不同截面钢牛腿设计计算(excel)

一、计算资料上翼缘宽b500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An22000mm2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、Wn23663038.367mm31834425mm3σ=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’n34038297.245mm3W’n3=In/(y-tf)=Wn1=In/y=Wn2=In/(h+tf-y)=上翼缘外边的正应力σN/mm2120N/mm2τ=VS/(I*n*tw)=N/mm2120N/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=75.03766125三、牛腿与柱的连接焊缝计算：=181.3625857=544441872.7mm42901174.31mm31626960.553σf=M/Wn1=52.17887097,满足要求腹板下端的正应力σ1σ1=M/Wn2=93.04N/mm2腹板下端的剪应力τ1τ=V/（0.7*(hf*lw)=38.46368452N/mm218741.24mm=85.41648517N/mm2fWf=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。焊缝截面的抗弯惯性矩I上缘焊缝截面的抵抗矩W1=I/(y+t)=腹板下缘焊缝截面的抵抗矩W2=I/(h+tf-y)=翼缘采用角焊缝，其应力为：N/mm2fWt=185N/mm2τ=V*S/(I*n*tw)=N/mm2120N/mm2N/mm2120N/mm2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)N/mm2120N/mm2腹板上缘的正应力σ和切应力τσ=M*(y-tf)/I=N/mm2120N/mm222()f223一、计算资料牛腿尺寸（单位：mm）上翼缘宽bf1500上翼缘厚t116腹板宽ts下翼缘宽bf2500下翼缘厚t216腹板高度hw荷载竖向压力设计值F=500kN柱边与竖向压力距离e=0.3m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M=F*e=150.00kN.mV=500kN牛腿根部的净截面积AnAn=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=23000mm2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=255.22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=2469554.2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=1188062203mm4净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2Wn1=In/(y+0.5*t1)=4513615.901mm3Wn2=In/(hw+t1+0.5*t2-y)=4420160mm3下翼缘外边的正应力σσ=M/Wn2=33.94N/mm2215N/mm2,满足要求截面形心轴处的剪应力ττ=VS/(Itw)=74.24N/mm2215N/mm2,满足要求钢牛腿设计计算截面二(H型)截面腹板下端抵抗矩W’n2W’n2=In/(hw+0.5*t1-y)=4699936.475mm3下翼缘对形心轴的面积矩S1S1=t2*bf2*(hw+0.5*t1+0.5*t2-y)=2086260.87mm3腹板下端的正应力σ1σ1=M/W’n2=31.92N/mm2腹板下端的剪应力τ1τ=VS1/(Itw)=62.71N/mm2腹板下端的折算应力√(σ12+3τ12)=113.22N/mm21.1*215N/mm2三、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=292.97kN上翼缘焊缝应力为：σf=H/(t1*bf1)=36.62N/mm2fWt=185N/mm2下翼缘焊缝应力为：σf=H/(t2*bf2)=36.62N/mm2fWc=215N/mm2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))=74.40N/mm2fWf=160N/mm214n2500mmmm36.31E+08mm4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）,满足要求,满足要求1E+06,满足要求87.787mm31E+06I=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。a=0.5(h-t)+tf+t-y=s=tf*b*(y-0.5tf)=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)14500mmmm3钢牛腿设计计算截面二(H型),满足要求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,满足要求,满足要求N/mm2fWf=160N/mm2,满足要求