不同截面钢牛腿设计计算(excel)教案资料
钢牛腿计算
一、计算资料（灰色为修改内容）牛腿尺寸（单位：mm）上翼缘宽bf1300上翼缘厚t110腹板宽ts8下翼缘宽bf2200下翼缘厚t210腹板高度hw180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钢牛腿设计的净截面积An An=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=6440mm2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=78.70mm 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=257811.1531mm3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=35235826.1mm4净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2Wn1=In/(y+0.5*t1)=420999.48mm3Wn2=In/(hw+t1+0.5*t2-y)=302962mm3边的正应力σσ=M/ Wn2=132.03N/mm2<215 N/mm2,满足要求截面形心轴处的剪应力ττ=VS/(Itw)=73.17N/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)=331461.76mm3下翼缘对形心轴的面积矩S1S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2-y)=222608.7mm3腹板下端的正应力σ1σ1= M/W’n2=120.68 N/mm2腹板下端的剪应力τ1τ=VS1/(It w)=63.18 N/mm2腹板下端的折算应力√(σ12+3τ12)=162.90N/mm2<1.1*215N/mm2,满足要求三、 牛腿与柱的连接焊缝计算：于牛腿翼缘竖向刚度较差，一般不考虑承担剪力。
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) +
牛腿自动计算书表格
2505kN250.5kN3507KN350.7kN 0.8750mm300mm 根据公式300mm Fvk≤β*(1-0.5Fhk/Fvk)*ftk*b*h0/(1600mm 初算高度=1333.1791000mmC40fc=19.1ftk= 2.39ft= 1.71500.002565233.1588133mm4064.66选用9根直径25面积为4417.865满足!1033.333Asv ＝ As / 2 =2208.932297a/ho=0.193548Asw ＝ As / 2 ＝2208.9322971627.882271.3137至813.941之间的范围内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 ≥ Fv * a / 0.85 / fy / ho + 1.2 * Fh / fy=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/2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当 a / ho ≥ 0.3 时，宜设置弯起钢筋不需要弯起钢筋！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≥牛腿的配筋计算外边缘初算最小高度=h-c*tg45=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=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 =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=牛腿设计自动计算书2.裂缝验算确定截面尺寸3.确定局部受压面积4.承载力验算确定配筋1.基本的构造规定: 牛腿的端部高度，且不小于200mm牛腿底面斜角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 =(1-0.5Fhk/Fvk)*ftk*b*h0/(0.5+a/h0)mm1387.9mmmm 之间的范围内度=h-c*tg45=。
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。
吊车梁牛腿计算书
吊车梁牛腿计算书一、设计资料砼：C35f c=16.7N/mm2 f ck=23.40N/mm2f t=1.57N/mm2 f tk=2.2N/mm2主筋：HRB335, f y=300N/mm2箍筋：HPB235, f y=210N/mm2弯筋：HRB335, f y=300N/mm2裂缝控制系数：β=0.65竖向力作用点至下柱边缘水平距离：a=1200+550-1600+20=170mm 下柱边缘到牛腿外边缘水平长度：C=550mm牛腿宽度b=700mm,上柱宽1200mm,下柱宽1600mm钢筋外形系数：δ=0.16牛腿至下柱交接处的垂直界面高度：h=1600mm牛腿外缘高度h1=1000mm钢筋保护层厚度a s=35mm竖向压力标准值：F vk=1450KN水平压力标准值：F hk=145KN竖向压力设计值：F v=1450×1.2=1740KN水平压力设计值：F h=145×1.2=174KN二、牛腿的计算：1.牛腿裂缝控制反算根据牛腿裂缝控制计算公式： F v k ≤β（1-0.5vkhk F F ）a5.0f 0h tkbh +β——系数，重级工作制吊车取0.6 a ——取170mm F hk ———145000Nf tk ————C35砼抗拉强度标准值取2.2Nmm 2 b ——牛腿的宽度取700mm h 0————16000-50=15950mm 代入上式得 F v k ≤0.6×（1-0.5×vkF 145000）×159501705.0159507002.2+⨯⨯F vk 2-28860394.12F v +2.1×1012≤0 F vk ≤28787445.5N=2878吨说明：上述垂直荷载标准值满足上述条件，牛腿即不开裂。
