各类焊缝连接的强度计算
焊缝强度计算
锅炉角焊缝强度计算方法JB/T 6734-1993中华人民共和国机械行业标准JB/C 6734-1993锅炉角焊缝强度计算方法主题内容与适用范围本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法本标准适用于额定蒸汽压力大于2.5MYa固定式蒸汽锅炉锅筒,集箱和管道」_各种骨接头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造,安装与运输过程中所用受力构件的连接焊缝.2名词术语及符号说明2.1名词术语2.1.1对接接头两焊件端面相对平行的接头2.1.2角接接头两焊件端面问构成大于300,小于135'夹角的接头2.1.3'r形接头一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头_飞2.1.4搭接接头两焊件部分重叠构成的接头,2.1.5圆钢连接接头两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头)2.1.6对接焊缝在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝.2.1.7角焊缝沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝2.1.8正面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相垂直的角焊缝,见图2-12.1.9侧面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝,见图2-22.1.10纵向焊缝沿焊件长度方向分布的焊缝.2.1.11横向焊缝垂直于焊件长度方向的焊缝.机械工业部1993-08-21批准1993-10-01实施19622.1.12环形焊缝沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝.图2-1正面角焊缝图2-2侧面角焊缝2.1.13承载焊缝焊件上用作承受荷载的焊缝2.1.14非承载焊缝焊件上不CL接承受荷载,只起连接作用的焊缝,习惯上称联系焊缝.2.1.15坡口深度焊件开坡口时,焊件端部沿焊件厚度方向加_r掉的尺寸2.1.16焊脚尺寸在角焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度.2.1.17焊缝计算厚度设计焊缝时使用的焊缝厚度.2.1.18焊缝计算长度计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度;不封闭焊缝的计算长度,对每条焊缝取其实际长度减去l Omm2.1.19焊缝计算厚度截面积焊缝计算厚度与焊缝计算长度的乘积.2.1.20全焊透型焊缝焊缝在其连接部位的全厚度上,用熔敷金属充分连接,无未焊透的部位,见图2-3必要时,全焊透型焊缝可用角焊缝进行加强2.1.21部分焊透型焊缝焊件在其连接部位的部分厚度上用熔敷金属连接,尚有未焊透的部位,见图2-4必要时,部分焊透焊缝可用角焊缝进行加强.2.2符号说明G焊缝计算厚度,二;A—焊缝计算厚度截面积,例n2;b—耳板宽度,mm;bI—搭接焊横向焊缝长度,mm;b2—搭接焊纵向焊接长度,圆钢与钢板连接焊焊缝长度,二;b3.佑—弯头耳板尺寸,mm;F3,13,,B2- 'F形接头焊缝长度,mm;1963图2-3全焊透型焊缝图2-4部分焊透型焊缝.—横向耳板与集箱及耳板与弯头连接焊缝圆弧部分的弦长,mm;d—管接头装配前筒体上的开孔直径,二;试)—管接头外径,mm;d,—管接头内径,mm;d,,d2—大,小圆钢直径,二;D;—筒体内径,mm;.