图 横梁变截面连接处螺栓布置图
选用级M24的高强度螺栓，P=175kN，在接触面采用喷砂处理，?取。 螺栓的受力图如图所示。
图 横梁变截面连接处螺栓受力图3
单个螺栓的最大拉力：
NMy1?33.05218.09?103?300Nt1????2nm?yi122?2?(502?1502?3002) ?139.48kN?0.8P?0.8?175?140kN
连接的受剪承载力应按跨中最不利内力组合偏安全选取：
M?206.93kN?mN??62.77kN V??68.67kN连接的受剪承载力设计值应按式：
式中n为螺栓总数，
?NtitibV?0.9nf?(nP?1.25?Nti)
?N为螺栓所受拉力之和，可按比例求出为： ?N=(129.39+61.92+16.93)?2=416.48kN
验算受剪承载力设计值：
?NbV?0.9nf?(nP?1.25?Nti)?0.9?1?0.45?(12?175?1.25?416.48)?639.66kN?V?68.67kN连接处梁端底板及柱头板厚度t的确定： 按无加劲肋端板，厚度应满足：
3eWNt3?(60?8/2)?129.39?103t???31.62mm
(0.5a?eW)f(0.5?100?56)?205
取板厚为40mm。
因为
Nt2?61.92kN?0.4P?70kN ，且 0.4P0.4?125?103??156.25N/mm2?f?205N/mm2， eWtW56?8所以腹板强度满足，可不加厚腹板也不用设置加劲肋
4.3.4. 牛腿的设计与验算
钢材使用Q235-B，采用E43系列焊条，手工焊。
焊缝采用四周围焊，转角连续施焊，没有起弧落弧所引起的焊口缺陷。假定剪力仅由牛腿腹板焊缝承受，取焊角尺寸hf?6mm。
牛腿构造及尺寸以及焊缝尺寸如图至所示：
图 边柱牛腿构造（立面图）
图 边柱牛腿构造（俯视图）
图 中柱牛腿构造（立面图）
图 中柱牛腿构造（俯视图）
图 牛腿焊缝尺寸图
作用于牛腿根部的剪力V和弯矩M为：
V?P?1.2PD?1.4Dmax?1.2??2.0?6.0??1.4?210.59?309.23kN
M?V?e?309.23?0.58?179.35kN?m 式中： PD——吊车梁及轨道重；
Dmax——吊车全部最大轮压通过吊车梁传递给一根柱子的最大反力。
考虑腹板焊缝参加传递弯矩的计算方法，全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为：
0.7?0.6?44.83Iw?2??2?24?0.7?0.6?25.32?4?12?0.7?0.6?22.72 12?26977.3cm4Mh179.35?106?f1????254.2Iw226977.3?104?169.00N/mm2??fffw?1.22?160?195N/mm2翼缘焊缝的最大应力为：
腹板焊缝中由于弯矩M引起的最大应力：
?f1?169.00?225.8?155.63N/mm2 254.2
由于剪力V在腹板焊缝中产生的平均剪应力为：
V309.23?103?f???81.52N/mm2
??he2lw2?2?0.7?6?451.6??f????f??155.63???f2???81.522?151.39N/mm2?ffw?160N/mm2 ????1.22??柱脚设计
2
则腹板焊缝的强度为：
综合上述计算，焊缝强度能够满足要求。
4.4
当设有桥式吊车时，宜采用刚接柱脚，柱脚的剪力不宜由柱脚锚栓承受，而应由底板与基础间的摩擦
力(摩擦系数可取传递，超过时则应设置抗剪键，锚栓的直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽，受拉锚栓应进行计算，除其直径应满足强度外，埋设深度应满足抗拔计算。为了安装时便于调整柱脚的位置，水平板上锚栓孔的直径应是锚栓孔直径的～倍，待柱子就位并调整到设计位置后，再用垫板套住锚栓并与水平板焊牢，垫板上的孔径只比锚栓直径达1～2mm，刚接柱脚的受力特点是在与基础连接处同时存在弯矩，轴心压力和剪力，同铰接柱脚一样，剪力由底板与基础间的摩擦力或专门设置的抗剪键传递，柱脚按承受弯矩和轴心压力计算。
由于边柱与中柱的截面尺寸相同，故可设计一种柱脚形式。 取最不利内力组合值：
M?115.66kN?m，N??188.71KN，V??52.54kN
4.4.1. 底板尺寸
柱脚底板与基础接触面的压力成直线分布，最大压应力按下式计算（忽略锚栓预拉力的影响）：
?max?N6M?2 BLBL
采用宽为360mm，长为530mm的底板，则有：
N6M188.71?1036?115.66?106?max??2??BLBL360?530360?5302
?7.85N/mm2?fc?9.6N/mm2N6M188.71?1036?115.66?106?min??2????5.87N/mm2 2BLBL360?530360?530
板的另一边缘的应力为：
底板与基础之间产生拉应力，此时假定拉应力的合力由锚栓承受，锚栓数量与直径见后述。
底板的区格有三种，先分别计算其单位宽度的弯矩，取最大应力?max均匀分布，这样设计偏于安全。 区格①为三边支承板，b1/a1?180/175?1.03，?=0.092
M1??qa12?0.114?7.85?1752?27406.3N?mm
22
区格②为两边支承板，b1/a1?90?120/(90?120)?0.48，?=0.0532
222M1??qa1?0.0532?7.8?(90?120)?9396.45N?mm
区格③为三边支承板，b1/a1?90/120?0.75， ?=0.0885
M1??qa1?0.0885?7.85?120?10004.1N?mm
这三种区格中选取最大弯矩值，来计算底板厚度。
取板厚为30mm。
4.4.2. 肋板计算
22t?6Mmax27406.3?6??28.32mm f205
肋板按悬臂梁计算，承受的荷载如图所示阴影部分的底板反力，由于底板反力按最大值考虑偏于安全，
故其上所作用线荷载考虑平均值即可，计算和翼缘平行方向的两肋板偏安全。
?l?120?7.85?942N/mm
肋板与底板的连接（考虑两条焊缝）为正面角焊缝。 ?f?1.22，取hf?6mm，焊缝强度计算：
?f?942?91.92N/mm2?ffW?160N/mm2
1.22?0.7?6?2
肋板与靴梁的连接（外侧两条焊缝），所受隔板的支座反力为： R?90?942?84780N
设hf?6mm，求焊缝长度（即肋板高度）：
lW?R84780??63.08mm
2?0.7?hf?ffW2?0.7?6?160
实际肋板平行翼缘和腹板方向高度都取150mm，设肋板厚度t?10mm，验算肋板抗剪抗弯强度： Vmax?R?84780N
1.5Vmax1.5?84780??84.78N/mm2?fV?125N/mm2 ht150?10Mmax?1/2?942?902?3.82?106N?mm Mmax6?3.82?106????101.87N/mm2?f?215N/mm2 2W10?150?=
4.4.3. 靴梁计算
靴梁与柱身的连接（四条焊缝），按承受柱的压力M?115.66kN?m，N??188.71kN计算，此焊
缝为侧面角焊缝，设hf?6mm，求其长度。
lW?
NM?4?0.7?hf?ffW2?0.7?hf?ffW?h188.71?10115.66?10??253.2mm4?0.7?6?1602?0.7?6?160?34036
?取靴梁高高于肋板高度，取为300mm。 靴梁作为支承于柱边的悬伸梁（见下图），取厚度为10mm，验算其抗剪和抗弯强度。
钢结构毕业设计
