设计用焊缝强度值
钢材和连接的强度设计值
附录附录1 钢材和连接的强度设计值附表1.1 钢材的强度设计值（N/mm2）注：附表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚的。
附表1.2 铸铁件的强度设计值（N/mm2）附表1.3 焊缝的强度设计值（N/mm2）注：1 自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T 5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470中相关的规定。
2 焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。
其中厚度小于8mm钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。
3 对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取f c w，在受拉区的抗弯强度设计值取f t w。
4 附表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。
附表1.4 螺栓连接的强度设计值（N/mm2）注：1 A级螺栓用于d≤24mm和l≤10d或l≤150mm（按较小值）的螺栓；B级螺栓用于d＞24mm和l＞10d 或l＞150mm（按较小值）的螺栓。
d为公称直径，l为螺杆公称长度。
2 A、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的要求。
附表1.5 铆钉连接的强度设计值（N/mm2）注：1 属于下列情况者为Ⅰ类孔：1）在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔；2）在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔；3）在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径，然后在装配好的构件上再扩钻至设计孔径的孔。
2 在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于Ⅱ类孔。
附录2 结构或构件的变形容许值2.1 受弯构件的挠度容许值2.1.1 吊车梁、楼盖梁、屋盖梁、工作平台梁以及墙架构件的挠度不宜超过附表2.1.1所列的容许值。
焊接强度设计值
205
205
175
120
＞40~60
200
200
170
115
＞60~100
190
190
160
110
自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊
Q345钢
≤16
310
310
265
180
200
＞16~35
295
295
250
170
＞35~50
265
265
225
155
＞50~100
250
250
210
145
305
210
＞35~50
340
340
290
195
＞50~100
325
325
275
185
注：1．自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《碳素钢埋弧焊用焊剂》GB/T 5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470中相关的规定；
2．焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。其中厚度小于8mm钢材的对接焊缝，不宜用超声波探伤确定焊缝质量等级；
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焊缝的强度设计值
焊缝的强度设计值（N/mm2） 表2-79
焊接方法和焊条型号
构件钢材
对接焊缝
角焊缝
牌号
厚度或直径
（mm）
抗压
fcw
焊缝质量为下列等级时，抗拉ftw
抗剪
抗拉、抗压和抗剪
一级、二级
三级
fvw
ffw
自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊
几种常用焊接焊缝计算书
常用焊缝计算书一、 轴力、剪力作用下的角焊缝计算1. 角焊缝强度计算焊缝受力示意图F: 通过焊缝中心作用的轴向力:23kNθ: 轴向力与焊缝长度方向的夹角为45°N: 垂直于焊缝方向的分力V: 平行于焊缝方向的分力hf:角焊缝的焊脚尺寸为6mmlw:角焊缝的计算长度为100mm焊缝受力示意图Af:角焊缝有效截面面积βf:正面角焊缝(端焊缝)的强度设计增大系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构取1.22；对直接承受动力荷载的结构取1.0 fwt:角焊缝的强度设计值取160N/mm2N = F×sinθ= 23×sin45×103=16263.5NV = F×cosθ= 23×cos45×103=16263.5NAf = 0.7×hf×(lw-10)= 0.7×6×(100-10)=378mm2ft=(NAf×βf)2+(VAf)2×0.5=(16263.5378×1.22)2+(16263.5378)2×0.5=27.8158N/mm2≤fwt=160N/mm2焊缝强度满足要求二、 轴力作用下的角钢连接的角焊缝计算1. 