—耳板与弯头连接焊缝直段部分的长度,,;厂—管接头,T形接头坡口深度,二;F-集中力,N;FFy.,凡-.r , y,二方向上的集中力,N;h—耳板孔中心沿耳板高度方向到连接焊缝的距离,mm;hi, h2—耳板孔中心沿耳板高度方向至连接焊缝的最大和最小距离,二;H—对接接头坡口深度,nun;k—壳体常数,1/mm;K—等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;K,, K2—不等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;I,焊缝计算长度,mm;M—力矩,Nm;M—端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩,N"m/m;MM,., M,—绕:, .Y,二轴旋转的力矩,N" m;1964N—端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力,N/m;尸—计算压力,M】〕a;Q—端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力,N/m;Ro筒体的外半径,弯头外圆弧曲率半径,mm;Rm筒体平均半径,二;s锅筒起吊耳板孔中心至锅筒重心的纵向距离,二;t—筒体有效壁厚,二;t—无孔筒体理论计算壁厚,二;t—管接头壁厚,二;W-焊缝的抗弯截面系数,mm3;Wx. Wy焊缝对二,Y轴的抗弯截面系数,mm3 ;Wk焊缝的抗扭截面系数,mm3 ;X -筒体开孔有效加强宽度,二;a—对接接头V形坡口的坡口角度,度;月—焊缝计算厚度截面与焊脚尺寸K:的夹角,度;Y—力的作用方向与耳板高度方向的夹角,反时针方向为正,度;6—板件厚度,mm;81,灸—较厚和较薄板件的厚度,mm;△一-一~钢板厚度方向未焊尺寸,二;.—两圆钢公切线至连接焊缝表面的距离,mm;,—许用应力修正系数;a—耳板连接焊缝圆弧部分所对圆心角的二分之一,度;产—泊松比;.—正应力,N/mmz;a,—垂直于焊缝计算厚度截面的正应力,N/.' ;"F集中力所引起的正应力,N/mmz ;am-弯矩所引起的正应力,N/mmz;11 M.—均布弯矩所引起的正应力,N/.';aq横向均布力所引起的正应力,N加m';ON—纵向均布力所引起的正应力,N八mm' ;a,—按第三强度理论计算的当量应力,N/.';I',-焊件在室温下的屈服点,N/.';〔司—焊件在计算温度下的许用应力,按相应的强度计算标准规定选用,N /mmz ; r—切应力,N /mmz ;rl—在焊缝计算厚度截面内且垂直于焊缝走向的切应力,N/.2 ;r2—在焊缝计算厚度截面内且平行于焊缝走向的切应力,N/.Z;rF集中力所引起的切应力,N/mm';rM—力矩所引起的切应力,N/mm';1965rmu—均布弯矩所引起的切应力,N/mmZ:ZQ—横向均布力所引起的切应力,N/mm' ;TN—纵向均布力所引起的切应力,N/.';0—耳板焊缝端点连线与耳板横截面的夹角,度;.—弯头直段两端点与弯头外圆弧曲率中心连线的夹角,度3技术要求3.1工艺要求3.1.1焊接材料的强度不得低于焊件的较低强度〔3.1.2焊接及焊接工艺评定应符合有关标准的规定3.1.3按本标准计算的角接接头,两焊脚边的夹角应不小于60'和不大于12003.2结构要求3.2.1角焊缝的焊脚尺寸应符合下列要求:a.对于板件,当与焊脚接触的焊件厚度大于7mm时,其焊脚尺寸不得小于1.5 }百, S为与焊脚接触的焊件厚度.当焊接工艺有保证时,可不受此限当与焊脚接触的焊件厚度不大于7,时,其焊脚尺寸不得小于与焊脚接触的焊件厚度和4二的较小值.b,对于管接头,角焊缝的最小焊脚尺寸不得小于管接头的壁厚和6mm的较小值r c.加强板与筒体的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件厚度的0.7倍,与管接头的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件的厚度与6二:的较小值.d.对于板件,角焊缝的焊脚尺寸不宜大于与焊脚接触焊件厚度的1.2倍.对于管接头角焊缝的焊脚尺寸不宜大于管接头壁厚的2倍.3.2.2侧面或正面角焊缝的计算长度不得小于两焊脚尺寸平均值的8倍和40mmo 3.2.3侧面角焊缝的计算长度不应大于两焊脚尺寸平均值的60倍.若大于上述数值时,其超过部分在计算中不予考虑.若内力沿侧面角焊缝全长分布,其计算长度不受此限3.2.4当板件的端部仅采用两侧面角焊缝连接时(图3-1),每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间距离b,;同时当s:大于12mm时,b;不宜大于1662,当S:不大于12mm时,b,不宜大于200mmo3.2.5杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊,或其他不封闭焊缝.