⑸按设计计算要求配置密集的钢筋，钢筋布置应与主拉应力的方向协调一致，以防止混凝土开裂。
5.3.2牛腿计算牛腿计算包括三部分：牛腿端横梁计算、腹板部位牛腿计算及非腹板部位牛腿计算。
下面分别介绍有关内容。
1．牛腿端横梁计算1）对于挂梁的肋数与悬臂梁梁肋（腹板）片数相同且相互对齐时，各根挂梁的反力可以直接传给悬臂梁承受，此时悬臂端部设置的端横梁只起横向分布荷载的作用，本身不承受引起弯曲的局部荷载，可采用第四章有关横隔梁计算方法进行计算。
2）当挂梁的肋数多于悬臂梁梁肋（或腹板）片数或两者未对齐设置时，牛腿端横梁传递挂梁的支点反力，如图5.5所示。
在此情况下，端横梁作为一根L 形截面的横向连续梁进行设计，承受的荷载有：端横梁自重、挂梁恒载1q g 及活载（汽车P 、人群）等（见图5.6）。
2q图5.5 悬臂端横梁的受力图图5.6 端横隔梁荷载作用图示2．腹板部位牛腿1）牛腿的截面内力图5.7所示为挂梁牛腿的受力图式（悬臂端牛腿的受力情况相同），由于梁高在牛腿根部处突然缩小，必然在内角点a 附近引起应力集中，因此牛腿就可能从a 点开始沿某一截面开始破损。
牛腿资料讲解
牛腿牛腿设计(NIUT-1)执行规范:《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335; Q - HRBF400; R - HRBF500-----------------------------------------------------------------------1 设计资料：1.1 已知条件：混凝土强度等级：C30, ftk =2.01N/mm2, fc=14.30N/mm2纵筋级别： HRB400, fy=360N/mm2箍筋级别: HRB400, fy=360N/mm2弯筋级别: HRB400, fy=360N/mm2牛腿类型: 单牛腿牛腿尺寸: b=800mm h=438mm h1=250mm c=500mm上柱宽度: H2=400mm 下柱宽度: H1=400mm牛腿顶部竖向力值: Fvk =44.00kN, Fv=59.40kN, a=295mm;牛腿顶部水平力值: Fhk =0.00kN, Fh=0.00kN;垫板尺寸(长×宽): 500×800mm2 1.2 计算要求：1.斜截面抗裂验算2.局部受压验算3.正截面抗弯计算4.水平箍筋/弯起钢筋面积计算2 计算过程满足要求！2.2 局部受压验算Fvk /A=0.11N/mm2<0.75fc=10.73N/mm2满足要求.(A为垫板面积)2.3 正截面抗弯计算取As1=ρmin ·b·h=637mmAs=AS1+AS2=ρmin·b·h+1.2Fh/fy=637mm2纵筋实配: 8E12 As =905mm2(ρ=0.28%)>637mm2满足要求.(=412.49<min2.4 水平箍筋/弯起钢筋面积计算水平箍筋面积计算计算箍筋用量(牛腿上部2/3h范围): 取承受竖向力的受拉钢筋截面积一半319mm2.箍筋实配: E12@200牛腿上部2/3h0范围内: Ash=452mm2>319mm2满足要求.弯起钢筋面积计算计算弯筋用量: 取承受竖向力的受拉钢筋截面积一半319mm2.弯筋实配: 4E12Asb=452mm2(ρ=0.14%)>319mm2满足要求.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------计算钢筋面积简图1:30实际配筋简图1:30---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------设计荷载及尺寸简图。
钢牛腿设计
钢牛腿设计一、计算资料牛腿尺寸（单位：mm）上翼缘宽bf1400上翼缘厚t20腹板宽ts14下翼缘宽bf2400下翼缘厚t20腹板高度hw660荷载竖向压力设计值F=950柱边与竖向压力距离0.5m材料钢材为Q235-B焊条为E43焊接形式手工焊焊缝质量三级角焊缝焊角尺寸hf(m10牛腿翼缘和柱的连接采用对接焊缝（坡口焊）二、牛腿强度的计算作用于牛腿根部的弯炬M和剪力VM=F*e=475.00kN.mV=950kN牛腿根部的净截面积AnAn=bf1*t1+bf2*t2+t25240mm2上翼缘板中心至截面形心轴处的距离yy=(ts*hw*0.5*(hw+t1)+bf2*tf2*(hw+0.5*tf336.83mm形心轴以上面积对形心轴的面积矩SS=(y-0.5*t1)*ts*0.5*(y-0.5*t1)+t1*bf1*y3442370mm3净截面的惯性矩In(0.5*hw+0.5*t1-y)腹板中心距与y的距离In=t1*bf1*y*y+t2*bf2*y*y+ts*hw*hw*hw/12+ts*hw*a*a =2.15E+09mm4净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2Wn1=In/(y+0.5*t1)=6E+06mm3Wn2=In/(hw+t1+0.5*######mm3下翼缘外边的正应力σσ=M/ Wn2=78.00N/mm2<215 N/mm2 ,满足要求截面形心轴处的剪应力τ108.61N/mm2<215 N/mm2 ,满足要求τ=VS/(Itw)截面腹板下端抵抗矩W’n2W’n2=In/(hw+0.5*t6E+06mm3下翼缘对形心轴的面积矩S1S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2745356.577mm3腹板下端的正应力σ1σ1= M/W’n73.58 N/mm2腹板下端的剪应力τ1τ=VS1/(Itw86.62 N/mm2腹板下端的折算应力√(σ12+3τ12)=######N/mm2<1.1*215 N/mm2 ,满足要求三、 牛腿与柱的连接焊缝计算：由于牛腿翼缘竖向刚度较差，一般不考虑承担剪力。
牛腿设计教案资料
第三章 牛腿设计3.1 设计资料厂房跨度mm S 21000=，柱间距为mm B 6000=，吊车荷载t 5，轮距mm K 3550=，行车宽度mm B 4650=，最大轮压P=85KN ，偏心距mm e 350=，外伸长mm d 200=,牛腿型号106200200)-504BH(⨯⨯⨯，材料Q235，截面高mm h 450=,截面宽mm b 300=,翼缘厚mm h f 10=，腹板厚mm t w 6=，力的作用点处截面为10620000B H3 ⨯⨯⨯。
焊条采用E43系列，手工焊。
连接焊缝采用沿周边围焊，转角处连续施焊，没有起弧落弧所引起的焊口缺焊，且假定剪孔仅由牛腿腹板焊缝承受，并对工字型翼缘端部绕转部分焊缝忽略不计。
根据吊车梁设计，吊车梁截面面积2136A cm =，Q235钢的密度为3/7850m kg ，吊车梁自重m N /6.1067101361078504=⨯⨯⨯-，轨道自重m KN /430，由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为： KN D m k 82.4123.02.80.01.4105.33in .=+++⨯=）（KN D k 1.20923.02.80.01.41085max .=+++⨯=）（。
则牛腿根部承受剪力为：KN V 97.102851010)4306.1067(2.13=+⨯⨯+⨯=- 3.2 截面选择 牛腿选用106200)200450BH(⨯⨯⨯-力作用点处截面为106200B H 300⨯⨯⨯=36.04KN图3-1 牛腿根部支座反力影响线示意图牛腿剖面示意图3.3 截面特性牛腿根部截面：A=300×10×2+(450-20)×6=55.80S=300×10×220＋6×215×215/2=798.683.4 强度验算3.4.1 抗弯强度2236x/215/75.411002.82205.11036.04WmmNfmmNMx=<=⨯⨯⨯=⋅=γσ3.4.2 抗剪强度3.4.3 腹板计算高度边缘处折算应力9.4121024501035.184951036.04461=⨯-⨯⨯⨯==yIMnxσ2/mmN24.6161035.184951066010102.97433=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=w x t I S V τ2/mm Nσ和τ的最不利组合出现在腹板边缘，因此，验算公式为：=满足要求。
12.3.3单厂牛腿解析
Fv a as Fh As 1 f y h0 h0 f y
h0
近似取内力臂系数 0.85
as h0 0.2
Fv a Fh As 1.2 0.85 f y h0 fy
， ∴
设计时注意：当a≤0.3 h0 时，取a=0.3 h0 ；
1. 试验结果 （1）弹性阶段的应力分布
用a=0.5 h0 环氧树脂牛腿模型测得的牛 腿主应力轨迹线如图； 横向实线表示主拉应力，竖向虚线表示 主压应力。 试验表明：在竖向荷载作用下，主拉应 力沿牛腿顶面附近呈水平走向，且分布 均匀。 在牛腿顶面和上柱交界处有拉应力集中 发生； 主压应力则主要在加载板和牛腿根部的 连线带状区域分布。
（6）牛腿在竖向力和水平拉力同时作用下 试验还表明：当牛腿在竖向力和水平拉力同时作 用下，除相应开裂荷载、破坏荷载有所降低外， 对破坏形态无明显影响。
Fh
2.牛腿设计
牛腿设计包括： 确定牛腿截面尺寸，防止斜裂缝 出现或控制斜裂缝不过宽； 承载力计算，确定纵筋数量； 加载板局部受压验算，防止板下 混凝土局部受压破坏； 构造设计。
Fv a 当 Fh =0时; As Fv = 0.85 f y
Fv —作用在牛腿顶部的竖向力设计值； 式中：
