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
PPT学习交流
10
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
PPT学习交流
11
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。
PPT学习交流
5
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。
PPT学习交流
6
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。
PPT学习交流
1
牛腿设计
（1）牛腿的受力特点及破坏形态
牛腿的计算简图
PPT学习交流
7
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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；