焊接连接牛腿节点计算
钢结构计算表格-钢牛腿设计
截面腹板上 端抵抗矩W’
n3
W’n3=In/(y-tf)=
3602064.516 mm3
腹板下端的正 应力σ1
σ=M/ Wn2=
70.95 N/mm2<120 N/mm2 ,满足要求
腹板上缘的正应力σ和切应力τ σ=M*(y-tf)/I=
τ=V*S/(I*n*tw)=
42.02589913 N/mm2<120 N/mm2 24.10 N/mm2<120 N/mm2
组合应力
三、 牛腿与 柱的连接焊 缝计算：
2 3 2
= 59.23455569
N/mm2<120 N/mm2
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， 矩则由全部焊缝承受。
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*
和柱的连接
采用角焊缝
连接。 二、牛腿强度的计算
F*e= 151.38 kN.m
V= 504.6 kN
牛腿根部的
净截面积An
An=b*tf+tw*h*n=
24000 mm2
上翼缘板上
边缘至截面
形心轴处的
距离y
y=(b*tf*0.5*tf+n*h*tw*(tf+0.5*h))/An=
669984000 mm4
,满足要求 ,满足要求 ,满足要求
假定腹板焊缝承受所有剪力，而弯 .5(h-t)+t+tf))/(2*b*t+2*n*(h-t)*t) +
牛腿计算
牛腿计算书
牛腿截面信息：牛腿总高度H：800mm
牛腿宽度b：350mm
有效高度ho:760mm
as:40mm
a:300mm
h1:350mm
C:450mm
材料信息:
混凝土等级:C25混凝土代码:2
钢筋等级：HRB335钢筋代码:2
f tk: 1.78mm2
f t: 1.27mm2
f y:300mm2
荷载信息:
是否按恒及活标准值分开输入:01为"是",0为"否"
竖向荷载:
竖向荷载设计值:140.8kN
Fvk:112.64kN
F V:140.8kN
横向荷载：
横向荷载设计值:0kN
Fhk:0kN
F h:0kN
一，牛腿的裂缝控制验算：
裂缝控制系数B:0.8其它牛腿a值考虑安装误差后:320mm
允许Fvku:B(1-0.5Fhk/Fvk)/(ftk*b*h/(0.5+a/ho)411.25kN
Fvk≤Fvku验算是否满足:满足要求
二，牛腿受拉钢筋面积As计算:
承受竖向力所需钢筋As1:
a的取值按10.8.2条:300mm
As1≥Fv/(0.85*fy*ho)217.96mm2
最小配筋率Pmin:0.2%
对应最小配筋面积:560mm2
且不少于4根12453mm2
As1按构造最小取值:560mm2
As1按构取值:560mm2满足小于最大配筋率0.6%的要求
承受水平受拉所需钢筋As2:
As2≥1.2Fh/fy0mm2
三，牛腿受拉钢筋面积As:A s560mm2
版本:z2006
2
大配筋率0.6%的要求。
钢结构牛腿计算
牛腿计算程式工程名称：1. 输入已知条件：输入牛腿材料16Mn输入荷载N43.232Ton输入牛腿截面BH300*220*8*12h300mmbf220mmtw10mmtf12mm 输入e350mm输入d200mm输入h1300mm输入h20mm 2. 抗弯强度检验计算惯性矩I=(bf*h^3-(bf-tw)*(h-2*tf)^3)/12127069920mm^4计算抗弯截面模量W=2*I/h847132.8mm^3计算根部弯矩M=N*e151312000N-mm弯曲应力计算s=M/W178.62N/mm^2s<315OK!2. 抗剪强度检验计算受力处截面高h3=h1+h2*d/(d+e)300.00mm计算惯性矩I1=(bf*h3^3-(bf-tw)*(h3-2*tf)^3)/12127069920mm^4计算静面矩S=bf*tf*(h3-tf)/2+(h3/2-tf)^2*tw/2475380.00mm^3计算最大剪应力t=N*s/(tw*I1)161.73N/mm^2t<185OK!3. 组合应力强度检验腹板平均剪应力t1=N/(tw*(h-2*tf))156.64N/mm^2腹板边缘弯曲应力s1=s*(h-2*tf)/h164.33N/mm^2腹板边缘折算应力s(max)=SQRT(s^2+3*t^2)317.19N/mm^2s<345OK!4. 焊缝计算翼板焊缝所受拉力F=s*tf*bf471547.9N焊接材料强度s2200.0N/mm^2翼板焊缝高度hf1=F/(0.7*(2*(bf+tf)-tw)*s2)7.4mm选用翼板焊缝高度hf18mm腹板焊缝高度hf2=N/(2*0.7*(h-2*tf)*s2) 5.6mm选用腹板焊缝高度hf28mm。
