牛腿计算
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。
牛腿计算
As= As1/2=
186.82 mm2 29.41 mm2
As最小配筋(<C25)= As最小配筋(>C25)=
480 mm2 522 mm2
58.82 mm2 128.00 mm2
实配牛腿配筋: 4B
14
As= 615.75 mm2
满足要求
实配水平箍筋面积:
B 8@
100
Asv= 502.65 mm2
按《混凝土结构设计规范》规规定Asv/As1ห้องสมุดไป่ตู้2
满足要求
实配弯起箍筋面积:
2B
14
As=
按《混凝土结构设计规范》规规定Asv/As1/2
307.88 mm2 满足要求
C:
30
ft=
100 300 1.45
mm N/mm2 N/mm2
裂混缝凝控土制轴心抗拉强度标准值:
系数b
= 0.8
ftk=
2 N/mm2
牛腿宽度b= 400 mm
牛腿有效高度 ho= 600
mm
牛腿裂缝控制:
计算公式: 《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
Fvk≤b(1-0.5*Fhk/Fvk)*ftk*b*ho/(0.5+a/h0) Fvk,=b(1-
基
牛腿计算书
本
作用于牛腿顶部的竖向力标准组合值: Fvk=
75.5 KN
作用于牛腿顶部的水平拉力标准组合值: Fhk=
22 KN
作用于牛腿顶部的竖向力设计值:
Fv=
90 KN
作用于牛腿顶部的水平拉力设计值:
Fh=
32 KN
选竖用向钢力筋作用点至下柱边缘的水平距离:
a=
牛腿计算表
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 =10
N/mm20.210.22m 混凝土的抗拉强度f t = 1.1
N/mm2满足V 与下柱边实际距离0.02m 要考虑安装误差20mm h 0=
0.7m 68.45KN
4.02KN 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2、斜截面强度问题
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1
2、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。
3、牛腿的剪跨比a/h0>=0.3时，
应设置弯筋，其面积不少于As
2/3，且不少于0.0015b*h 0,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。
牛腿设计计算表
牛腿截面条件。
环形牛腿计算
环形牛腿计算环形牛腿计算是一种用于解决几何问题的方法。
它可以帮助我们计算环形牛腿的周长、面积等相关参数。
下面将详细介绍环形牛腿计算的原理和应用。
一、原理环形牛腿是由两个同心圆组成的图形，其中内圆表示牛腿的内侧，外圆表示牛腿的外侧。
环形牛腿的周长可以通过计算内外圆的周长之和得到，即C = C1 + C2。
其中C1为内圆的周长，C2为外圆的周长。
环形牛腿的面积可以通过计算内外圆的面积之差得到，即A = A2 - A1。
其中A1为内圆的面积，A2为外圆的面积。
二、应用环形牛腿计算可以应用于多个领域，例如建筑、工程、制造等。
下面以建筑领域为例，介绍环形牛腿计算的应用。
1. 圆形花坛的设计在建筑景观设计中，常常使用圆形花坛来增加景观的美感。
而圆形花坛的边界可以使用环形牛腿计算来确定。
通过计算内外圆的周长，可以确定花坛的边界长度，从而确定所需的材料和成本。
2. 环形走廊的布置在大型建筑物中，常常需要设置环形走廊来连接各个区域。
而环形走廊的尺寸也可以通过环形牛腿计算来确定。
通过计算内外圆的周长，可以确定走廊的长度，从而确定所需的材料和空间布置。
3. 环形露台的设计在高层建筑中，常常设置环形露台供人们欣赏风景。
而环形露台的面积可以通过环形牛腿计算来确定。
通过计算内外圆的面积，可以确定露台的面积大小，从而确定所需的材料和构造设计。
4. 环形舞台的布置在演艺场所中，常常需要设置环形舞台来进行表演。
而环形舞台的尺寸也可以通过环形牛腿计算来确定。
通过计算内外圆的周长，可以确定舞台的长度，从而确定所需的场地和搭建工作。
环形牛腿计算是一种常用的几何计算方法，它可以帮助我们计算环形牛腿的周长、面积等相关参数。
在建筑领域中，环形牛腿计算可以应用于花坛设计、走廊布置、露台设计、舞台布置等方面。
通过合理应用环形牛腿计算，可以提高设计效率，降低成本，实现更好的建筑设计效果。
牛腿设计公式计算-钢构
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=950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=3442370.323mm3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<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)=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 ,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。
壁式、连续牛腿结构和配筋计算表格