所有焊缝的转角处必须连续施焊.3.2.6在搭接连接中,搭接焊缝长度不得小于较薄焊件厚度的5倍,且不小于25mma3.2.7圆钢与圆钢,圆钢与钢板间的焊缝计算厚度,不应小于0.2倍圆钢直径(当焊接两圆钢直径不同时,取平均直径),且不小于3mm,并不大于1.2倍钢板厚度,焊缝计算长度不应小于20mm3.2.5受压元件上的支承耳板焊缝,当耳板厚度不大于12mm时,可采用无坡口的角焊缝;当耳板厚度大于12二时,必须开坡口.3.2.9受力耳板与壁厚不小于100二的受压元件焊接时,应采取措施,以防止母材的层状撕裂.4计算原则4.1基本假定1966图31两侧面角焊缝连接尺寸示意图4.1.1本标准不考虑残余应力,应力集中,疲劳和蠕变的影响4.1.2焊接接头的强度按作用在焊缝计算厚度截面上的应力进行验算.4.1.3集中力,均布力在焊缝计算厚度截面上所产生的应力按平均分布计算.力矩在焊缝计算厚度截面上所产生的应力,根据不同的情况按线性分布(图4-I (a))或按平均分布(图4-1 (b))计算图4-1焊缝计算截面上应力分布示意图4.2焊缝尺寸4.2.1常用焊缝的计算厚度及焊缝尺寸参数按表4-1计算4.2.2管接头焊缝的走向假定为圆形焊缝的计算厚度取肩部和腹部两处数值的平均值腹部焊缝的计算厚度根据表4-1序号9计算.表4-1序号{简图一#妥计算gi矿一一41)菇lit*a一1967续表序号简图焊缝计算厚度焊缝尺寸参数3a二s,「一~刃4'压' k,kz"一k;+kz二"二k_,k;+k一"不k,k, + k1不,k5PY kl走2"二一ki+k:sinp一描恭一"一k; } kg不月6一Q 万k,kik;sinp二歹kzki+kz~7k,k{ + k1不k,,冬kz,a=了尸十kisinp =丁tzcwp - k+k;乎J火f压8丹ki>丫飞1了a=(k, + f)5inp呱"-- kzkim,p二7k;+ki}炸\k,1968序号简图筒体腹部焊缝K的计算焊缝计算厚度续表焊缝尺寸参教当k1 丫飞刀,时,同序号8.当k,时,同序号7;当k2)了飞石时,同序号8门全竺上兰生丛宜差卫~.k沪灭do2R了1为筒体上腹部的焊脚尺寸2Rn当.》60.时,a=H当a c}1图5-1管接头焊缝所承受的总图4-3鞍座式管接头全焊透焊缝荷载示意图5.1.3在内压力作用下管接头对焊缝的作用力按下列公式确定: 鞍座式管接头:F,i=Pa(do一2了)24(5-3)插人式管接头:FjPad45.1.4 由管道系统作用于焊缝上的机械力分量在求荷载分量为:M:,在求荷载分量时可利用下列公式进行坐标变换:(5-4)Fx, F,.,,F,2,Mx,Fx=F,ms(.r,xo)+F,cos(二,Y.)+Fmcos( x,z}) (5-5)F二F,.ocos(y, x o )+F,ncos(y,,, y,)+F.cos(y,二.)(5-6)F,,=F,cos(z,二)+F,cos(z, yo )+F.cos(z,二〕)(5-7)M,=M,ocos(x, xo)+M'cos(x , Yo )+Mwcas(.r, , z)(5-8)My=M_cos (Y , xo )+M-ms(Y,Yo)+M-cos(Y,z) (5-9)M}=M-cos(二,二.)+M yocos(z , Y} )+M'cos(二,:.)(5-10)式中:括号代表夹角,Fx, F,o, F_ M,o, M,,o, M.分别为二.,Yo. .r.轴的力的分量.5.1.5根据下列两种作用力系分别进行焊缝的强度验算:a. Fx,Fy=F+F,,,F.=F},+F,,Mx, My, M} (5-川b. Fn,F,=凡1,F:=F十FA+F,,M,,Mr,M:(5-12)其中,在(5-11)式中,取F与F,;的方向相同,在((5-12)式中,取F与F},+F二的方向相同.FFy., F, Mx, M,, M:与图5-1方向一致者为正.1971:一:.1鞍座式管接头鞍座式管接头焊缝的一般形式如图5-2所示,其中a按表4-1计算.5.2.2弓.2.35.2.4焊缝的计算长度按下列公式计算:1二二(d.一2f+2asinl) (5-13)焊缝的计算厚度截面积按下列公式计算:A=al (5-14)焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:二〔(d.一2f+2a32(d-+2a)(5-15)尹一Zj5.2.5焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:W,=迪d〔 21牛2a )4-(d-2f)0) (5-16)L4la.