Fh—作用在牛腿顶部的水平拉力设计值；
（3）牛腿构造要求
①纵筋：
沿牛腿顶部配置的纵向钢筋，采用HRB335和HRB400钢筋，不 得兼做弯筋。承受竖向力所需的纵筋的配筋率，按牛腿有效截 面计算不小于0.2%及0.45 f t f y，也不大于0.6%，钢筋不少于4 根，直径不小于12mm。 全部纵筋锚固：一端沿牛腿外边缘向下伸入下柱内，另一端则 从上柱内边算起，当采用直线锚固时，应满足受拉钢筋的锚固 长度 l a 的规定；当直线长度不足时，可采用带90°弯折
牛腿计算ppt课件
二、牛腿截面尺寸的确定（13.8.1 条）
（1）牛腿的宽度与柱的宽度相同，牛腿的高度可根据 裂缝控制要求确定。
一般是先假定牛腿高度h ，然后按下式进行验算：
Fvk
1
0.5
Fhk Fvk
f tk bh0 0.5 a h0
Fvk——按荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的竖向力； Fhk——按荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的水平力； β ——裂缝控制系数，水电站厂房立柱的牛腿，0.70 ；
As
d
Fva 0.85 fyh0
1.2
Fh fy
12
（3）纵向受力钢筋宜采用HRB335、HRB400和 HRB500钢筋。 （4） 纵向受力钢筋不应下弯兼作弯起钢筋。
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（5）承受竖向力所需的受拉钢筋的配筋率不应小 于0.2％，也不宜大于0.6％，且根数不宜少于4根， 直径不应小于12mm。 （6）注意钢 筋锚固 、切 断位置要求。
其他牛腿，0.80 。
8
（2）牛腿外形尺寸还应满足以下要求： 牛腿外边缘高度h1>h/3，且不应小于200mm。 吊车梁外边缘至牛腿外缘的距离不应小于
100mm。
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（3）牛腿顶面在竖向力设计值Fv作用下，局部受 压应力不应超过0.90fc，否则应采取加大受压面积， 提高混凝土强度等级或配置钢筋网片等有效措施。
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三、牛腿的配筋计算与构造 牛腿的破坏形态有两种，两种配筋方法也有两
种。 1、剪跨比 a/h0＞0.2（13.8.2 条） （1）这种破坏在斜裂缝出现后，牛腿可近似看作 是以纵筋为水平拉杆，以混凝土为斜压杆的三角 形桁架。
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（2）纵向受力钢筋由两部分组成： 承受竖向力Fv 所需的受拉钢筋 承受水平拉力 Fh 所需的锚筋
【营造学堂】中式古建设计-牛腿
【营造学堂】中式古建设计-牛腿古代建筑构件研究，牛腿和雀替都是汉族古建筑中雕画装饰的重点。
牛腿是外挑结构，比如自己家造房子时，为了支撑外挑阳台而在阳台底下增设的悬挑短梁就是牛腿。
还有厂房中，柱身上为了搁置吊车梁等而设置的外挑物就是牛腿。
牛腿图案多样，多饱含主人较好的寓意。
在中国汉族古建筑中，牛腿和雀替是相似的构件但又不完全相同。
雀替是指位于柱与横梁之间的撑木，它既可以起到传承力的作用，又可以起到装饰的作用。
相当于现代建筑中混凝土加腋梁中的加腋部份。
牛腿有的地方又叫“马腿”，也是指从柱中伸出的一段短木，它一般只起装饰的作用而不起传承力的作用。
但在有些地方和有些资料中，牛腿和雀替两者是混称的。
牛腿和雀替都是汉族古建筑中雕画装饰的重点。
到了清代晚期，没有了清中期的饱满、圆润，作品整体给人以生硬感，缺少动态，强调细密，突出匠气，缺乏文气。
东阳木雕受西方绘画艺术影响，在构图上反应出布局的灵活性、设计的多变性，场景比例逼真，题材的多样性，风格不拘泥于形式，人物讲究苗条美，动植物比例逼真，在整幅画面中大胆采用留白的手法来显示主次，以人物坐骑为题材的牛腿开始流行。
建筑结构也有所改变，骑门梁下的雀替被各种式样的小牛腿取代。
东阳木雕的常用技法有浮雕、镂空雕、圆雕、透雕、锦地雕，阴雕，线刻。
其中浮雕特点是点面结合，以刀代笔，轮廓线清晰明快，历经多年后，由于线条中残留的桐油或粉尘颜色变黑，使得雕刻主题轮廓更加准确，具有非常好的观赏效果。
浅浮雕在明代木雕应用很少，清中期后开始流行。
镂空雕也称凿雕，其展现画面的透视性，题材的生动性。
明末清初应用广泛，到了清中期技法已经表现的相当成熟；圆雕它表现出事物的立体性，技法相对悠久；透雕，通常具有相同图案排列的程式性，有容易开裂的缺点；锦地雕，是一件耐心费神的工艺，在画面地子里雕饰出细小而非常规矩的锦纹、万字纹等程式化图案；阴雕，相对于前面技法都省工，通常用于大的飘逸线条和书法作品；线刻用于外轮廓和点缀纹饰。
