焊缝节点强度计算
复合板塔器塔盘支撑圈的焊缝结构形式及强度计算
- 23 -第11期复合板塔器塔盘支撑圈的焊缝结构形式及强度计算张明（江苏中圣压力容器装备制造有限公司， 江苏 南京 211112）[摘 要] 本文简要阐述了复合板塔器内部塔盘支撑圈的焊缝结构形式的选择，焊缝强度计算及对复层结合强度的影响等问题，并对这些问题进行了分析、探讨和总结。
[关键词] 复合板塔器；塔盘支撑圈；焊缝结构；复层结合强度作者简介：张明（1981—），男，江苏徐州人，本科学历，中级工程师，江苏中圣压力容器装备制造有限公司设计副科长，长期从事压力容器的设计工作。
近年来，我司设计制造的多台复合板塔器，业主要求塔盘支撑圈直接焊接在基层上，导致加工制造难度加大，工期延长，制造成本上升。
在焊缝强度计算合格的前提下，选择合理的焊缝结构形式，对提高设备制造效率、节约成本及保证设备安全具有重要意义。
1 变换气氨洗涤塔塔盘支撑圈的制造2015年我司设计制造国内某项目一台变换气氨洗涤塔，塔器主要设计参数见表1，塔器主体材料为SB-575 N10276+Q345R ，6层塔盘，业主要求塔盘支撑圈直接焊接在基层上，不可直接焊接在复层上，经与业主多次沟通，业主给出的解释是，该塔器是多年前国外进口的，目前设备在国内采购，所有技术要求必须维持不变。
针对该问题经组织内部技术方案讨论会，最终确定塔盘支撑圈的焊缝结构形式详见节点I ，据车间反馈，剔除复层加工槽的难度很大，必须严格控制加工精度，否则容易伤及基层材料，另外因塔盘支撑圈外径大于筒体内径，所以支撑圈需按两HALF 下料和筒体组装。
最终经过车间工人们的努力，设备顺利制造完毕发到现场，得到了业主一致认可和赞同。
2 脱轻上塔塔盘支撑圈焊缝强度计算2016年我司设计制造国内某项目一台脱轻上塔，塔器主要设计参数见表2，塔器主体材料为S31603+Q345R ，120层塔盘，业主要求塔盘支撑圈直接焊接在基层上，如果制造厂建议塔盘支撑圈直接焊接在复层上（详见节点II ），必须对该焊缝进行强度计算合格，同时保证复层结合强度不被破坏，才可以考虑将塔盘支撑圈直接焊接在复层上。
设计用焊缝强度值
设计用焊缝强度值焊缝强度是衡量焊接接头性能的重要指标之一、设计一个能够准确评估焊缝强度值的方法对于确保焊接接头的质量和可靠性非常重要。
下面将介绍一种通过实验和数值分析相结合的方法来设计焊缝强度值。
首先，进行焊接实验来获取实际焊缝的强度值。
选择具有代表性的焊接接头样品，并根据设计要求进行焊接。
然后，使用合适的设备和方法对焊缝进行破坏力学试验，如拉伸试验、冲击试验等，以获得焊缝的破坏强度。
在实验中，需要确保样品的制备和加载过程符合标准规程，以保证实验结果的准确性和可靠性。
其次，进行焊缝的数值分析。
使用有限元分析等数值方法，模拟焊接接头的加载过程，计算焊缝的应力和应变分布。
根据焊接接头的几何形状、材料属性和加载条件等参数，建立适当的数值模型，并选择合适的材料本构模型来描述焊缝的力学行为。
通过数值分析，可以获取焊缝在加载过程中的应力和应变分布情况。
将实验结果与数值分析结果进行比较，对两者进行误差分析，以评估焊缝强度值的准确性和可靠性。
根据实际需求和安全性要求，可以制定合理的安全系数来对焊缝强度进行修正。
通过不断调整实验参数和数值模型，可以逐步提高焊缝强度值的准确性和可靠性。
此外，还可以基于统计学原理设计焊缝强度值。
通过大量的实验数据和数值分析结果，建立焊缝强度与其他影响因素之间的统计关系。
根据统计模型，可以预测焊缝强度值在给定条件下的概率分布，以及不同置信水平下的强度值范围。
利用统计方法评估焊缝强度值，对于确定焊接接头的安全性和可靠性具有重要的指导意义。
综上所述，设计焊缝强度值需要结合实验和数值分析相结合的方法，通过实验获得实际焊缝强度值，采用数值分析模拟焊缝的力学行为，对两者进行比较和修正，同时可以通过统计方法对焊缝强度进行评估。
这样可以确保焊接接头的质量和可靠性，提高焊接工程的设计和执行水平。
钢结构角焊缝强度计算与匹配分析
N w
=
βf
f
w f
he
lw
。
母材可承受拉力为 :
NB
=
f
B u
lB
t
式中
f
B u
———母材屈服抗拉强度设计值 ;
t ———母材承力截面厚度较小值 ;
lB ———母材承力截面宽度 。