角焊缝强度计算焊缝受力示意图N: 通过焊缝中心作用的轴向力:20kNhf:角焊缝的焊脚尺寸为6mm角焊缝采用双不等肢短肢角钢三面围焊连接方式lw1:角钢的肢背焊缝长度90mmlw2:角钢的肢尖焊缝长度75mmb:角钢的肢宽45mmβf:正面角焊缝(端焊缝)的强度设计增大系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构取1.22；对直接承受动力荷载的结构取1.0 fwt:角焊缝的强度设计值取160N/mm 2N3:角钢肢宽分配荷载N3=0.7×hf ×b ×fwt ×βf45m m 焊缝受力示意图=0.7×6×45×160×1.22×10-3=36.8928kNk1 :角钢肢背内力分配系数查表取0.75 k2 :角钢肢尖内力分配系数查表取0.25 N1 :角钢肢背承受的轴心力N1=k1×N/2-0.5×N3=0.75×20/2-0.5×36.8928=-10.9464kN<0 故取0kNN2=k2×N/2-0.5×N3=0.25×20/2-0.5×36.8928=-15.9464kN<0 故取0kN分别计算各条焊缝的强度ft1=N10.7×hf×(lw1-10)=0×1030.7×6×(90-10)=0N/mm2≤fwt=160N/mm2ft2=N20.7×hf×(lw2-10)=0×1030.7×6×(75-10)=0N/mm 2 ≤fwt=160N/mm 2焊缝强度满足要求三、 弯矩轴力剪力作用下的角焊缝计算1. 角焊缝强度计算(1).焊缝受力示意图(2).焊缝形心至竖向焊缝距离x2x2=0.7×hf ×⎝ ⎛⎭⎪⎫2×(L-5)×L-520.7×hf ×()2×(L-5)+B=(120-5)22×(120-5)+80=42.6613x1=L-5-x2=72.3387(3).焊缝几何特征焊缝受力示意图L :焊缝水平长度120mmB :焊缝竖向长度80mmhf:焊缝高度6mmAf:焊缝面积Af=0.7×hf ×[2×(L-5)+B]=0.7×6×[2×(120-5)+80]=1302mm 2Ix:焊缝计算截面对x 轴的惯性矩Ix=⎝ ⎛⎭⎪⎫2×()L-5×⎝ ⎛⎭⎪⎫B 22+112×B 3×0.7×hf =⎝ ⎛⎭⎪⎫2×()120-5×⎝ ⎛⎭⎪⎫8022+112×803×0.7×6 =1.7248e+006mm 4Iy:焊缝计算截面对y 轴的惯性矩Iy=⎝ ⎛⎭⎪⎫2×⎝ ⎛⎭⎪⎫112×(L-5)3+(L-5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫x2 - L-522+B ×x22×0.7×hf =⎝ ⎛⎭⎪⎫2×⎝ ⎛⎭⎪⎫112×(120-5)3+(120-5)×⎝ ⎛⎭⎪⎫42.6613 - 120-522+80×42.66132×0.7×6=1.88883e+006mm 4J:焊缝计算截面对形心的惯性矩J=Ix + Iy=3.61363e+006mm 4(4).焊缝应力计算βf:正面角焊缝(端焊缝)的强度设计增大系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构取1.22；对直接承受动力荷载的结构取1.0 fwt:角焊缝的强度设计值取160N/mm 2从焊缝应力分布来看，最危险点为“1”，“2”两点“1”点的焊缝应力：τn1=N Af=10×1031302=7.68049N/mm 2σv1=V Af=10×1031302=7.68049N/mm 2τmx1=M ×ry J=4×40×1063.61363e+006=44.2768N/mmσmy1=M ×x1J=4×72.3387×1063.61363e+006=80.0732N/mm 2σ1=⎝ ⎛⎭⎪⎫σv1+σmy1βf 2+()τn1+τmx12 =⎝ ⎛⎭⎪⎫7.68049+80.07321.222+()7.68049+44.27682 =88.7321N/mm 2 ≤fwt=160N/mm 2 “2”点的焊缝应力： σn2=N Af=10×1031302=7.68049N/mm 2 τv2=V Af=10×1031302=7.68049N/mm 2σmx2=M ×ry J=4×40×1063.61363e+006=44.2768N/mmτmy2=M ×x2J=4×42.6613×1063.61363e+006=47.2227N/mm 2σ2=⎝ ⎛⎭⎪⎫σn2+σmx2βf 2+()τv2-τmy22 =⎝ ⎛⎭⎪⎫7.68049+44.27681.222+()7.68049-47.22272 =58.1147N/mm 2 ≤fwt=160N/mm 2 所以，焊缝强度满足要求。
焊缝强度设计值与焊缝抗拉值的关系
焊缝强度设计值与焊缝抗拉值的关系下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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各类焊缝连接的强度计算
各类焊缝连接的强度计算焊缝是一种将金属材料通过熔化和凝固来连接的工艺。
焊接连接的强度是判断焊缝质量的重要指标之一，也是确保焊接结构安全可靠的关键因素之一、下面将介绍不同类型焊缝连接的强度计算方法。
1.纵向接头焊缝强度计算方法纵向接头焊缝是指在连接件的纵向方向上进行焊接。
若焊缝的宽度为b，其强度计算方法如下所示：强度=焊缝截面积×焊缝的强度焊缝截面积=焊缝宽度×连接件的长度焊缝的强度可以通过实验得出，一般根据焊缝的类型和焊接材料的强度来确定。