1.独立牛腿计算：
按水工规范计算。
（1）牛腿的裂缝控制满足要求
β（1-0.5F hs/F vs)f tk bh0/(0.5+a/h0) =842152N
>445000N （2）牛腿外缘高度满足要求(不应小于h/3)
满足要求(且不应小于200mm)
(3)牛腿局部压应力 满足要求
F vs =445000 (N)
a=450mm
b=450mm
a*b=202500mm2
Fvs/(a*b) = 2.197531N/mm2
<0.9*f c=11.25N/mm2
11.2牛腿纵向钢筋计算：
0.3h o=330mm
利用以下公式计算As:
As=γd(Fv*a/(0.85fyh0)+1.2Fh/fy)=3320.4mm2如按构造配置纵向钢筋，按规范规定Ag≥0.002bh0,
As=0.002*b*h0=2200mm2
所以受力钢筋面积为2
选用钢筋9Φ25
As=4417.9mm2
受拉钢筋配筋率为0.40%
<0.6%满足要求11.3牛腿斜截面强度验算：
因 a/h0=0.20455<0.3
不需设置弯起钢筋。
11.4牛腿水平箍筋截面面积计算：
1/2A s=2208.9mm2
高度方向箍筋间距100mm
每层箍筋肢数4肢
牛腿上部2h0/3=733.3mm
箍筋高度方向层数7层
选用箍筋直径12mm
牛腿上部2h0/3范围内箍筋总面积
3166.7mm2
满足要求
C25
(Fvs)
力系数、作用分项系数力系数、作用分项系数。
牛腿设计计算表
牛腿设计216KN 9KN 302.4KN 12.6KN 0.65450mm 200mm 根据公式500mm Fvk≤β*(1-0.5Fhk/Fvk)*ftk*b*h0/(700mm 初算高度=383.3559300mmC30fc=14.3ftk= 2.01ft= 1.43400.00214544.75524476409.7583选用4根直径22面积为1520.530818满足!440Asv ＝ As / 2 =760.2654092a/ho=0.30303Asw ＝ As / 2 ＝760.2654092728.011121.3352至364.0054945之间的范围内箍筋的直径宜为 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，宜设置弯起钢筋需要弯起钢筋！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/2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 /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=外边缘初算最小高度=h-c*t 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=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=竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离a=基本的构造规定: 牛腿的端部高度 hk>=h/3 ，且不小于200mm牛腿底面斜角а<=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=5Fhk/Fvk)*ftk*b*h0/(0.5+a/h0)mmh-c*tg45=346.5mm 之间的范围内。
梁上牛腿计算表
牛腿设计870KN100KN1218KN 140KN0.65900mm360mm 根据公式600mm Fvk≤β*(1-0.5Fhk/Fvk)*ftk*b*h0/(0.5+a/h0)600mm 初算高度=718.1389437mm 600mm 175.8mm C35fc=16.7ftk= 2.2ft= 1.57400.00235577.178983630.588选用10根直径25面积为4908.738满足!373.3333333Asv ＝ As / 2 =2454.369a/ho=0.642857Asw ＝ As / 2 ＝2454.369699.7142116.619至349.8571之间的范围内箍筋的直径宜为 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，宜设置弯起钢筋需要弯起钢筋！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/2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=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=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=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=竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离a=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 =。
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（2）牛腿外形尺寸还应满足以下要求： 牛腿外边缘高度h1>h/3，且不应小于200mm。 吊车梁外边缘至牛腿外缘的距离不应小于 100mm。