2.根据牛腿的配筋（反算）垂直荷载标准值根据力学公式： As ≥0.F h yR av f +0000r F h yr a h h f s ）（+规范取r 0=0.85， 0000r r h a h s+=1+0r h a s ≌1.2上述公式又表述为：As ≥085.0F yh v f a+1.2y f h F上式：As ——5Φ32=41×3.14×322×5=4019.2mm 2Fv ——145000Na ——a 为170mm ＜0.3h 0时取0.3h 0=4785mm f y ——Ⅱ级钢取300N/mm2h 0——15950mmF h =145000×1.2=174000N 代入上式得： 4019.2≥159503000.85F 4785V⨯⨯+1.2×300174000F V ≤2824720N=282吨根据上述计算荷载设计值小于282吨可以满足要求，按1.4 分项系数考虑标准值F VK ≤201吨即满足要求. 4、局部承压：AF VK ≤0.75f cF VK ≤0.75×2.2×500×500=412500N=412.5吨 根据上述计算荷载标准值小于412吨可满足要求 5、其它构造配筋符合裂缝控制要求（上述反算是建立在F hk =145000N 基础上的）。
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。
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tf16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=0.3m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VM=F*e=151.38kN.mV=504.6kN牛腿根部的净截面积An22000mm 2上翼缘板上边缘至截面形心轴处的距离y172.18形心轴以上面积对形心轴的面积矩S1654953.19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、Wn23663038.367mm 31834425mm 3σ=M/ Wn1=41.33,满足要求截面形心轴处的剪应力τ47.29,满足要求截面腹板上端抵抗矩W ’n34038297.245mm 3W’n3=In/(y-tf)=Wn1=In/y=Wn2=In/(h+tf-y)=上翼缘外边的正应力σN/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σ1σ=M/ Wn2=82.52,满足要求37.4860964537.53组合应力=75.03766125=181.3625857=544441872.7mm 42901174.31mm 31626960.553σf=M/Wn1=52.17887097,满足要求腹板下端的正应力σ1σ1= M/Wn2=93.04 N/mm2腹板下端的剪应力τ1τ=V/（0.7*(hf*lw )=38.46368452 N/mm 218741.24mm85.41648517N/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。
钢结构牛腿计算教程文件
牛腿计算1. 输入已知条件：输入牛腿材料16Mn输入荷载N330kN输入牛腿截面500x250x8x12h500mmbf250mmtw8mmtf12mm 输入e450mm输入d150mm输入h1350mm输入h2150mm 2. 抗弯强度检验计算惯性矩I=(bf*h^3-(bf-tw)*(h-429188117.3mm^4计算抗弯截面模量W=2*I/h1716752.5mm^3计算根部弯矩M=N*e148500000N-mm弯曲应力计算s=M/W86.50N/mm^2s<315OK!2. 抗剪强度检验计算受力处截面高h3=h1+h2*d/(d+e)387.50mm计算惯性矩Is =(bf*h3^3-(bf-tw)*(h3-2*tf)^3)/12243592423.6mm^4计算静面矩S =bf*tf*(h3-tf)/2+(h3/2-tf)^2*tw/2695382.25mm^3计算最大剪应力t=N*s/(tw*I1)117.76N/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))86.66N/mm^2腹板边缘弯曲应力s1=s*(h-2*tf)/h82.35N/mm^2腹板边缘折算应力s(max)=SQRT(s^2+3*t^2)171.20N/mm^2s<315OK!4. 焊缝计算翼板焊缝所受拉力F=s*tf*bf259501.6N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)3.6mm选用翼板焊缝高度hf16mm腹板焊缝高度hf2=N/(2*0.7*(h-2*tf)*s2) 2.5mm选用腹板焊缝高度hf26mm。
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a=0.5(h-t)+tf+t- 87.787 +
mm3
1E+06
型)
14 500
mm mm3
,满足要
,满足要 ,满足要
,满足
In=b*tf^3/12+b*tf*(y-0.5tf)^2+n*(tw*h^3/12+tw*h*a^2）=
Wn1=In/y=
3663038.367 mm3
Wn2=In/(h+tf-y)=
上翼缘外边的正应力σ
σ=M/ Wn1=
41.33
截面形心轴
处的剪应力
τ
τ=VS/(I*n*tw)=
47.29
1834425 mm3 N/mm2<120 N/mm2
= 1188062203 mm4 净截面的上
Wn1=In/(y+0.