2.横向接头焊缝强度计算方法横向接头焊缝是指在连接件的横向方向上进行焊接。
横向接头焊缝的强度计算方法与纵向接头焊缝类似，只是焊缝的宽度和连接件的长度需要根据具体情况来确定。
3.对接焊缝强度计算方法对接焊缝是将两个平行连接件通过焊接进行连接。
对接焊缝的强度计算方法一般采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
孔边有效长度是指连接件孔边与焊缝的距离。
对于不同类型的对接焊缝，可以根据实验得到的结果或者理论计算的方法来确定焊缝的强度。
4.角接焊缝强度计算方法角接焊缝是将两个连接件按照一定的角度进行焊接。
角接焊缝的强度计算方法与对接焊缝类似，也是采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
需要注意的是，上述计算方法是根据焊缝的形状和连接件的尺寸来确定的，对于具体的焊缝强度计算，还需要考虑材料的物理性质、焊接工艺参数等因素。
此外，还可以通过有限元分析等数值模拟方法来计算焊缝连接的强度。
这种方法可以更真实地模拟焊接过程和焊缝的行为，得到更准确的强度预测结果。
综上所述，焊缝连接的强度计算需要考虑多个因素，包括焊缝形状、连接件尺寸、焊接材料的强度、物理性质和焊接工艺参数等。
正确的强度计算方法可以确保焊接结构的安全性和可靠性。
焊缝强度计算表格
38.58钢材组别:
上限 0 16 21
38.58 15
#REF! 4
第一组
下限 15 20
0 21 41 51
上限 0 21 41 51
20 40 50 100
下限 20 40 50 100
上限 0 17 26 37 51
下限 16 25 36 50 100
上限 0 17 26 37
下限 16 25 36 50
450 215 125 325
截面形状 圆钢 方钢 扁钢 角钢 工字钢 槽钢 钢板 7
钢材种类 Q235
16Mn钢 16Mnq钢 16MnV钢 16MnVq
1
钢筋强度设计值 等级 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400
选项:
钢筋层数影响系数 层数
2
3 4
5 6 选项:
选项:
焊接方法和 焊条型式
1
角焊缝
抗拉、压 、剪强度
160 160 160 160
200 200 200 200 200 220 220 220 220
160 160混凝土强源自设计值 轴心抗压 弯曲抗压抗拉
C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 选项:
3 4 5 6 4
7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 6
钢材的分组尺寸
组别
圆钢、方钢和扁钢的 角钢、工字钢(腹板)和
直径或厚度
槽钢(腹板)的厚度
钢板的厚度
16Mn钢或16Mnq钢的 16MnV钢或16MnVq
厚度或直径
钢的厚度或直径
上限
下限
ASME_BPVC.VIII.1-2021_中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨
王 任 ASME BPVC.VIII.1-2021中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨292023，33（3）櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴毷毷毷毷设 计技 术ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨王 任 中国成达工程有限公司 成都 ６１００４１摘要 本文对ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中换热管与管板连接焊缝采用强度焊所需最小焊缝尺寸及焊缝强度计算进行分析，并与ＧＢ／Ｔ１５１ ２０１４进行对比，为换热器设计中的换热管与管板的连接焊缝强度计算提供一定的参考。
关键词 强度焊 焊缝尺寸 在管壳式换热器设计中，换热管与管板连接型式通常有强度胀、强度焊、强度焊加贴胀、内孔焊，而强度焊或强度焊加贴胀应用最广。
采用强度焊或强度焊加贴胀时，换热管与管板连接焊缝尺寸要求及强度校核是换热器设计计算中非常重要的部分。
本文将结合标准规范对此计算进行分析和探讨。
１ ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中强度焊的分类及要求 按ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中ＵＷ ２０章节规定，强度焊分为完全强度焊和部分强度焊。
完全强度焊与部分强度焊尺寸计算公式一致，只是设计强度与换热管轴向强度之比取值不同，完全强度焊时，取设计强度与换热管轴向强度的比值为１。
ＧＢ／Ｔ１５１ ２０１４中没有对强度焊进行分类，只是对设计选定的焊接尺寸进行各工况下的应力校核。
１ １ 完全强度焊对于完全强度焊，标准中要求焊缝强度应大于等于换热管的轴向强度，焊缝尺寸需满足ＵＷ２０ ６的要求。
根据此原则，只要换热管与管板连接焊缝尺寸满足完全强度焊的最小尺寸要求，就无需进行换热管与管板连接焊缝的轴向载荷校核，此焊缝也无需进行剪切载荷试验，只需对换热管进行轴向载荷的校核。