（3）牛腿顶面在竖向力设计值Fv作用下，局部受
压应力不应超过0.90fc，否则应采取加大受压面积，
提高混凝土强度等级或配臵钢筋网片等有效措施。
三、牛腿的配筋计算与构造
13.8
一、试验结果
钢筋混凝土牛腿的设计
剪跨比a/h0对牛腿破坏影响最大。a 、h0见下图。
随着剪跨比a/h0的不同，牛腿大致发生以下两种破 坏情况：
1、剪跨比 a/h0＞0.2：
（1）在竖向荷载作用下，裂缝①最先出现在牛腿顶面与上
柱相交的部位。 （2）随着荷载的增大，在加载板内侧出现裂缝② 。 （3）在裂缝②的外侧，形成
As
1.65 3 a h0 f y
s d Fv f t bh0
1.2
d Fh
fy
牛腿中承受竖向力所需的水平箍筋总截面面积：
1 s d Fv f t bh0 Ash 1.65 3 a h0 f yh
βs——受力钢筋配筋量调整系数，取βs =0.6~0.4，剪跨比 较大时取大值，剪跨比较小时取小值。
100mm～150mm，且在上部范围内2h0/3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。
（8）剪跨比 a/h0＞0.3 时，设臵弯起钢筋 。
截面面积不应少于承受竖向力的受拉钢筋截面面
积的1/2，根数不应少于2根，直径不应小于12mm。
2、剪跨比 a/h0<0.2（13.8.3 条）： （1）混凝土剪切破坏，顶部纵向受力钢筋达不到
Fhk Fvk 1 0.5 Fvk
f tk bh0 0.5 a h0
Fvk——按荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的竖向力； Fhk——按荷载标准值计算得出的作用于牛腿顶面的水平力； β ——裂缝控制系数，水电站厂房立柱的牛腿，0.70 ；
其他牛腿，0.80 。
抗拉强度。
（2）以纵向受力钢筋为水平拉杆，混凝土为斜压
杆的三角形桁架假定显然已不合理。
（3）牛腿承载力由顶部纵向受力钢筋、水平箍筋 与混凝土三者共同提供。牛腿应在全高范围内设 臵水平钢筋。
9.7 双向板肋形结构的设计
（4）牛腿顶面承受竖向力所需的水平钢筋和承受水平 拉力所需的锚筋组成的受力钢筋总截面面积：
牛腿的破坏形态有两种，两种配筋方法也有两
种。
1、剪跨比 a/h0＞0.2（13.8.2 条）
（1）这种破坏在斜裂缝出现后，牛腿可近似看作
是以纵筋为水平拉杆，以混凝土为斜压杆的三角
形桁架。
（2）纵向受力钢筋由两部分组成：
承受竖向力Fv 所需的受拉钢筋
承受水平拉力 Fh 所需的锚筋
Fv a Fh As d 1.2 0.85 f h fy y 0
凝土斜向压力为压杆的
三角桁架，破坏时，纵 向钢筋受拉屈服，混凝 土斜压破坏。
2、剪跨比 a/h0＜0.2： （1）在牛腿与下柱交接面上出现一系列短斜裂 缝，最后牛腿沿此截面剪切破坏。即，发生沿加
载板内侧接近垂直截面的剪切破坏。
（2）牛腿内纵向钢筋应 力相对较低。
3、当牛腿同时作用有竖向力与水平力时：
（1）牛腿截面出现斜裂缝时的荷载降低。
（2）牛腿的极限承载能力也降低。 （3）有水平拉力作用的牛腿与仅有竖向力作用的 牛腿的破坏规律相似，仍然是两种破坏。
4、在DL/T 5057-2009的改进 （1）在水电站或抽水站，独立牛腿及壁式牛腿
多为小剪跨比，甚至小于零的情况。
（2）DL/T 5057-1996独立牛腿配筋的规定是借
探讨了不同混凝土强度等级、不同顶部纵向受
拉钢筋用量及不同水平箍筋用量对小剪跨比牛腿 破坏形式及承载能力的影响， 给出了小剪跨比牛腿承载力计算公式，形成了 完整的独立牛腿设计方法。
二、牛腿截面尺寸的确定（13.8.1 条）
（1）牛腿的宽度与柱的宽度相同，牛腿的高度可根据
裂缝控制要求确定。 一般是先假定牛腿高度h ，水平箍筋均匀配
臵在牛腿全高范围内。
（6）承受竖向力所需的顶部受拉钢筋的配筋率，
不应小于0.15%。
（7）水平箍筋宜采用HRB335，直径不应小于
8mm，间距在100～150mm之间，配箍率不应小于 0.15%
当牛腿的剪跨比a/h0<0.2，可不进行牛腿的配
筋计算，仅按构造要求配臵水平箍筋。
（3）纵向受力钢筋宜采用HRB335、HRB400和
HRB500钢筋。
（4） 纵向受力钢筋不应下弯兼作弯起钢筋。
（5）承受竖向力所需的受拉钢筋的配筋率不应
小于0.2％，也不宜大于0.6％，且根数不宜少于4 根，直径不应小于12mm。
（6）注意钢
筋锚固 、切
断位臵要求。
（7）水平箍筋的直径不应小于6mm，间距为
明显的压力带。
（4）当在压力带上产生许多 相互贯通的斜裂缝，或突然 出现一条与斜裂缝②大致平 行的斜裂缝③时，就预示着
牛腿即将破坏。
1、剪跨比 a/h0＞0.2：
（5）量测结果表明，在斜裂缝出现后，纵向钢 筋应力沿长度方向的分布比较均匀，近似于轴心
受拉构件。
（6）牛腿可看作是一个 以纵向钢筋为拉杆，混
但当牛腿顶面作用有水平拉力时还要计算水平
钢筋的用量。
用《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）中的有关
条文，规定当a/h0<0.3时取a/h0=0.3进行配筋计算， 这往往造成牛腿顶部纵向受力钢筋用量过多的不合 理现象。
（3）在DL/T 5057-2009修编时，进行了专题研 究，进行了
36个独立牛腿小剪跨比（0.3，0.2，0.1，0）的
加载试验，