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VM=F*e=40.00kN.mV=F=80kN牛腿根部的净截面积AnAn=bf1*t1+bf2*t2+tw*hw=6208mm2上翼缘板中心至截面形心轴处的距离yy=(tw*hw*0.5*(hw+t1)+bf2*tf2*(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SS=(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)=0mmIn=(bf1*t1^3)/12+t1*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、Wn2Wn1=In/(y+0.5*t1)=647606.1982mm3Wn2=In/(hw+0.5*t1-y+t2)=647606.1982mm3上翼缘外边的正应力σσ=M/ Wn1=61.77N/mm2<310N/mm2,满足要求下翼缘外边的正应力σσ=M/ Wn2=61.77N/mm2<310N/mm2,满足要求截面形心轴处的剪应力ττ=V*S/(I*tw)=37.79N/mm2<310N/mm2,满足要求截面腹板下端抵抗矩W’n2W'n2=In/(hw+0.5*t1-y)=694534.1836mm3下翼缘对形心轴的面积矩S1S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2-y)=286000mm3腹板下端的正应力σ1σ1= 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*310 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。
对接焊缝角焊缝的构造和计算
Q390 钢 Q420 钢
≤16 >16～40 >40～60 >60～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35 >35～50 >50～100
≤16 >16～35
>35～50
>50～100
抗压
f
w c
215 205 200 190 310 295 265 250 350 335 315 295 380 360
角焊缝构造尺寸要求
部位 项目
构造要求
备注
上限
焊脚尺寸 hf
下限
焊缝长度 lw
上限 下限
h f 1.2t1 （钢管构件除外）；
t
对板件：
6mm时，h f
t
t 6mm时，h f t (1 ~ 2)mm
圆孔或槽孔内的角焊缝， h f 尚不宜大于圆孔直径
和槽孔短径的 1/3
hf 1.5 t2 ；当 t2 4 时， h f t
3.5.7 典型节点（2）－－梁的拼接－－弯矩、剪力、轴力作用
弯矩 M
平板梁
工字形梁
剪力 V
3 钢结构的连接设计
弯矩 M 剪力 V 轴力 N
应力分布
应力分布
max
M
Wx
ftw ( fcw )
max
VSw I wtw
f
w v
zs
应力分 布
2 1
3
2 1
1.1 ftw
典型节点（3）－－牛腿焊接－－弯矩、剪力作用 弯矩 M 剪力 V
破坏模式
3 钢结构的连接设计
3.7.3 端缝与侧缝的比较
牛腿的几何尺寸与强度计算表
一、牛腿的几何尺寸与强度计算（一）牛腿的几何尺寸的确定牛腿高h=0.75牛腿宽b=0.4m 0.05m 重级中、轻级其它395.9080.70.60.650.75满足f y=310N/mm2力偶臂系数γ0=0.85f c =10N/mm20.210.22m 混凝土的抗拉强度f t = 1.1N/mm2满足V 与下柱边实际距离0.02m 要考虑安装误差20mm h 0=0.7m68.45KN4.02KN 57.04KN 3.35KN （二）牛腿的强度计算1、正截面强度计算（1）牛腿的裂缝控制要求Fvs=168.14Fhs= 4.02KN 抗裂系数=252.737满足（2）纵拉钢筋As=321.86mm2按umin 配As=560mm2拉配筋d1=18mm 根数n=4受拉筋d 2=22根数n=0实配A s=1017.9满足牛腿设计计算表牛腿截面条件牛腿的斜截面抗剪强度，主要应满足箍筋的具体构造要求（见下面牛腿的构造要求）。
3、牛腿的局部承压计算7.5垫板长=0.2m垫板宽=0.2m局部应力= 1.42609满足二、牛腿的构造要求1、牛腿的一般几何尺寸和构造要求见图12、牛腿内箍筋直径为6至12mm，间距应为100至150mm ，并应保证设于上部2h0/3范围内的水平箍筋总量不小于受拉纵筋的As的1/2。
a/h0>= 0.3时，应设置弯筋，其面积不少于As2/3，且不少于0.0015 b*h0,根数不少于3根,并应设于上部L/6至L/2范围内，采用变形钢筋。
钢牛腿计算资料
牛腿设计值Vmax= 牛腿弯矩设计值Mmax=
腹板面积Aw= 腹板有效焊缝长度Lw= 腹板焊缝面积Afw= 腹板焊缝抗弯刚度Wfw= 腹板毛惯性矩Iw= 截面毛惯性矩I=
735 308.7
8456 584 8176 795797.33 341547434.7 1807028235
牛腿截面： H700x350x14x18
700 mm 钢材抗拉强度f=
215
350 mm 钢材抗剪强度fv=
125
14 mm 对接焊缝抗拉强度ft=
215
18 mm 角焊缝强度ffw=
160
1.22
腹板角焊缝高度hf=
10