采用等强度设计时 ,焊缝承受载荷能力与母材
相等 N w = NB , 可得
钢结构角焊缝强度计算与匹配分析 ———王 庆 ,等
Abstract :The strengt h of fillet welding joint is related not only to t he fillet weld size ,but also depends on t he base metal strengt h matching1 The influences of strengt h matching on fillet weld were analyzed1 The relationships among fillet weld size ,t hickness of base metal and matching coefficient of strengt h were established1 The results may be a references for design strengt h and calculation of steel structures1 Keywords :fillet weld strengt h design matching
图 2 角焊缝受力分析
σ2⊥+ 3 (τ2⊥+ τ2∥)
≤
3
钢筋焊接点计算公式
钢筋焊接点计算公式钢筋焊接是建筑工程中常见的连接方式，它能够有效地将钢筋连接成整体，提高了建筑结构的稳定性和承载能力。
在进行钢筋焊接时，需要进行焊接点的计算，以确保焊接点的强度和稳定性。
下面我们将介绍钢筋焊接点的计算公式及其相关内容。
1. 焊接点的计算公式。
在进行钢筋焊接点的计算时，需要考虑以下几个因素：焊接材料的强度、焊接接头的形式、焊接接头的尺寸和焊接接头的受力情况。
一般来说，焊接点的计算公式可以表示为：焊接点的强度 = 焊接材料的强度×焊接接头的有效截面积。
其中，焊接材料的强度可以根据具体的焊接材料和焊接工艺确定，而焊接接头的有效截面积则需要根据焊接接头的形式和尺寸进行计算。
2. 焊接材料的强度。
焊接材料的强度是指焊接材料在受力情况下能够承受的最大应力。
一般来说，焊接材料的强度可以通过焊接试验或者焊接标准来确定。
在进行焊接点的计算时，需要根据具体的焊接材料来确定其强度值。
3. 焊接接头的形式。
焊接接头的形式包括角焊接、对接焊接、搭接焊接等多种形式。
不同的焊接接头形式对焊接点的强度影响较大，因此在进行焊接点的计算时，需要根据具体的焊接接头形式来确定其有效截面积。
4. 焊接接头的尺寸。
焊接接头的尺寸包括焊缝的宽度、长度和高度等多个方面。
在进行焊接点的计算时，需要根据具体的焊接接头尺寸来确定其有效截面积。
一般来说，焊接接头的尺寸越大，其有效截面积也会越大，从而提高焊接点的强度。
5. 焊接接头的受力情况。
焊接接头在使用过程中会受到不同方向的受力，包括拉力、压力、剪力等多种受力情况。
在进行焊接点的计算时，需要根据具体的受力情况来确定焊接点的强度。
一般来说，焊接接头在不同受力情况下的强度值也会有所不同。
6. 焊接点的实际应用。
在进行钢筋焊接点的计算时，需要考虑实际的应用情况。
不同的建筑结构和工程项目对焊接点的要求也会有所不同，因此在进行焊接点的计算时，需要根据具体的应用情况来确定焊接点的强度和稳定性。
钢结构节点计算
钢结构节点计算是钢结构设计中的重要环节，它涉及到结构的安全性、可靠性和经济性。
以下是一些常见的钢结构节点计算方法：
1. 焊缝连接节点：焊缝连接是钢结构中最常用的连接方式之一。
在计算焊缝连接节点时，需要考虑焊缝的强度、焊缝的有效长度、焊缝的受力状态等因素。
2. 螺栓连接节点：螺栓连接节点通常用于钢结构的次要连接。
在计算螺栓连接节点时，需要考虑螺栓的直径、螺栓的数量、螺栓的预紧力等因素。
3. 梁柱节点：梁柱节点是钢结构中的重要节点之一。
在计算梁柱节点时，需要考虑节点的受力状态、节点的刚度、节点的强度等因素。
4. 支撑节点：支撑节点用于支撑钢结构的柱子或梁。
在计算支撑节点时，需要考虑支撑的类型、支撑的位置、支撑的受力状态等因素。
5. 桁架节点：桁架节点是桁架结构中的重要节点之一。