Wn2=In/(hw+t
下翼缘外边 σ=M/ Wn2=
截面形心轴 τ=VS/(Itw)=
截面腹板下
W’ 下翼缘对形
腹板下端的正 应力σ1
腹板下端的剪 应力τ1
腹板下端的折 算应力
S1=t2*bf2*(h
σ1= M/W’n2= τ=VS1/(Itw)= √(σ12+3τ12)=
= 544441872.7 mm4 上缘焊缝截面的抵抗矩W1=I/(y+t)= 2901174.31 mm3
腹板下缘焊缝截面的抵抗矩W2=I/(h+tf-y)= 1626960.553 翼缘采用角焊缝，其应力为：
σf=M/Wn1= 52.17887097 N/mm2 <fWt=185 N/mm2 ,满足要求
N/mm2<120 N/mm2
,满足要求 ,满足要求
截面腹板上 端抵抗矩W’
n3
W’n3=In/(y-tf)=
4038297.245 mm3
腹板下端的正 应力σ1
σ=M/ Wn2=
82.52 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=
37.48609645 N/mm2<120 N/mm2
=
N/mm2
<fWf=160N/ 85.41648517 mm2
,满足要求
钢牛腿设计计算截面二(H型)
一、计算资 牛腿尺寸
荷载 材料
牛腿翼 连接，腹板
上翼缘宽bf1
500
下翼缘宽bf2
500
竖向压力设计
柱边与竖向压
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
二、牛腿强
腹板宽tw 腹板高度h
172.18
形心轴以上 面积对形心 轴的面积矩S
净截面的惯 性矩In
净截面的上 、下抵抗矩 Wn1、Wn2
S=b*tf*(y-0.5*tf)+n*(y-tf)*tw*0.5(y-tf)=
1654953.19
腹板中心距与
y的距离a=
(0.5*h+tf-y)=
93.81818182
腹板采用角焊缝，其应力为：
腹板下端的正 应力σ1
σ1= M/Wn2=
93.04 N/mm2
腹板下端的剪 应力τ1
τ=V/ （0.7*(hf*lw)=
38.46368452 N/mm2
hf*lw=2*b*t+2*n*t*（h-t）= 18741.24 mm 腹板焊缝在控制点处的强度验算
( )2 2
f
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= 151.38 kN.m
V= 504.6 kN
牛腿根部的
净截面积An
An=b*tf+tw*h*n=
22000 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=
H=M/ho=
上翼缘焊缝 σ
下翼缘焊缝 σ
腹板采用两 τ
292.97 kN
36.62 N/mm2 36.62 N/mm2
74.40 N/mm2
腹板）
14
n2
500
mm
mm3 6.31E+08 mm4
,满足要 求
,满足要 求 ,满足要 求
s=tf*b*(y-0.5tf)= 1E+06
假定腹板焊缝承受所有剪 t+tf))/(2*b*t+2*n*(h-t)*t)
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）
一、计算资
料
1、牛腿尺寸（单位：mm）
上翼缘宽b
500
上翼缘厚tf
16
2、荷载
竖向压力设计
值柱F边=与竖向压
504.6 KN
3、材料
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
角焊缝焊角尺寸t(mm)=
6.3
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)
= 181.3625857 焊缝截面的抗弯惯性矩I
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
上翼缘厚t1
16
下翼缘厚t2
16
500 kN 0.3 m
腹板宽ts 腹板高度hw
10
牛腿根部的 上1*t1+bf y=(ts*hw*0.5* S=(y腹板中心距与
150.00 500
kN.m kN
23000 mm2
(0.5*hw+0.5
255.22 2469554.2
4513615.901 mm3 4420160 mm3
33.94 N/mm2<215
,满足要求
74.24 N/mm2<215
,满足要求
4699936.475 mm3
2086260.87 mm3
31.92 N/mm2
62.71 N/mm2
113.22 N/mm2<1.1*
三、 牛腿与 由于牛
的传力方式 的连接焊缝 翼缘采用对
τ=V*S/(I*n*tw)=
37.53 N/mm2<120 N/mm2
组合应力
三、 牛腿与 柱的连接焊 缝计算：
2 3 2 = 75.03766125 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，而弯矩则由全部焊缝承受。