604 mm 1465480800 mm4 257073674.7 mm4 1722554475 mm4 4921584.213 mm3 5703822.76 mm3
三.结果 1.牛腿截面强度验算 翼缘正应力σ= 腹板剪应力τ= 腹板边缘正应力σ1= 腹板平均剪应力τ1= 腹板边缘综合应力σred=
62.72 N/mm2 84.93 N/mm2 54.12 N/mm2 86.92 N/mm2 159.98 N/mm2
小于等于f,满足√ 小于等于fv,满足√小于等于f,满足√f源自215 fv=125f=215
2.牛腿焊缝强度验算 翼缘对接焊缝正应力σw= 腹板焊缝剪应力τw= 腹板焊缝边缘正应力σw1= 腹板焊缝综合应力σzw=
58.27 N/mm2 89.90 N/mm2 73.32 N/mm2 108.14 N/mm2
小于等于ft,满足√ 小于等于ffw,满足√
ft=215 ffw=160
excel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）上翼缘宽bf1350上翼缘厚t112腹板宽ts10下翼缘宽bf2350下翼缘厚t212腹板高度hw172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=40.00kN.mV=80kN牛腿根部的净截面积AnAn=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=10120mm2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=89.51mm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=410811.0035mm3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=71551997mm4净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2Wn1=In/(y+0.5*t1)=749158.06mm3Wn2=In/(hw+t1+0.5*t2-y)=712030mm3下翼缘外边的正应力σσ=M/ Wn2=56.18N/mm2<215 N/mm2 ,满足要求截面形心轴处的剪应力ττ=VS/(Itw)=45.93N/mm2<215 N/mm2 ,满足要求截面腹板下端抵抗矩W’n2W’n2=In/(hw+0.5*t1-y)=808587.42mm3下翼缘对形心轴的面积矩S1S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2-y)=396858.5mm3腹板下端的正应力σ1σ1= M/W’n2=49.47 N/mm2腹板下端的剪应力τ1τ=VS1/(It w)=44.37 N/mm2腹板下端的折算应力√(σ12+3τ12)=91.40N/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。
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焊接连接牛腿节点计算书
1、 设计资料：
悬伸牛腿采用组合工字型截面〔BH(400～200)*220*10*10〕，通过焊缝与柱
肢连接，钢材采用Q345，焊条采用E50系列，F=70KN。计算资料图如下图所
示。
采用沿全周围焊的角焊缝连接，转角处连续施焊以减少赢利集中的影响，
假定全部剪力由牛腿腹板的连接焊缝承担，弯矩由全截面连接焊缝承担。
2、连接焊缝截面特性计算
取hf=5mm, he=0.7 hf,=0.7*5=3.5mm，
腹板连接焊缝的有效截面面积：AWW=2*3.5*(400-2*10)=2660mm²，
全部焊缝对x形心轴的截面惯性矩：
Iwx=2*〔3.5*220*201.75²+3.5*220*180.25²+112*3.5*（400-2*10）³〕
=7.236*108
焊缝在最边缘“1”点处的截面抵抗矩：
Wwl=87.236*10228=317382mm³
焊缝在翼缘和腹板交接处“2”点处的截面抵抗矩：
Ww2=87.236*10182=253349 mm³
3、连接焊缝强度计算
查表得2200/wffNmm（《钢结构设计规范》GB50017-2003 表3.4.1-3），
（1）角焊缝在 “1”点处的焊缝强度：
M=F·e=70*0.32=22.4KN·m,
Σm1=1WMW=622.4*10317382=71N/mm²
V=F=70kN，
τf=WWVA=370*102660=26.3N/mm²<ƒwf=200N/mm²（满足要求）
(3)在翼缘和腹板交接处“2”点处的焊缝强度：
σ2M=2WMW=622.4*10253349=88.4N/mm²
σ=222Mff=2288.426.31.22=77N/mm²
根据以上计算，各项受力指数均满足设计要求。
计算人：邵旭伟
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2012年8月10日