在计算桁架节点时，需要考虑节点的受力状态、节点的刚度、节点的强度等因素。
以上是一些常见的钢结构节点计算方法，具体的计算方法需要根据具体的结构形式和受力情况进行选择。
在进行钢结构节点计算时，需要遵循相关的设计规范和标准，确保结构的安全性和可靠性。
角焊缝计算讲义
于采用绕角焊的侧面角焊缝实际长度等于计算长度（绕角焊缝长度 2 h f 不进入计算）。 第 3 种：当杆件受力很小时，可采用 L 形围焊。由于只有正面角焊缝和角钢肢背上的侧面角 焊缝，令 N 2 ＝0，由公式（3.13）得：
3
N 3 =2 k 2 N
（3.18） （3.19）
N1 =N- N 3
角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可按下式计算其焊脚尺寸：
图中所示的双面角焊缝连接承受偏心斜拉力 N 作用，计算时，可将作用力 N 分解为 Nx 和 Ny 两个分力。角焊缝同时承受轴心力 Nx 和剪力 Ny 和弯矩 M=Nx·e 的共同作用。焊缝计 算截面上的应力分布如图所示，图中 A 点应力最大为控制设计点。此处垂直于焊缝长度方 向的应力由两部分组成，即由轴心拉力 Nx 产生的应力：
第 2 种 三面围焊
正面焊缝由于刚度大，变形能力差，在计算时认为端部的正面焊缝首先满载，剩下的部分 才由侧面焊缝承担。 先计算正面角焊缝所承担的内力
N1 f f fw helw1
式中 l w1 —连接一侧正面角焊缝计算长度的总和。 再计算侧面角焊缝的强度
f
N N1 f fw helw
l w1 =
N1 2 0.7h f 1 f fw N2 2 0.7h f 2 f fw
（3.16）
lw2 =
式中
（3.17）
h f 1 、 l w1 ——一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长度； h f 2 、 l w 2 ——一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长度。
实际焊缝长度为计算长度加 2 h f 。对于三面围焊，焊缝实际长度为计算长度加 h f ；对
N sin helw N cos f helw
焊接强度计算知识
各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响。
例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图29。
继续加载，焊缝的两端点达到屈服点σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到σs。
如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度极限，最后导致破坏。
36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图30a、图30b，其应力称为工作应力。
另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝，见图30c、图30d，其应力称为联系应力。
设计时，不需计算联系焊缝的强度，只计算工作焊缝的强度。
37 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。
全焊透对接接头的各种受力情况见图31。
图中F为接头所受的拉（压）力，Q为切力，M1为平面内弯矩，M2为垂平面弯矩。
受拉时的强度计算公式为Fσt＝───≤〔σ′t 〕Lδ1F受压时的强度计算公式为σα＝───≤〔σ′α 〕Lδ1式中F——接头所受的拉力或压力（N）；L——焊缝长度（cm）；δ1——接头中较薄板的厚度（cm）；σ——接头受拉（σt）或受压（σα）时焊缝中所承受的应力（N/cm2）㈠〔σ′t 〕——焊缝受拉时的许用应力（N/cm2）〔σ′α〕——焊缝受压时的许用应力（N/cm2）计算例题两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接焊在一起，两端受28400N的拉力，材料为Q235-A钢，试校核其焊缝强度。
解：查表得〔σ′t 〕=14200 N/cm2。
