学文网摘要：通过工程实例，梳理了钢牛腿设计的详细过程，为钢牛腿设计标准化提供参考，从而提高设计效率和质量。
关键词：钢牛腿，截面设计，焊缝验算，预埋件设计
1 、概述
在水电站厂房中，混凝土牛腿是一种传统的支撑结构，具有施工简单、安全可靠等优点。但也存在一定的缺点，由于牛腿凸出墙体表面，限制了滑模的使用，对墙体施工的进度有一定的影响。为解决这个问题，考虑在墙体表面预埋钢板，然后再将钢牛腿再与钢板焊接的结构型式（见***1）。这样，可以在墙体施工完毕以后，再进行钢牛腿的安装，加快了厂房主体工程的施工进度，具有一定的经济效益。
2 、工程设计实例
某涉外水电站发电机层板梁采用钢牛腿支撑，牛腿荷载由上部板梁传来，经计算梁端剪力设计值V=500kN，牛腿端部产生的弯矩设计值M=Ve=75kN.m。初步拟定牛腿端部截面尺寸见***2，其中 ， ， ， ， ，塑形发展系数 。钢板采用Q235级钢材。
根据规范要求，需验算钢牛腿端部截面、连接焊缝以及混凝土预埋件在剪力及弯矩作用下的承载力。
2.1 端部截面承载力验算
牛腿端部截面面积
24000mm2
钢牛腿为左右对称截面，下翼缘外边缘至截面形心轴处的距离y
=180mm
形心轴以上面积对形心轴的面积距s
=1710000mm3
截面惯性矩
=490897500 mm4
形心轴以上、以下截面模量
2727208 mm3
2727208mm3
上翼缘外边缘的正应力
26.2
26.2
截面形心轴处的剪应力
以下验算截面腹板计算高度边缘处的折算应力：
N/ mm2
腹板下端以上截面对形心轴的面积矩：
，满足规范要求
满足规范要求。
2.2 焊缝承载力验算
偏安全考虑，上端部弯矩全部由牛腿翼缘承担，端部剪力全部由牛腿腹板承担。
基于以上考虑，牛腿的上、下翼缘与混凝土表面预埋钢板的连接采用与母材等强的对接透焊，焊缝质量等级为二级，焊缝强度可不必验算。牛腿腹板与柱连接采用通长双面贴角焊缝，焊脚尺寸
腹板双面角焊缝应力：
，满足规范要求。
2.3 混凝土预埋件承载力验算
锚板为Q235级钢，厚度20mm；锚筋为HRB335，锚固长度850mm。
根据《混凝土结构构造手册》第十四章预埋件的构造要求，初步拟定锚板尺寸见***3。（以下涉及公式及***表均见《混凝土结构构造手册》第十四章）
受拉锚筋强度fy的折减系数aa= 1.03；由于钢牛腿上翼缘加强了锚板受拉区的弯曲强度，锚板可按无弯曲变形考虑，锚板的弯曲变形折减系数ab=1；由手册中***14.5.8可查得锚筋受剪承载力系数av=0.4。
e/z=150/345=0.44
，av=0.4，查手册中***14.5.23可得 ，
预埋件的弯剪承载力满足规范要求。
3、 结语
钢牛腿具有施工简单、受力可靠、截面小、承载力高等优点，广泛应用于各类建筑工程中，由于钢牛腿可与混凝土墙或柱分开施工，可加快主体结构施工进度，具有一定的经济效益。
钢牛腿计算过程较为繁琐，可根据不同的结构尺寸和受力条件，对钢牛腿进行标准化设计。这样可以极大的提高设计效率，保证设计质量。
参考文献：
[1]GB50017-2003，钢结构设计规范[S]
[2]《钢结构设计手册（上册）》第三版[M]，中国建筑工业出版社
[3]《混凝土结构构造手册》第三版[M]，中国建筑工业出版社
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