一Gt+Ga)5.2.6图52鞍座式管接头焊缝应力分量按下列公式计算:A点:F丫公二于一f盖A(5-17)口尸Q尸COS朋.,一_FArAFy一FsA(5-18)(5-19)aFz=rF,=A` sing(5-20)COsg(5-21)凡一AMQM.二rM二二WM二sing(5-22)cosg(5-23)(5-24)邢M一W一Wl一1(5-25)(5-26)cosP哪凡一W凡一W(5-27)二Asin召(5-28)(5-29)知孙鄂sing(5-30)AN'Jlrl艺BRBFEFBFBM|获r口rT韶bB点:1972:myrB一w o0SarNBU一_M,Wk(5-31)(5-32)5.2.7焊缝强度按下列公式验算:A点:丫(.众+.六+.氛)2+4[(r献+:氛+二众)2+(r氮+:祝)2) <0.74(a)/,l(5-33)'=l aA+aFz一.氛I < 0.74( a) (5-34)B点:丫(,氏+"BFz+,氏)2aB FY )+4((一rBMY+,BF,一rm2+(,BFY一:BBa,,)2)<0.74(v)/q(5-35).=一.BMy十.巍+.执}簇0.74(x) (5-36)乐氏5.3插人式管接头5.3.1插人式管接头焊缝的一般形式如图5-3所示,焊缝计算厚度按表4-1序号loo5.3.2焊缝计算长度按下列公式计算:L=ndo (5-37)5.3.3焊缝计算厚度截面积按下列公式计算: A=al (5-38)5.3.4焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:cadW=万-4(5-39)5.3.5焊缝抗扭截面系数按下列公式计算:.adWk二2图5-3插人式管接头(5-40)5.3.6应力分量按下列公式计算:A点:(5-41)(5-42)(5-43)(5-44)(5-45)二A二A二A丛w丛从~---一-一一一一rfx峨读魂魂B点(5-46)凡一A一一BFx1973rBMy一F_WrF,一F,ArBMy一MW:},UrB一_M,Mk(5-47)(5-4R)(5-49)(5-50)5.3.7焊缝强度按下列公式验算:A点:..=,不.氛)2a A Fy)+4( ( rM,+rFz)2+(rF.+,AM,)2〕 } 0.74( a)Irl .=卜.氛{簇0.74( a)(5-51)(5-52 )b.B点:a,.=丫(aFx)2+4((二舔,+:认)2+(r氏+:巍)2) -<0.74Ca)iq.=}a歌一(0.74(司{:_:::6耳板连接焊缝::集箱纵向耳板集箱纵向耳板的焊缝形式及受力状态如图6-1所示:6.1.26.1.36.1.419741972图6-1集箱纵向耳板焊缝焊缝计算长度按下式计算:1=2b一20焊缝计算厚度截面积按下式计算:A=al焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数按下式计算:(6-1)(6-2)a(b一10)2w=3-一(6-3)6.1.5计算耳板焊缝的应力时,假定M是焊缝的形心,将力F往M点平移,并沿':和y轴方向分解.选取二轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致,Y轴与强度验算点耳板士_焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:Fx二Fsin y (6-4)F,.=Fcos y (6-5)M二Fhsiny (6-6)6.1.6应力分量按下列公式计算:F_xA(6-7)(6-8)(6-9)(6-10)(6-11)sinf叫呵叫二A乙AM一WM一WrF.口Fy二6.1.7焊缝强度按下列公式验算:..=丫( aFy+I'M )2+4((rFr+,M)2+(rF.)Z)簇0.74 (a) /} (6-12).二I CF,,+aM 1_<0.74(a) (6-13)6.2集箱横向耳板与弯头耳板6.2.1集箱横向耳板的焊缝形式及受力状态给出图5-l和图5-2两种情况,弯头耳板焊缝的形式及受力状态给出图6-4一种情况,图6-2和图6-3都是图6-4的特殊情况,计算方法按图6-4给出,当b4=0, e=0时,图6-4就变成图6-3,当b4=0,.