3、连接焊缝强度计算
查表得f f w -200N / mm 2 (《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：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
。
II
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 h f =5mm,h e =0.7 h f ,=0.7*5=3.5mm ，
腹板连接焊缝的有效截面面积： A ww 2*3.5*(400-2*10)=2660mm 2， 全部焊缝对x 形心轴的截面惯性矩：
1
I wx =2*〔 3.5*220*201.75 2 +3.5*220*180.25 2 + *3.5* ( 400-2*10 ) 3〕 12
=7.236*108
焊缝在最边缘“1”点处的截面抵抗矩：
W wl = 7.236*10 =317382mm
228
焊缝在翼缘和腹板交接处“ 2”点处的截面抵抗矩:
W w2= 7.236*10 =253349 mm
182
M=F ? e=70*0.32=22.4KN ? m,
(2) 腹板焊缝抗剪强度: V=F=70kN =26.3N/mrr2v?f =200N/mm （满足要求）
（3）在翼缘和腹板交接处“ 2”点处的焊缝强度: M 22.4*10 6 （T M2
= = =88.4N/mn2 W W 2 253349 .
88.4 26.32 =77N/mm< f f
w =200N/mm （满足要求） :1.22 4、结论 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
无锡市中霸网架有限公司
2012年8月10日 M
W wi
22.4*10 317382 P w ____________ f f f =1.22*200=244N/mm 2 （满足要求）
_ V _ 70*10 f = ---- A 2660
第二章 1．柱下独立基础如题37图所示。基础顶面作用的轴向压力Nk=700kN ，弯矩Mk=200kN·m ，剪力Vk=25kN ，修正后的地基承载力特征值f a=200kN ／m2，已知基础底面尺寸b=3m ，l =2m ，基础埋置深度d=1.5m ，基础高度h=1.0m ，基础及以上土的重力密度平均值γm=20kN ／m3。试验算地基承载力是否满足要求。（2008.10） 2．某轴心受压柱，采用柱下独立基础，剖面如题37图所示。基础顶面轴向压力标准值 N k =720kN ，修正后的地基承载力特征值f a =200kN/m 2，基础埋置深度d=1.5m ，设基础及其以上土的重力密度平均值3m 20kN/m γ=。试推导基础底面面积A 的计算公式并确定基础底面尺寸（提示：设底面为正方形）。 3．某单层厂房柱下独立基础如图示，作用在基础顶面的轴向压力标准值N k =870kN ，弯矩 标准值M k =310kN·m ，剪力标准值V k =21kN ；地基承载力特征值(已修正)f a =200kN ／m 2；基础埋置深度d=1.5m ；设基础及其上土的重力密度的平均值为γm =20kN ／m 3；基础底面尺寸为b×l =3.0×2.0m 。试校核地基承载力是否足够? (2006.10)
4.某单层厂房现浇柱下独立锥形扩展基础，已知由柱传来基础顶面的轴向压力设计值N=3900kN ，弯矩设计值M=1700kNm ，剪力设计值V=60kN 。基础的高度 h=1500mm ， 基础埋深 2.0m ，地基土承载力设计值f=420kN/m 2，基础及其上回填土的平均容重 γm =20kN/m 3。试求基础底面积。(2005.1) 5.如图1所示的某一单跨等高排架，左柱A 与右柱B 是相同的，柱子总高度为H 2=13.2m,上柱高度H 1=4m 。左柱A 和右柱B 在牛腿面上分别作用有M 1=103kNm,M 2=60kNm 的力矩。已知当柱子下端是固定端，上端是水平不动铰支座，在牛腿面上作用有M 时，水平 不动铰支座的水平反力R=C 3·2H M ，C 3=1.26。请画出柱子A 和柱子B 的弯矩图，并标 明柱底截面的弯矩值。(2005.1) 6．两跨等高排架结构的计算简图如题39图所示。已知排架柱总高度为11m ，上柱高为 3.3m ；W=2.5kN ，ql=2kN ／m ，q2=1.2kN ／m ，A 、B 、C 柱抗侧刚度之比为1∶1.2∶1。试用剪力分配法求B 柱在图示荷载作用下的柱底弯矩。(提示：柱顶不动铰支座反力R=C11qH ，C11=0.35)
1.1 基本资料 1.1.1 工程名称： 1.1.2 作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值Fvk ＝150kN 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 ＝10kN 竖向力设计值Fv ＝202.5kN 水平拉力设计值Fh ＝14kN 1.1.3 裂缝控制系数β = 0.65竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离a = 150mm 下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度c = 300mm 牛腿宽度b = 400mm 牛腿与下柱交接处的垂直截面高度h = 450mm 牛腿的外边缘高度h1 = 200mm 1.1.4 