不同截面钢牛腿设计计算(excel)

一、计算资料

上翼缘宽b 500

上翼缘厚tf

16

腹板宽tw 腹板高度h

竖向压力设计值F=504.6KN 柱边与竖向压力距离e=

0.3

m

钢材为Q235-B 焊条为E43焊接形式手工焊焊缝质量三级

6.3

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。作用于牛腿根部的弯炬M 和剪力V

M=F*e=151.38kN.m

V=504.6kN

牛腿根部的净截面积An

22000mm 2

上翼缘板上边缘至截面形心轴处的距离y

172.18形心轴以上面积对形心轴的面积矩S

1654953.19

净截面的惯性矩In

腹板中心距与y的距离a=93.81818182

净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2

3663038.367mm 3

1834425mm 3σ=M/ Wn1=41.33

,满足要求截面形心轴处的剪应力τ

47.29,满足要求

截面腹板上端抵抗矩W ’n3

4038297.245mm 3W’n3=In/(y-tf)=

Wn1=In/y=

Wn2=In/(h+tf-y)=

上翼缘外边的正应力σ

N/mm2<120 N/mm2 τ=VS/(I*n*tw)=N/mm2<120 N/mm2

二、牛腿强度的计算

An=b*tf+tw*h*n=y=(b*tf*0.5*tf+n*h*tw*(tf+0.5*h))/An=

S=b*tf*(y-0.5*tf)+n*(y-tf)*tw*0.5(y-tf)=

(0.5*h+tf-y)= In=b*tf^3/12+b*tf*(y-0.5tf)^2+n*(tw*h^3/12+tw*h*a^2）=

不同截面钢牛腿设计计算

钢牛腿设计计算截面一（T型多腹板）

1、牛腿尺寸（单位：mm ）

2、荷载

3、材料

角焊缝焊角尺寸t(mm)=

腹板下端的正应力

σ

1

σ=M/ Wn2=82.52,满足要求

37.48609645

37.53组合应力

=75.03766125

=181.3625857

=544441872.7mm 4

2901174.31mm 3

1626960.553

σf=M/Wn1=52.17887097,满足要求

腹板下端的正应力σ1

σ1= M/Wn2=93.04 N/mm2

腹板下端的剪应力τ

1

τ=V/（0.7*(hf*lw )=

38.46368452 N/mm 2

18741.24mm

85.41648517N/mm2 <fWf=160N/mm2,满足要求

腹板采用角焊缝，其应力为：

hf*lw=2*b*t+2*n*t*（h-t）=

腹板焊缝在控制点处的强度验算

I=b*t^3/12+b*t*(y+0.5t)^2+b*t^3/12+b*t*(y-tf-0.5t)^2+2*n*(t*(h-t)^3/12+t*(h-t)*a^2

由于牛腿翼缘竖向刚度较差，一般不考虑承担剪力，因此计算时通常假定腹板焊缝承受所有剪力，而弯矩则由全部焊缝承受。

焊缝截面的抗弯惯性矩I

上缘焊缝截面的抵抗矩W1=I/(y+t)=腹板下缘焊缝截面的抵抗矩W2=I/(h+tf-y)=翼缘采用角焊缝，其应力为：

N/mm2 <fWt=185 N/mm2N/mm2<120 N/mm2 N/mm2<120 N/mm2

焊缝截面的型心y坐标

y=(b*t*(-0.5t)+b*t*(0.5t+tf)+(h-t)*t*n*2*(0.5(h-t)+t+tf))/(2*b*t+2*n*(h-t)*t)

N/mm2<120 N/mm2 腹板上缘的正应力σ和切应力τ

σ=M*(y-tf)/I=

N/mm2<120 N/mm2 22

(

)f

στβ+22

3στ+

钢牛腿设计计算截面二(H型)

一、计算资料

牛腿尺寸（单位：mm）

上翼缘宽bf1500上翼缘厚t116腹板宽ts

下翼缘宽bf2500下翼缘厚t216腹板高度hw 荷载

竖向压力设计值F=500kN

柱边与竖向压力距离e=0.3m

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

M=F*e=150.00kN.m

V=500kN

牛腿根部的净截面积An

An=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=23000mm2

上翼缘板中心至截面形心轴处的距离y

y=(ts*hw*0.5*(hw+t1)+bf2*tf2*(hw+0.5*tf1))/An=255.22形心轴以上面积对形心轴的面积矩S

S=(y-0.5*t1)*ts*0.5*(y-0.5*t1)+t1*bf1*y=2469554.2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

=1188062203mm4

净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2

Wn1=In/(y+0.5*t1)=4513615.901mm3

Wn2=In/(hw+t1+0.5*t2-y)=4420160mm3

下翼缘外边的正应力σ

σ=M/ Wn2=33.94N/mm2<215 N/mm2 ,满足要求截面形心轴处的剪应力τ

τ=VS/(Itw)=74.24N/mm2<215 N/mm2 ,满足要求