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Fvs
10.5
Fbs Fvs
ftkbh0 0.5 a
h0
式中Fvk、Fhk——分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖
向力和水平拉力值；
β——裂缝控制系数；
a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离
b——牛腿宽度； h0——牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。
牛腿设计
牛腿尺寸及配筋
为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的局部受压破坏，垫板下的局
部压应力应满足
c
Fvk A
0.75fc
式中：A为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。
牛腿设计
（3）纵向受力钢筋计算与构造 计算简图：试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受 力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜向 受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述。
当荷载达到极限荷载的40%~60%时，在加载垫板内侧附近出现一条 斜裂缝，其方向大体与主压应力轨迹线平行。
牛腿设计
破坏阶段 ：随a/h0值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态： 弯压破坏 斜压破坏 剪切破坏
牛腿的破坏形态
牛腿设计
（2）牛腿截面尺寸的确定 牛腿的截面宽度与柱宽相同。 牛腿截面尺寸通常以不出现斜裂缝作为控制条件。设计时以下列
力计算，只需按下述构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。
水平箍筋的直径应取6-12mm，间距100-150mm，且在上部2h0/3范围内
的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2。
当牛腿的剪跨比a/h0≥0.3时，宜设置弯起钢筋。
纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。 弯起钢筋的锚固同纵向受力钢筋。
柱的吊装验算
柱在其自重作用 下为受弯构件，其计 算简图和弯矩图如图 所示，一般取上柱柱 底、牛腿根部和下柱 跨中三个控制截面。
柱的吊装方式及计算简图
牛腿的计算简图
牛腿设计
纵向受力钢筋计算 ：在竖向力设计值Fv和水平拉力设计值Fh共同作 用下，通过对 A 点取力矩平衡可得：
F v a F h sh 0 a s fy A ssh 0
近似取 s 0.85 ，sh0as/sh01.2，则由上式可得纵向受力钢筋
总截面面积As为
As
Fva 0.85fyh0
牛腿设计
在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁 和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为牛腿。
牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同 分为两类：
a h 0 时为长牛腿，按悬臂梁进行设计； a h 0 时为短牛腿 ，是一个变截面短悬臂深梁。
牛腿设计
（1）牛腿的受力特点及破坏形态 试验研究表明，从加载至破坏，牛腿大体经历弹性、裂缝出现与开展和
1.2Fh fy
式中 Fv、Fh——分别为作用在牛腿顶部的竖向力设计值和水平拉力设计值； a——意义同前，当a<0.3h0时，取a=0.3h0； fy——为纵向受拉钢筋强度设计值。
牛腿设计
构造要求 ：
牛腿配筋构造
牛腿设计
（4）水平箍筋及弯起钢筋 在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受剪承载
最后破坏三个阶段。 弹性阶段 ： 通过 a/h0 0.5 环 氧树脂牛腿模型的 光弹试验，得到了 主应力迹线。
牛腿的应力状态
牛腿设计
裂缝出现与开展阶段 ：
试验表明，当荷载达到极限荷载的20%~40%时，由于上柱根部与 牛腿交界处的主拉应力集中现象，在该处首先出现自上而下的竖向裂 缝，裂缝细小且开展较慢，对牛腿Байду номын сангаас受力性能影响不大；