混凝土强度等级：C30 fc ＝14.33 ftk ＝ 2.006 ft ＝1.433N/mm 1.1.5 钢筋抗拉强度设计值fy ＝300N/mm 纵筋合力点至近边距离as ＝40mm 1.1.6 承受竖向力所需的纵筋最小配筋率ρmin ＝Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝Max{0.20%, 0.21%} ＝0.21% 1.2 计算结果 1.2.1 牛腿的裂缝控制要求应按混凝土规范式10.8.1 验算： Fvk ≤ β * (1 - 0.5 * Fhk / Fvk) * ftk * b * ho / (0.5 + a / ho) 牛腿斜边倾角α ＝atan[(h - h1) / c] ＝39.8° ho ＝h1 - as + c * tanα ＝200-40+300*tan39.8°＝410mm 考虑安装偏差后，竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离a ＝150+20 ＝170mm β * (1 - 0.5 * Fhk / Fvk) * ftk * b * ho / (0.5 + a / ho) ＝0.65*(1-0.5*10/150)*2.006*400*410/(0.5+170/410) ＝226010N ≥ Fvk ＝150000N，满足要求。 1.2.2 牛腿顶面受压面的面积要求 在牛腿顶面的受压面上，由竖向力Fvk 所引起的局部压应力不应超过0.75fc， 故受压面的最小面积Asy ＝Fvk / 0.75fc ＝13955mm （400×35） 1.2.3 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 As1 ＝202500*170/(0.85*300*410) ＝329mm （ρ ＝0.20% As,min ＝352mm ） As2 ＝1.2*14000/300 ＝56mm As ＝As1 + As2 ＝352+56 ＝408mm 钢筋数量不宜少于4 根，直径不宜小于12mm 1.2.4 水平箍筋Asv 箍筋的直径宜为6～12mm，间距宜为100～150mm，且在上部2ho/3 ＝273mm 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 Asv ＝As1 / 2 ＝176mm 1.2.5 弯起钢筋Asw 当a / ho ≥ 0.3 时，宜设置弯起钢筋，Asw ＝As1 / 2 ＝352/2 ＝176mm 集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的长度l ＝481mm 弯起钢筋宜位于牛腿上部l/6 至l/2 （80～241mm）之间的范围内
第一章 牛腿设计 5.1 荷载计算 根据吊车梁的设计，吊车梁截面面积22125.4410A mm =?, Q235钢的密度为 37850/kg m ,吊车梁自重为4785010125.4410984.704/N m -???=，轨道自重为 430/N m 由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为： .max 139(10.453)201.967k D kN =?+= 牛腿根部支座反力影响线示意图 则牛腿根部承受的剪力： 3.max 1.2(98 4.704430)107.5 1.429 5.486k V D kN -=?+??+= 5.2 截面选择 牛腿选用600500400810BH -??? 偏心距为450e mm =外伸长度为200d mm =，截面高度600h mm =， 截面宽度400b mm = ，翼缘板厚度 10f t mm =，腹板厚度8w t mm =，力作用点处截面为537400810BH ???。牛腿
牛腿节点示意图 则：295.4860.45132.97M V e kN m =?=?=? 5.3截面特性 牛腿根部截面示意图 牛腿根部截面：2230010(600210)810640A mm =??+-??= 33244 11600108(600210)23001030010()1212265227.4710x I mm -??=??-?+???+??????=?
4 3365227.471021742.49106002 x x I W mm y ?===? 2 33600101600103001081233.1010222S mm --????=??+??=? ? ????? 3316001030010885102S mm -??=??=? ??? 5.4 强度验算 5.4.1抗弯强度 6 223132.9710 5.82/215/1.0521742.4910 x nx M N mm f N mm W σγ?===<=?? 5.4.2抗剪强度 3224295.486101233.1069.83/125/65227.47108 v x w VS N mm f N mm I t τ??===<=?? 5.4.3 腹板计算高度边缘处折算应力 6214132.971060021059.12/65227.47102 nx M y N mm I σ?-?=?=?=? 32295.4861088550.11/65227.478 x w VS N mm I t τ??===? σ和τ的最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为： 2222 22359.12350.11105.2/215/N mm f N mm στ+=+?=<= ∴满足要求。 5.5 焊缝验算