钢结构自动计算工具
钢结构自动计算工具随着科技的飞速发展，计算机技术在许多领域都取得了广泛的应用。
在建筑行业中，钢结构自动计算工具的出现，大大提高了工程设计的效率和准确性。
这种工具不仅可以减少人为错误，还能缩短设计周期，为建筑师和工程师提供了强有力的支持。
一、钢结构自动计算工具的优势1、高效性：钢结构自动计算工具利用计算机的高速处理能力，可以快速进行各种复杂的计算，大大提高了设计效率。
2、准确性：这种工具利用精确的数学模型进行计算，可以大大减少人为错误，提高设计的准确性。
3、优化设计：钢结构自动计算工具可以帮助设计师对设计方案进行优化，寻找最佳的设计方案。
4、便于协作：这种工具可以方便地共享和修改设计信息，使得团队协作变得更加高效。
二、钢结构自动计算工具在工程设计中的应用1、结构分析：钢结构自动计算工具可以对结构进行详细的分析，提供准确的应力、位移等信息，帮助设计师进行优化设计。
2、构件设计：根据结构分析的结果，工具可以自动进行构件的设计，包括梁、柱、板等，大大减少了设计师的工作量。
3、节点设计：钢结构自动计算工具还可以对节点进行详细的设计，包括焊接工艺、连接方式等，确保节点的安全性和稳定性。
4、施工图生成：一旦设计完成，钢结构自动计算工具可以自动生成施工图，大大提高了施工的效率。
三、未来展望随着科技的不断发展，钢结构自动计算工具的功能将会越来越强大。
未来，这种工具可能会集成更多的功能，如虚拟仿真、智能优化等，为设计师提供更加全面和高效的设计工具。
随着物联网、云计算等技术的发展，钢结构自动计算工具也可能会实现更加广泛和深入的应用。
总结来说，钢结构自动计算工具是工程设计的一项重要革新。
它利用计算机技术，大大提高了设计的效率和准确性。
随着科技的发展，我们有理由相信，这种工具将在未来的工程设计中发挥更加重要的作用。
钢结构强度计算在建筑工程中，钢结构强度计算是确保建筑安全和稳定性的重要环节。
本文将介绍钢结构强度计算的基本原理和方法，以及如何应用这些原理和方法进行有效的强度计算。
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一.
吊车最大轮压传至牛腿的反力R1=kN 吊车梁和轨道自重R2=kN
剪力V=1.4R1+1.2R2=kN
偏心e=弯矩M=Ve=
二.三.
①②③C 点剪应力验算C 所以τb =
B 点正应力B 点剪应力τ其中S b
C 点正应力验算牛腿焊缝强度(焊缝形式如右图)
其中S c =t W /2*(h/2-t)2+b/2*(ht-t 2) =σ
max =My max 8.047E+05B h=N/mm 2
所以 σ
max =
验算B 180mm 2f v =所以τc =
即C点满足强度要求。
H形节点计算
设计条件：
450≤63.66
N/mm 2 1.4截面惯性矩：验算A 1.2
所以 I=
a=(h-t)/2=374138.0018.10214.92
分项系数γQ =分项系数γQ =
①=②
③H X X X 2.984E+08mm
4
57N/mm 2≤β f f f w =σ
m1=M/W w1=
全部焊缝对X 轴的截面惯性矩为:
h'e *(b/2-t w /2-h e )*(h'/2-h'e /2)2]+2*1/12*h e *h'3
焊缝在2点处的截面抵抗矩 W w2=I wx /(h'/2)=焊缝在1点处的截面抵抗矩 W w1=I wx /(h/2+h'e 3001012374故折算应力为 σ
fs2=SQR((σm2/1.22)2+τv 2
)=
验算1点的强度τ
v = V/A w w=
73
N/mm 2
即1点满足强度要求。
62.9(平均剪应力)
f f w =满足要求。
即2点满足强度要求。
86.6综上所得：牛腿截面
N/mm 2N/mm 2N/mm 2
验算2点的强度
≤σm2=M/W w2=则腹板连接焊缝的有效截面面积为 A w 200I wx =2[1/12*b*h'e 3+h'e *b*(h/2+h'e /2)2牛腿腹板两侧焊缝焊角尺寸为 h f =
6
连接采用沿全周施焊的角焊缝，转角处连续施焊，没有起弧和落弧所引起的焊口缺的作用。
牛腿翼缘两侧焊缝焊角尺寸为 h'f =10
mm2。