钢结构钢牛腿设计计算表格

钢牛腿设计

一、计算资料

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*tf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2))/An143.00mm 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*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、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τ1

τ=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

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。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：

σf=H/(t1*bf1)=69.93,满足要求下翼缘焊缝应力为：

σf=H/(t2*bf2)=69.93

腹板采用两条角焊缝，承受剪力V，角焊缝焊角尺寸为

τf=V/(2*0.7*hf*(hw-20))=37.20