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=383.3559300mm C30 fc=14.3ftk= 2.01ft= 1.43 400.002145 44.75524476 409.7583 选用4根直径22面积为1520.530818满足! 440Asv ＝ As / 2 =760.2654092 a/ho=0.30303Asw ＝ As / 2 ＝760.2654092 728.011 121.3352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=
第三章 牛腿设计 3.1 设计资料 厂房跨度mm S 21000=，柱间距为 mm B 6000=，吊车荷载t 5，轮距mm K 3550=，行车宽度mm B 4650=，最大轮压P=85KN ， 偏心距mm e 350=，外伸长 mm d 200=,牛腿型号106200200)-504BH(???，材料Q235，截面高mm h 450=,截面宽mm b 300=,翼缘厚mm h f 10=，腹板厚mm t w 6=，力的作用点处截面为10620000B H3 ???。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的焊口缺焊，且假定剪孔仅由牛腿腹板焊缝承受，并对工字型翼缘端部绕转部分焊缝忽略不计。 根据吊车梁设计，吊车梁截面面积2136A cm =，Q235钢的密度为 3/7850m kg ，吊车梁自重m N /6.1067101361078504=???-，轨道自重 m KN /430，由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为： KN D m k 82.4123.02.80.01.4105.33in .=+++?=）（KN D k 1.20923.02.80.01.41085max .=+++?=）（。 则牛腿根部承受剪力为： KN V 97.102851010)4306.1067(2.13=+??+?=- 3.2 截面选择 牛腿选用 106200)200450BH(???-力作用点处截面为106200B H 300??? =36.04KN 图3-1 牛腿根部支座反力影响线示意图
牛腿剖面示意图3.3 截面特性 牛腿根部截面： A=300×10×2+(450-20)× 6=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 2 2 3 6 x / 215 / 75 . 41 10 02 . 822 05 .1 10 36.04 W mm N f mm N M x = < = ? ? ? = ? = γ σ 3.4.2 抗剪强度 3.4.3 腹板计算高度边缘处折算应力
牛腿设计(NIUT-1) 项目名称构件编号日期 设计校对审核 执行规范: 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335; Q - HRBF400; R - HRBF500 ----------------------------------------------------------------------- 1 设计资料： 1.1 已知条件： 混凝土强度等级：C35, f tk=2.20N/mm2, f c=16.70N/mm2 纵筋级别： HRB400, f y=360N/mm2 箍筋级别: HRB400, f y=360N/mm2 弯筋级别: HRB400, f y=360N/mm2 牛腿类型: 单牛腿 牛腿尺寸: b=1000mm h=350mm h1=200mm c=150mm 上柱宽度: H2=300mm 下柱宽度: H1=300mm 牛腿顶部竖向力值: F vk=66.67kN, F v=90.00kN, a=100mm; 牛腿顶部水平力值: F hk=0.00kN, F h=0.00kN; 1.2 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 满足要求！ 2.2 正截面抗弯计算 纵筋计算配筋量: 取As1=ρmin·b·h0=620mm2 As=A S1+A S2=ρmin·b·h0+1.2F h/f y=620mm2 纵筋实配: 6E12 A s=679mm2(ρ=0.22%)>620mm2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310mm2. 箍筋实配: E10@205 牛腿上部2/3h0范围内: A sh=314mm2>310mm2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310mm2. 弯筋实配: 2E16
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=437.04kN F1v=590.00kN F2v=590.00kN a1=250.00mm a2=250.00mm 牛腿顶部水平力值: F1hk=20.74kN F2hk=20.74kN F1h=28.00kN F2h=28.00kN 1.2 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.
