钢结构钢牛腿设计计算表格

钢牛
腿设计
一、计算
资料
牛腿尺寸
（单位：
mm）
荷载
竖向压力设计
值F=80kN
柱边与竖向压
力距离e=0.5m 材料钢材为Q345-B
焊条为E50
焊接形式手工焊
焊缝质量三级
角焊缝焊角尺
寸hf(mm)=6
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V
M=F*e=40.00kN.m
V=F=80kN
牛腿根部
的净截面
积An
An=bf1*t1+bf2
*t2+tw*hw=6208mm2
上翼缘板
中心至截
面形心轴
处的距离
y
y=(tw*hw*0.5*
(hw+t1)+bf2*tf
2*(hw+0.5*t1+
0.5*t2))/An=143.00mm 形心轴以
上面积对
形心轴的
面积矩S
S=(y-
0.5*t1)*tw*0.5
*(y-
0.5*t1)+t1*bf1
*y=362176mm3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)=0mm
In=(bf1*t
1^3)/12+t
1*bf1*y^
2+(bf2*t2
^3)/12+t2
*bf2*(hw
+0.5*t1+0
.5*t2)^2
+(tw*hw^
3)/12+tw*
hw*a^2=95845717.33mm4净截面的
上、下抵
抗矩Wn1
、Wn2
Wn1=In/(y+0.5
*t1)=647606.1982mm3
Wn2=In/(hw+0
.5*t1-y+t2)=647606.1982mm3上翼缘外
边的正应
力σ
σ=M/ Wn1=61.77N/mm2<310
N/mm2,满足要求
下翼缘外边的正应力σ
σ=M/ Wn2=61.77N/mm2<310
N/mm2,满足要求
截面形心轴处的剪应力τ
τ=V*S/(I*tw)=37.79N/mm2<310
N/mm2,满足要求
截面腹板
下端抵抗
矩W’n2
W'n2=In/(hw+0
.5*t1-y)=694534.1836mm3
下翼缘对
形心轴的
面积矩S1
S1=t2*bf2*(hw
+0.5*t1+0.5*t2
-y)=286000mm3腹板下端
的正应力
σ1
σ1= M/W'n2=57.59 N/mm2
腹板下端
的剪应力
τ1τ
=V*S1/(I*t w)=29.84 N/mm2
腹板下端
的折算应
力
√(σ12+3τ12)=77.38N/mm2<1.1*3
10 N/mm2,满足要求
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。

同时
为了与牛
腿工字形
截面
的传力方
式一致，
可假定弯
矩由牛腿
翼缘与柱
的连接焊
缝承担，
剪力由牛
腿腹板与
柱
的连接焊
缝承担。

翼缘采用
对接焊
缝，其受
力为：
H=M/ho=139.86kN 上翼缘焊
缝应力
为：
σ
f=H/(t1*bf1)
=69.93N/mm2
<fwt=265
N/mm2,满足要求
下翼缘焊缝应力为：
σ
f=H/(t2*bf2)
=69.93N/mm2
<fwc=310
N/mm2,满足要求
两条角焊缝，承受剪力V，角焊缝焊角尺寸为hf，角焊缝应力：
τ
f=V/(2*0
.7*hf*(h
w-20))=37.20N/mm2
<fwf=200
N/mm2,满足要求。