2-11牛腿设计在线视频

同学你好

这一讲的内容是牛腿的设计

对于这样一个牛腿来说

它的设计包括哪些内容

首先我们需要确定牛腿的截面尺寸

牛腿的截面有两个方向

一个是宽度

一个是高度

对于这样一个牛腿来说

垂直于我们板面的方向是牛腿截面宽度

就是跟它垂直这是板面

跟它垂直的方向是它的宽度

牛腿的宽度一般取的和柱子的宽度是相等的

牛腿的截面高度

是根据斜裂缝控制条件来确定的

它需要满足下面这个式子

这里面的参数比较多

我们放在下一页来讲

另外牛腿的截面尺寸

还要满足加载板的尺寸要求

就是这个部位加载板不能发生局部受压破坏

这个是牛腿配筋以及它的尺寸的一个图

在这个图中先来简单的介绍一下

Fv或者是Fvk 加一个k就表示是标准值

不加的就是设计值

Fv就是竖向加的这个力

还有一个是水平力Fh或者是Fhk

在这个图中钢筋有这么多类

一个是上柱的红颜色画的这两条线是纵筋

上柱的纵筋

然后下柱除了左边红颜色的线

右边还有一个红颜色线

这是配置在下柱里面的纵筋

橙颜色的线表示的是牛腿的纵向受拉钢筋

而且从这里面可以看出来

牛腿的纵向受拉钢筋没有截断

它左边延伸到柱子的外边缘

给它向下弯折

满足锚固长度

右边一直通到牛腿边缘向下

然后沿着牛腿的斜面弯折

一直伸到下柱里面150mm之后才能够截断

黑颜色的表示的是弯起钢筋

弯起钢筋它和这个连线有一个交点

这个交点A A的位置也有规定

在下面会讲到

还有蓝颜色画的这个是箍筋

箍筋因为牛腿是变截面的

所以每一个箍筋的面积

就是它这个框的大小是不一样的

这是刚才控制牛腿截面尺寸的时候

需要满足的一个公式一个条件

其中这个A表示的是牛腿支承面上

局部受压的板的面积

Fvk表示作用在牛腿顶面的竖向力

Fhk是水平力

β是一个裂缝控制的参数

对支承吊车梁牛腿取的是0.65

一般的牛腿取的是0.8

其中取0.65就是要求比较严格的

取的是系数比较低

里面还有参数

比如说a这个a已经很清楚了

就是竖向的加载的力到下柱内边缘

它们之间的距离是a

这个在设计的时候要考虑安装偏差20mm

如果考虑之后这个点还在下柱截面以内

那么就取a等于0

也就是说竖向力直接就传递到下柱了

而不通过牛腿

这个b是牛腿的宽度

就是垂直于我们板面的牛腿的宽度

h0是牛腿与下柱交接处就是这个位置

这个位置然后再减去As（中心线）的距离

h0是牛腿截面的有效高度

h1是牛腿外边缘的高度

就它端部的这一段小的端部的这段的高度

然后α值刚刚已经介绍过了

这个值一般不应大于45度取

通常我们取45度就可以了

牛腿设计

牛腿的承载力计算的时候

有一个计算简图非常简单

就是这样一个三角形的桁架

其中红颜色的表示的是

配置在牛腿顶面的纵向受拉钢筋

然后蓝颜色的混凝土的斜撑

也就是从加载点一直到下部

形成了一个斜向的混凝土压力带

我们把它简化成这样一个混凝土的斜撑

它是怎么来的

我们来看一下它的简化过程

第一个是实际的牛腿

我们给它取出来

就是上面fyAs牛腿破坏的时候

纵向受拉钢筋已经屈服了

然后这个是形成的一个斜向的混凝土压力带

我们把斜向的混凝土压力带

给它中心线找到

其中中心线的位置

它在这儿和我们实际计算简图取的时候

这个斜面和下柱的交点

这两个点其实是不重合的

但是为了简化计算

我们取的时候取计算简图取的时候

你看它这个取的是a

实际上取的时候是取的斜面和下柱交点的位置

它和实际受力的时候

这个中心点是有一点偏差的

我们在计算的时候就忽略不计了

如果只有竖向荷载就是第三个图

如果这个时候还包括水平荷载

就是第四个计算简图

有了这个计算简图

下面的计算就非常简单了

我们把纵向受拉钢筋给它切开

这样它的力就暴露出来了

然后这个时候因为它受拉

所以有一个向左的力 拉力

然后我们对下面这个点取矩

那会不会有人问

为什么不对上面这个点取矩呢

上面这个点取力矩的时候

拉力就暴露不出来了

它的截面积没法算了

所以我们对这个点取矩的时候

钢筋的力的大小就是fyAs

因为它已经达到屈服了

就是fy乘以As只要乘以它的力臂Z

就得到了它的这一部分力距

fyAsZ这个时候它是逆时针的

而竖向力和水平力对下面这个点

所产生的力矩是顺时针的

所以很容易就写出来这样一个平衡关系式

fyAsZ等于Fva再加上Fh乘以(Z+As)

然后如果我们经过简化

把内力臂Z取它等于0.85倍的h0

那么As就可以写成这个表达式

进一步简化的时候

我们把后面的括号里面的

第二项近似约等于0.2

就得到了下面这个配筋的公式

这个里面特别需要强调一点的是

这个As表达式分为两项

在计算的时候

把实际的数值带进去

算出来这个数值

不要把它两项加起来

要分开配筋

一定要强调一下Fv产生的这需要的这部分面积

和Fh产生的这部分面积

因为它构造上不同

所以配筋的时候不要把它们的面积加起来

这上面Fv就是竖向力

Fh是水平力

a就是刚才讲的竖向力到下柱内边缘的距离

当a小于0.3h0的时候

取a等于0.3h0位于牛腿顶面的

水平纵向受拉钢筋由两部分组成

从刚才这个公式也可以看出来

再强调一下

不要把它的面积加起来

要分别配筋

比如第一项由竖向力产生的抗弯钢筋

我们怎么配呢

配的时候配筋率按全截面面积计算

不小于0.2%

不宜大于0.6%

且根数不宜少于四根

然后第二个是由水平力产生的抗拉钢筋

这个是个锚筋

你要焊在预埋件上

防止由于水平力把钢筋拔出去

所以除了焊接之外

它还不应少于两根

这个是关于水平箍筋的

水平向放置的箍筋

因为对于牛腿来说

它的斜裂缝控制条件

比斜截面受剪的承载力条件控制要严格

所以对于牛腿来说

不进行斜截面承载力的计算

构造上来说有这些要求

仔细看一下

对于水平箍筋和弯起钢筋来说

我们的弯起钢筋

就是在这个图上用黑颜色画出来这个图

弯起钢筋虽然对牛腿的抗裂

就是对斜裂缝的出现影响不大

但是对斜裂缝的控制

它的开展的效果比较好

并且通过实验发现

如果a/h0大于等于0.3的时候

弯起钢筋还可以提高牛腿的承载能力

10%到30%

所以剪跨比比较大的时候

也就是说a/h0大于等于0.3的时候

宜设置弯起钢筋

并且设置弯起钢筋的位置

这不是弯起吗

弯起就是从这儿是水平的过来

然后弯起这个弯起的位置在哪呢

这个不能随便找一个位置

就给它弯起来

而是弯起的斜的线

它和加载点到牛腿斜面和下柱交点的连线

它们有一个交点

这个交点的位置呢

要位于这边标的l/6到l/2之间

这个值就是它交点的位置

在这个范围里面才可以起到最充分的作用

好这一讲的内容就到这里

再见