第二章 单层厂房 1.某单层单跨工业厂房排架结构，跨度18m ，柱距6m ，厂房内设有1台吊车，吊车的最大轮压标准值为P max,k =110kN,最小轮压标准值为P min,k =30kN,大车轮距为。试画出吊车梁支座反力影响线，并计算作用在排架柱上的吊车竖向荷载设计值D max 、D min 。（提示：4.1=Q γ） 2．某单层单跨厂房排架结构及其风载体型系数如题39图所示，跨度18m ，柱距6m ，h 1=2500mm,h 2=1200mm 。已知基本风压w 0=m 2，求作用于排架上的风荷载标准值q 1k 及W k 。（提示：①w k =0s z w μμ；②风压高度系数z μ按内插法取值，离室外地面10m 高时，z μ=；离室外地面15m 高时， z μ=；③柱顶以下按水平均布风载考虑，风压高度系数可按柱顶标高取值。柱顶以上按水平集中风载考 虑，风压高度系数可按檐口标高取值。） 题39图（尺寸mm ，标高m ）
3．某单层单跨厂房排架结构如题39图所示。A 柱与B 柱尺寸相同，在牛腿顶面上分别作用有 M max =104kN·m 及M min =58kN·m 的力矩，吊车横向水平刹车力为T=30kN 。试用剪力分配法计算各柱的柱顶剪力。（提示：柱顶不动铰支座反力R = H M C 3+T C 5，C 3=，C 5=） 4.钢筋混凝土牛腿如题38图所示，牛腿宽度为400mm ，采用C30混凝土(抗拉强度标准值为mm 2)，作用于牛腿顶部的竖向荷载标准值为150kN ，水平荷载标准值为70kN ，裂缝控制系数取。试验算牛腿截面是否满足斜裂缝控制条件。 (提示：0 5050140h a .bh f F F .F ,mm a tk vk hk vk s + ???? ? ?-≤=β)
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 8.579231.0813258.08134 1=???+???= 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 5.822 1652== 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===? kN R Q 88.12550===?m kN h H M ?=?? ? ??+?+?=++==70.40705.0265.05.823.088.1255)2(Re 0ε? 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：
大跨度钢筋混凝土箱梁端牛腿设计任务书 一、基本资料 牛腿尺寸见附图示。 荷载：汽车荷载：公路－Ⅰ级 挂梁为13M跨实心板，80cm板厚，10cm桥面铺装； 桥面全宽8.0M，牛腿用C30砼，HRB335级钢筋，四氟板式橡胶支座，μ＝0.05 二、设计计算内容 牛腿截面强度验算： （一）竖截面Ⅰ－Ⅰ的验算 1．按偏心受拉构件验算截面强度； 2．按受弯构件验算抗弯抗剪强度； （二）最弱斜截面验算（按偏心受拉截面） （三）45O斜截面验算（按轴心受拉截面） 三、要求 1．按计算值配置：水平、竖直、斜向钢筋，并画出配筋示意图。 2．提交详细计算书及配筋示意图，最好为打印件。 3．2周内完成。 图1 牛腿尺寸图（cm）
牛腿设计计算书 1、 横向分布系数的计算 可将挂梁假定为由两片相等的实心板梁组成（矩形板） 1.1、杠杆原理法： 汽车荷载：1 (1.7069 1.08620.63790.0172) 1.72412 2 q oq m η = = +++=∑ 1.2、用偏压法计算： 抗弯惯性矩： 330.8 4.0 0.17066661212 bh I ?=== 抗扭惯性矩： 由4 50.8 b t ==可查表得：0.29c = 30.2940.80.59392I ∴=??=矩形 计算修正系数β 2 22 i ti 22 2 i 2 1 112 i 2 1122i I nI n 2G=0.425E, a 228m 11 0.1611nl GI 2130.425E 0.59392 1112E 0.1706666812EI a a 10.50.16110.5=0.58n a a 1 0.50.16110.5=0.42 n a βηβηβ===?== ==???++ ??'=+?=+?'=-?=-?∑∑∑∑∑矩形矩形，，取
1仓号属性及技术要求 1.1仓号属性 溢洪道堰闸段弧门牛腿仓号的基本工程特性如下： 溢洪道堰闸段弧门牛腿位于堰闸段左右两侧，牛腿属于悬挑式结构，悬挑砼长度为3.0m，其中二期砼宽度为0.5m,左右两侧对称，一期砼牛腿底部桩号范围为溢0+035.538～溢0+041.050，高程点分别为EL1846.081和EL1848.552,牛腿顶部桩号范围为溢0+034.035～溢0+039.968，高程点分别为EL1850.850和EL1851.986；牛腿与水平面倾斜角度为17.4893度，牛腿中设置有次锚索12根。 1.2技术要求 为保证底部支撑系统及模板在浇筑过程中均匀受力，要求浇筑时严禁集中受料，浇筑高度应控制在每小时不大于0.5m控制，使砼均匀上升。 2施工方案 2.1模板设计方案 溢洪道堰闸段弧门牛腿支撑采用预埋Φ25工字钢做悬臂钢支撑平台，在平台上面每隔60cm放置一根Φ22工字钢（具体尺寸见附图），在工字钢上面采用型钢材料做成支撑平台形成砼底模，同时在浇筑40仓砼时，预埋钢筋蛇型柱，侧面及底模模板拉杆焊在蛇型柱上面。 2.2砼浇筑施工方案 2.2.1预埋工字钢 溢洪道堰闸段边墙砼施工至40仓和50仓时在砼中预埋Φ25工字钢，工字钢埋设前先进行测量放点，利用测量控制点放置工字钢并加固牢固，EL1845层埋设的工字钢端头焊接80cm长，Φ16钢筋，钢筋需带弯钩，与工字钢焊接焊缝长度不小于5cm,