１ ２ 部分强度焊部分强度焊（非密封焊）的焊缝强度不大于换热管的轴向强度，设计强度（焊缝设计强度）是根据各工况下的轴向载荷来确定的，焊缝的最小尺寸要求是根据设计强度来进行计算的，即满足ＵＷ ２０ ６的要求。
工字钢、槽钢、圆钢规格重量
高强度螺栓直径 d (mm)
螺栓序号 螺栓等级 螺栓钢号 螺栓钢号
16
20
22
24
1
1
28.4
44.6
54.7
62.8
2
2
22.1
34.7
42.5
48.8
Q235
3
3
28.4
44.6
54.7
62.8
4 8.8
5
4
18.9
29.7
36.5
41.9
1Hale Waihona Puke 34.754.566.8
76.7
16Mn
8.8
6
2
25.2
39.6
48.6
55.8
16Mn
7
3
34.7
54.5
66.8
76.7
8
4
22.1
34.7
42.5
48.8
9
1
40.5
62.8
77
91.1
10
2
31.5
48.8
59.9
70.9
Q235
11
3
40.5
62.8
77
91.1
12 10.9
13
4
27
41.9
51.3
60.8
1
49.5
76.7
94.1
111.4
23.5 22.5 21.5 20.5 34.5 32.5 29.5 27.5
强度设计值
抗拉,压,弯
抗剪
f
fv
kN/cm2
kN/cm2
21.5
12.5
20.5
角焊缝的强度计算
角焊缝的强度计算
1．在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下： 正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向） w
e f l h N =σ≤w f f f β侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向） w e f l h N =
τ≤w f f 2．在其它力或各种力综合作用下，f σ和f τ共同作用处：
22
f
ßf f τσ+ ≤w f f 其中： f σ——按焊缝有效截面（w e l h ）计算，垂直于焊缝长度方向的应力； f τ——按焊缝有效截面（w e l h ）计算，沿焊缝长度方向的剪应力； e h ——角焊缝的计算厚度，直角（或锐角）角焊缝等于f h 7.0，钝角 角焊缝等于2
cos αf h ，f h 为焊脚尺寸； w l ——角焊缝的计算长度对每条焊缝取其实际长度减f h 2； w f f ——角焊缝的强度设计值；
f β——正面角焊缝的强度设计值增大系数：对承受静力荷载和间接
承受动力荷载的结构，22.1=f β；对直接承受动力荷载的结 构，0.1=f β。
工字钢焊接强度验算
工字钢焊接强度验算M max ——使截面达到材料设计强度的计算截面弯矩2、三级焊缝达到设计强度的弯矩计算三级的抗拉对接焊缝强度设计值为2/185mm N f w t =2/185mm N W M==σM=185N/mm 2×325×103mm 3=60.125KN.m 3、加强钢板截面尺寸计算焊缝对截面抵抗的削弱在腹板处和翼缘板处，由于施工中对翼缘板处平整的要求，一般不在翼缘板处加强，因此在腹板两边添加加强钢板来弥补焊缝对截面的削弱。
由于截面的弯矩抵抗力主要是由截面尺寸来提供，所以计算选取在腹板处焊接两片170mm 高，8mm 厚的钢板来加强。
截面几何性质计算：431.4225212178.03570cm I x =⨯⨯+=3max 1.384111.4225cm y I W x x ===2/185mm N W M==σ当焊接加强钢板后抵抗弯矩：M=185N/mm 2×384.1×103mm 3=71.058KN.m 对接焊缝使母材抵抗弯矩减小值： 69.875KN.m －60.125KN.m=9.75 KN.m 加强钢板焊接后抵抗弯矩增加值： 71.058KN.m －60.125KN.m=10.93 KN.m所以当腹板增加加强钢板后，截面的抵抗弯矩增大了10.93KN.m ，大于由对接焊缝引起的母材抵抗弯矩减小值9.75 KN.m ，满足截面最大应力的要求并与母材截面强度相同。
4、焊缝强度计算工字钢对接处在弯矩和剪力的组合作用下，使得各处应力值小于焊缝强度设计值来保证焊缝的长度满足要求，当临近焊缝处母材应力达到设计强度时焊缝刚好破坏的临界状态，以确定焊缝最小长度和最小的有效截面面积。
拟采用两块高170mm×长100mm×厚8mm 的Q235钢对I22b 的工字钢进行周边焊，验算焊缝的抗拉强度能否达到抗拉强度设计要求。
正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）2/3.624)52170(57.08.4652)185215(mm N l h N w e f =⨯⨯-⨯⨯⨯-==σ侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）2/8.1104)52100(57.08.4652)185215(mm N l h N w e f =⨯⨯-⨯⨯⨯-==τ在各种力综合作用下，需满足22fff τβσ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛wf f ≤222222/160/1228.11022.13.62mm N mm N f ff ≤=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛τβσ计算结果满足要求。