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bf1	400	上翼缘厚t1	20	腹板宽ts	14
	下翼缘宽bf2	400	下翼缘厚t2	20	腹板高度hw	660
荷载
	竖向压力设计值F=		950
	柱边与竖向压力距离e=		0.5	m
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V
	M=F*e=	475.00	kN.m
	V=	950	kN
牛腿根部的净截面积An
	An=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=		25240	mm2
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=				336.83	mm
形心轴以上面积对形心轴的面积矩S
	S=(y-0.5*t1)*ts*0.5*(y-0.5*t1)+t1*bf1*y=				3442370.323	mm3
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
=	2150780621	mm4
净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2
	Wn1=In/(y+0.5*t1)=		6201245.5	mm3
	Wn2=In/(hw+t1+0.5*t2-y)=		6089938	mm3
下翼缘外边的正应力σ
	σ=M/ Wn2=	78.00	N/mm2<215 N/mm2		,满足要求
截面形心轴处的剪应力τ
	τ=VS/(Itw)=	108.61	N/mm2<215 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)=		6455513.4	mm3
下翼缘对形心轴的面积矩S1
	S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2-y)=			2745356.6	mm3
腹板下端的正应力σ1
	σ1= M/W’n2=	73.58	N/mm2
腹板下端的剪应力τ1
	τ=VS1/(Itw)=	86.62	N/mm2
腹板下端的折算应力
	√(σ12+3τ12)=		167.10	N/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。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=	698.53	kN
上翼缘焊缝应力为：
	σf=H/(t1*bf1)=		87.32	N/mm2 <fWt=185 N/mm2		,满足要求
下翼缘焊缝应力为：
	σf=H/(t2*bf2)=		87.32	N/mm2 <fWc=215 N/mm2		,满足要求
腹板采用两条角焊缝，承受剪力V，角焊缝焊角尺寸为hf，角焊缝应力:
	τf=V/(2*0.7*hf*(hw-20))=			106.03	N/mm2 <fWf=160N/mm2		,满足要求