钢筋埋设方向与工字钢垂直。工字钢埋设时在靠近砼边缘处沿工字钢周围包一层5cm 宽的低发泡，待砼浇筑完毕，拆完支撑后割除工字钢，工字钢割除时伸入砼表面面约3cm深，割除后在砼表面按相关缺陷处理措施施工。 2.2.2钢支撑安装 ⑴钢牛腿焊接及钢梁安装 钢牛腿采用Ι25工字钢作为斜支撑，斜支撑焊接时焊缝须满焊，保证钢牛腿焊接质量。 钢牛腿顶部用22a“工”字钢。钢梁安装前首先要复测钢牛腿顶部高程，然后铺设工字钢，两工字钢若存在缝隙，用型钢材料垫实，若工字钢支撑横梁材料长度不足需焊接时，接头尽量布置在工字钢横梁上，两工字钢焊接时采用钢板焊接，焊缝须满焊。 ⑵钢平台支撑搭设 安装前先进行测量放点，根据附图测定出沿牛腿斜向布置的2*[10槽钢的上游端头位置，然后测定出钢支撑下游端头位置，安装最下游一根立柱，并将高程引测到立柱顶部，若高度不足，采用同规格型号的材料加长，若高出设计高程，画好线后将多余部分割除，然后架设[10槽钢，槽钢架设后先进行临时加固，进行复测槽钢顶部高程及坡度，误差不大于2mm,待复测合格后槽钢与立柱及钢梁之间焊接牢固，焊缝须满焊。然后依次顺序安装其余4榀支撑。 排架搭设好后，顶部横向铺设[10槽钢，并检测大面平整度，若发现问题及时调整，槽钢间距为0.45m一道，牛腿底模采用钢模板榀装，搭设在槽钢顶部，在进行顶部模板安装的同时，进行底部支撑系统的加固，其材料采用2*[16槽钢、I16工字钢或直径大于100mm的钢管，底部支撑系统斜杆与牛腿底面垂直，具体见附图，支撑系统杆件要与槽钢及底部工字钢焊接牢固，焊缝须满焊。
5 牛腿的设计计算 5.1 牛腿所受作用力的设计值 3431(38 6.09.810785088.410 6.09.8100.56) 4.6582 D P ---=???+?????+?=k N max max,221.051 1.05921128.866k D P ????=+=?+= ? ????? kN max 1.2 1.4 1.2 4.658 1.4128.8185.91D V P D =+=?+?=kN 185.910.3870.646M Ve ==?=kN· m 图5-1 牛腿截面尺寸 5.2 截面选择 （截面如图5-1所示） 所需净截面抵抗矩为：6 370.64610312.9391.0521510 x nx x M W f γ?===??cm 3 按经验公式得经济高度为：337307312.9393017.5e x h W =-=-=cm 参照以上数据，考虑到截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选截面高度为30h =cm 。 腹板厚度按负担支点处最大剪力需要得:
3 1.5 1.5185.91107.44300125 w w v V t h f ??===?mm 按经验公式估算： 30 1.651111 w w h t ===cm 选用腹板厚度为：10w t =mm 依近似公式计算所需翼缘板面积： 312.939 1.030 5.436306 x w w w W t h bt h ?=-=-=cm 2 试选翼缘板厚度为：14t =mm ，翼缘板宽度为200mm ，翼缘得外伸宽度为： ()120010952b -==mm ，952356.1131314y f =<= 所以翼缘板得局部稳定可以保证。 使用变截面牛腿，端部截面高度为:200h =mm 。 5.3 强度验算 20 1.42(30 1.42) 1.083.2A =??+-??=cm 2 ()()3311203020 1.030 1.4213137.55731212 x I = ??-?-?-?=cm 4 13137.5573875.83715x x I W h ===cm 3 ，492.880S =cm 3` 正应力为： 6 370.6461076.821.05875.83710 x x x M W σγ?===??N/mm 2<215f =N/mm 2 剪应力为： 6 4185.91492.8801069.7513137.55731010 x w VS I t τ??===??N/mm 2<125v f =N/mm 2 强度满足要求。 5.4 焊缝计算 （如图5-2所示） 取焊脚8f h = mm,
钢筋混凝土牛腿的构造及破坏实例探讨 2011-7-11 牛腿是钢筋砼结构中一种常用的承重构件，尤其在有吊车的单层工业厂房内大量使用。牛腿有点像一个缩短了的加腋挑梁，不过它主要不是受弯构件，而是剪拉构件。《混凝土结构设计规范》第10章第8条有较详细的介绍。 一、牛腿构造及简图
牛腿顶面的作用力有 F vk和 F hk（用于裂缝计算）或者是 F v和 F h （用于配筋计算）。 F vk——作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值； F hk——作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力值； Fv--作用在牛腿顶部的竖向力设计值； Fh--作用在牛腿顶部的水平拉力设计值。 牛腿各部位的名称如下： a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离,竖向力作用点仍位于下柱截面以内时，取a=0； b——牛腿宽度，垂直于本图方向； c——下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度； h1——牛腿的外边缘高度，不应小于h/3,且不应小于200mm； h——牛腿的高度； 沿牛腿顶部配置的纵向受力钢筋，数量不宜小于4根，直径不宜小于12mm。全部纵向受力钢筋及弯起钢筋宜沿牛腿外边缘向下伸入下柱内150mm后截断 承受竖向力所需的纵向受力钢筋的配筋率，按牛腿有效截面计算不应小于0.2%及0.45ft/fy,也不宜大于0.6%，钢筋 当牛腿设于上柱柱顶时，宜将牛腿对边的柱外侧纵向受力钢筋沿柱顶水平弯入牛腿，作为牛腿纵向受拉钢筋使用；当牛腿顶面纵向受拉
钢筋与牛腿对边的柱外侧纵向钢筋分开配置时，牛腿顶面纵向受拉钢筋应弯入柱外侧，并应符合本规范第10.4.4条有关搭接的规定(图10.4.4b)。 当牛腿的剪跨比a/h0≥0.3时，宜设置弯起钢筋。并宜使其与集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的交点位于牛腿上部l/6至l/2之间的的范围内，其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，根数不宜少于2根，直径不宜小于12mm。纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。 牛腿应设置水平箍筋，水平箍筋的直径宜为6-12mm，间距宜为100-150mm，且在上部2h0/3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。 二、劳动村A7厂房实例剖析 劳动村A7厂房的伸缩缝两侧没有采用通常的双柱做法，可能出于节省的考虑，采用了牛腿竖向支撑结构荷重，在牛腿顶面滑移来解决结构的伸缩问题。 现场检测时已经记录了牛腿破裂的现状，但报告中完全忽略了这部分内容，更不可理喻的是将牛腿支撑改为了缝边双柱支撑。经专家现场核对，才引起重视。 经重新审视现场，否定报告模型，并开凿验证分析，牛腿破坏主要有如下原因：
3.1设计资料 厂房跨度S ROOOmm ,柱间距为 B 6000mm ，吊车荷载5t ，轮距 K 3550mm , 行车宽度 B 4650mm ，最大轮压 P=85KN 偏心距e 350mm ，外伸长 200mm ,牛腿型号 BH(450-200) 200 6 10，材料 Q235，截面高 h 450mm ,截面宽b 300mm ,翼缘厚h f 10mm ，腹板厚t w 6mm ，力的作 用点处截面为BH3 00 200 6 10。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的焊口缺焊， 且假定剪孔仅 由牛腿腹板焊缝承受，并对工字型翼缘端部绕转部分焊缝忽略不计。 根据吊车梁设计，吊车梁截面面积A 136cm 2，Q235钢的密度为 3 7850kg/m ，吊车梁自重 7850 10 136 10 4 1067.6N /m ，轨道自重 430KN/m ，由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为： D k .min 33.5 (0.41 1.0 0.82 0.23) 82.41KN D k .m ax 85 (0.41 1.0 0.82 0.23) 209.1KN 。 则牛腿根部承受剪力为： V 1.2 (1067.6 430) 10 3 10 85 102.97KN 3.2截面选择 牛腿选用 BH(450 200) 200 6 10 力作用点处截面为 BH300 200 6 10 M = V X e = 102.97 X O.35=36.04KN AVV ------- * 第二早 牛腿设计 图3-1 牛腿根部支座反力影响线示 意图
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：C30, f tk =2.01N/mm 2, f c =14.30N/mm 2 纵筋级别： HRB400, f y =360N/mm 2 箍筋级别: HRB400, f y =360N/mm 2 弯筋级别: HRB400, f y =360N/mm 2 牛腿类型:_无上柱单牛腿 牛腿尺寸: b=300mm h=1080mm h 1=480mm c=600mm 下柱宽度: H 1=400mm 牛腿顶部竖向力值: F vk =10.00kN, F v =13.50kN, a=300mm 牛腿顶部水平力值: F hk =0.00kN, F h =0.00kN; 1.2 计算要求： 1.斜截面抗裂验算 2.正截面抗弯计算 3.水平箍筋面积计算 2 计算过程 2.1 斜截面抗裂验算 =>=636.30kN F vk 10.00 kN 满足要求！ 2.2 正截面抗弯计算 纵筋计算配筋量: a=300mm<0.3h 0=0.3·1040=312mm,取a=312mm 取As1=ρmin ·b ·h 0=624mm 2 As=A S1+A S2=ρmin ·b ·h 0+1.2F h /f y =624mm 2 纵筋实配: 4E16 A s =804mm 2(ρ=0.26%)>624mm 2 满足要求. 2.3 水平箍筋面积计算 水平箍筋面积计算 计算箍筋用量(牛腿上部2/3h 0范围): 取承受竖向力的受拉钢筋截面积一半312mm 2. 箍筋实配: E8@150 牛腿上部2/3h 0范围内: A sh =503mm 2>312mm 2 满足要求.
19.1 ）规定的计算长度值。 采用刚性屋盖的单层厂房排架柱的计算长度 2.0 1.25 1.5 1.00.80 1.0 为基础顶至柱顶总高度；、分别为从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面 的值仅用于/情况，当/ 2.5。 算出后即可按第章相应公式算出柱截面偏心距增大系数值，并根据截面内力设计值（ 柱截面尺寸参数（、、、、、）、材料强度设计值（、），用图
出上、下柱各控制截面所需要的钢架面积和（＝）。 ，有效高度为）。牛腿体积小、负荷大、应力状态复杂，所以在设计柱时必须十分重视 a>时为长牛腿，按悬臂梁进行设计；a≤时为短牛腿，按本节讨论的
a/的不同，1> a/>0.75 a/＝ a/<0.1
在外形上，牛腿应与柱等宽；牛腿外边缘高度 ；牛腿底边倾斜角≤（均见图 式中，、分别为作用于牛腿顶部按荷载短期效应计算的竖向力和水平拉力，均可按荷载标准值算得；为裂缝控制系数，对支撑吊车梁的牛腿取 为牛腿宽度；为牛腿与下柱交接处垂直截面的有效高度：，当a>，为下柱边缘到牛腿外的水平长度，为
纵向钢筋合力点至截面近边的距离；为混凝土抗拉强度标准值。 此外，为了牛腿发生局部受压破坏，其受压面的局部压应力在上述竖向力作用下，还应满足下≤0.75 A ）；为混当牛腿受有竖向力和横向水平拉力共同作用时，对纵筋截面重心产生拉力和力拒，
a<0.3时，取0.3；、为牛腿根部截面的高度和有效高度，≈0.95；0.85为内力臂；为纵筋强度设计值。 锚固长度（ 0.4，竖直投影长度应为 0.45，不宜大于 1.2），也称锚筋，应焊在与吊车梁或其他承受水平拉力 2/3范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力纵筋截面面积的a/
5.3 牛腿构造特点和计算 5.3.1 牛腿构造特点 悬臂体系的挂梁与悬臂间必然出现搁置构造，通常就将悬臂端和挂梁端的局部构造称为牛腿。牛腿的作用是衔接悬臂梁与挂梁，并传递来自挂梁的荷载。在这里由于梁的相互搭接，中间还要设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力，因此牛腿高度已削弱至不到梁高的一半，却又要传递较大的竖直和水平反力，这就使它成为上部结构中的薄弱部位，设计中应对此处的构造予以足够的重视。通常要注意以下几点。 ⑴悬臂梁与挂梁的腹板宜一一对应，使受力明确，缩短传力路线；接近牛腿部位的腹板应适当加厚，加厚区段的长度不应小于梁高； ⑵设置端横梁加强，端横梁的宽度应将牛腿包含在内，形成整体； ⑶牛腿的凹角线形应和缓，避免尖锐转角，以减缓主拉应力的过分集中； ⑷牛腿处的支座高度应尽量减小，如采用橡胶支座； ⑸按设计计算要求配置密集的钢筋，钢筋布置应与主拉应力的方向协调一致，以防止混凝土开裂。 5.3.2牛腿计算 牛腿计算包括三部分：牛腿端横梁计算、腹板部位牛腿计算及非腹板部位牛腿计算。下面分别介绍有关内容。 1．牛腿端横梁计算 1）对于挂梁的肋数与悬臂梁梁肋（腹板）片数相同且相互对齐时，各根挂梁的反力可以直接传给悬臂梁承受，此时悬臂端部设置的端横梁只起横向分布荷载的作用，本身不承受引起弯曲的局部荷载，可采用第四章有关横隔梁计算方法进行计算。 2）当挂梁的肋数多于悬臂梁梁肋（或腹板）片数或两者未对齐设置时，牛腿端横梁传递挂梁的支点反力，如图5.5所示。在此情况下，端横梁作为一根L 形截面的横向连续梁进行设计，承受的荷载有：端横梁自重、挂梁恒载1q g 及活载（汽车P 、人群）等（见图 5.6）。 2 q 图5.5 悬臂端横梁的受力图 图5.6 端横隔梁荷载作用图示
附件：计算书 由于施工的情况比较复杂，我部采用下表两种千斤顶，以便在施工过程中，根据现场的实际情况灵活配置千斤顶。 型号 本体高度（外径）mm 顶升力（kN ） 行程（mm ） 数量（台） QFB-10016 45(160） 100T 16 40 QFB-15040 78(200） 150T 30 40 中梁界面面积为0.48㎡，边梁截面面积为0.92㎡，每跨13m ，单片中梁重量为0.48×1×13×2.6=16.224t ，单片边梁重量为0.92×1×13×2.6=31.096t ，整垮梁重为16.224×13+31.096×2=273.104t ，安全系数取2，=?32 2 104.27317.069t ，采用100t 千斤 顶满足要求。 边梁采用4个千斤顶顶升，千斤顶安装及位置如图所示，
每个千斤顶由一个钢牛腿支撑，则单个牛腿受力N=77.74kN 。 千斤顶及牛腿示意图 螺栓验算： 螺栓选用M27，查得螺栓抗剪容许应力[τ1]=80MPa,容许承压应力[1C σ]=170MPa,则每只螺栓抗剪和承压容许应力为： [1J N ]=n j 4 d 2 π[τ 1 ]=1×804 272 ??π=45.78kN [1c N ]=d ][1 c σδ∑=27×10×170=45.9kN, 故[N]min =45.78kN 螺栓1距离螺栓中心最远，因此该螺栓受力最不利，那么有y 1=0.2m, 2i y ∑=（0.22 +0.22 ）=0.08m 2 M=Nl=77.74×0.125=9.718kN ·m
N 1= =∑=n 1 i 2i 1 y y M 08 .02.0718.92?=24.295kN 按1.5的安全系数，1.5N 1=24.295×1.5=36.443kN<[N]min =45.78kN
第三章 牛腿设计 3.1 设计资料 厂房跨度mm S 21000=，柱间距为 mm B 6000=，吊车荷载t 5，轮距mm K 3550=，行车宽度 mm B 4650=，最大轮压P=85KN ， 偏心距 mm e 350=，外伸长 mm d 200=,牛腿型号106200200)-504B H (???，材料Q235，截面高mm h 450=,截面宽mm b 300=,翼缘厚mm h f 10=，腹板厚mm t w 6=，力的作 用点处截面为10 620000BH3 ???。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的焊口缺焊，且假定剪孔仅 由牛腿腹板焊缝承受，并对工字型翼缘端部绕转部分焊缝忽略不计。 根据吊车梁设计，吊车梁截面面积2136A cm =，Q235钢的密度为 3 /7850m kg ，吊车梁自重m N /6.1067101361078504=???-，轨道自重 m KN /430，由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为： KN D m k 82.4123.02.80.01.4105.33in .=+++?=）（KN D k 1.20923.02.80.01.41085max .=+++?=）（。 则牛腿根部承受剪力为： KN V 97.102851010 )4306.1067(2.13 =+??+?=- 3.2 截面选择 牛腿选用 106200)200450B H (???-力作用点处截面为106200BH300??? =36.04KN 图3-1 牛腿根部支座反力影响线示 意图
牛腿剖面示意图 3.3 截面特性 牛腿根部截面： A=300×10×2+(450-20)× 6=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 2 2 3 6 x / 215 / 75 . 41 10 02 . 822 05 . 1 10 36.04 W mm N f mm N M x = < = ? ? ? = ? = γ σ 3.4.2 抗剪强度 3.4.3 腹板计算高度边缘处折算应力
钢牛腿与钢柱连接计算 一、钢牛腿与GZ1连接节点计算： 牛腿计算简图如附图九示： 作用于牛腿上的荷载为： P=1.4X207.3KN+1.2X(77.9kg/m+43kg/m)X6 =300KN F=1.4x7.65KN=10.7KN 其中：207.3KN 为吊车传来的坚向荷载，77.9kg/m 为吊车梁自重，43kg/m 为吊车轨道重（下同）。7.65KN 为吊车横向水平荷载。 则作用于牛腿根部的弯矩为： M=Pe+Fe=300x0.35m+10.71x0.6m=111.4KN ·m 剪力V=P=300KN 计算时假定弯矩由牛腿翼级承担，剪力由牛腿腹板承担。 强度验算： 2 22 26 /185/798476300/315/3.74250 12500104.111mm N f mm N A V mm N f mm N hA M v w f =<=?===<=???==τσ 经计算，牛腿根部满足强度要求！ 牛腿与钢柱连接焊缝计算： 牛腿上下翼缘与柱的连接采用开坡口的全熔焊缝，可视为与钢板等强，故该处焊缝满足强度要求！ 牛腿腹板与柱的连接焊缝采用双面角焊缝（h f =10mm ），施焊时不采用引弧板，其计算长度为L w =500-12x2-10=466mm 则： 223 /200/46466 2107.0103007.0mm N f mm N l h V W t w f f =<=????==τ焊缝强度满足要求！ 在牛腿高度范围内柱腹板的折算应力在算主刚架时已考虑，可不需验算。 牛腿处柱腹板设置的加劲肋与柱腹板和翼缘的连接焊缝采用双面角焊缝（h f =10mm ），施焊时不采用引弧板。焊缝的计算长度：在腹板处：Lw=500-12x2-30x2-10=406mm ；在翼缘处：Lw=125-4-30-10=81mm 。（其中30为加劲肋切角尺寸）。其所承担的水平力为:H=111.4/0.5=223则： 2 23 /200/20406 4107.0102237.0mm N f mm N l h V W t w f f =<=????==τ!度满足柱腹板与加劲的焊缝强 2 23 /200/9881 4107.0102237.0mm N f mm N l h V W t w f f =<=????==τ!度满足柱腹板与加劲的焊缝强