=.,0=0时,图6-4 就变成图6-2图6-2集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图(1)与图64相对应的角参数按下列公式计算:1975图6-3集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图(2)图6-4弯头耳板焊缝形式及受力状态示意图C一'J (b一b, )z+〔*,一h2一ve2 - (b; - b4)2)2(6-14)1976二二arcsincZK(6-15)arct只叭一h,b一b.,(6-16)m=arctg凤(6-17)6.2.3焊缝计算长度按下式公式计算:一2( aRoB90一10)(6-18)6.2.4焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二aZ焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:a(}/ (h,一h, )Z+(b一b, )z一10)2W='二二-''己三一(6-19)6.2.5(6-20)6.2.6计算耳板焊缝的应力时,假定M是焊缝的形心,将力F沿M点平移,并沿X 和Y轴方向分解.选取X轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致,Y轴与强度验算点耳板上焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:a.A点Fx一Fsin( y+0+号一0)F,一Fcos( y+"+号一0)M一;/ht 2 hZSinY - 2 COSY)(6-21)(6-22)b.C点:F'二一Fsin(,一"斗号一0)F,一Fcos( y -"+管一0),一.(兴-,Sing一BZCOSy )(6-24)(6-25)(6-26)6.2.7应力分量按下列公式计算: A点:F二rFn二A(6-27)sin3(6-28)cosh(6-29)『MA=,rMA=0+w 1z /Si0Rw 12 /cosR(6-30)0+(6-31)F一AE一AJ八卜.自U==:oS眼叭叭MlwMlw1977M了田MA二而sin+万v丫,'(632)bC点于'xrF'二不A:;v一F',=A sin}3于'气r b,.一了cos(7.M.一W colt.一} )sinj3r M(,二X-("一2 I cosi3r MC一Msinl"一2)(6-33 )(6-34 )(6-35)(6一3())(6-37)(6一38)6.2.8焊缝强度按下列公式验算:a.A点:.一丫又了雨丁舀赢砰不可(丁F丁于而,)- +( a'r,. + aMe )= + 4 ((r r-,- + r MA)(:F=+-r.;v}A)=)蕊 0.74(x)/q (6-39)二二一aF,十aA,一共0.74(司(6-40)h.〔'点:.一了(a}r+amc),十4((,'F,+r' MC)十(层飞x+打MC)-)'0.74(a)/,1(()41).二}.丫,十.,,i蕊0.74(a) (6-42)6.3锅筒起吊耳板6.3.1锅筒起吊耳板一般采用纵向双耳板结构为增加耳板平面外的抗弯刚度,应在耳板孔附近部位用对称布置的两个纵板将两耳板连接起来.纵板的横截面积应大于单个耳板净截面积的十分之一,耳板及焊缝形式与集箱纵向耳板相同6.3.2锅筒起吊过程中的最危险状态如图6-5所示:6.3.3焊缝计算长度按下列公式计算;1二4(b一10) (6-43)6.3.4焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二al (6-44)6.3.5焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:2a(6一10)(6-45)6.3.6耳板肪堂的外力按卜列公式计算:起吊时应考虑1.1倍的动载系数后的锅筒全部重量F,由图6-5求得:夸〔l-省(R h )tgy)(6-46)1, )tgy)若考虑(6-47)尺lS 十 fF一2 -一飞-r卜立当F:大于F,时,只需校核F:端的耳板焊缝.1.2的不均匀系数,则F:端所1979图65锅筒起吊过程中危险状态示意图承受的荷载按下列公式计算:F'2一0.6F'(1+告(:.+')tgy):,一..6F( l+告(*.+h )tgy)sinyF,一..6F(,+去(*.+h )tgy)cosyM一..6F(1+去(*.+h )tgy)hsiny6.3.7应力分量按下列公式计算:(6-48)(6-49)(6-50)(6-51)rFx =万(6-52)(6-53)(6-54)(6-55)(6-56)sinf叫sinfcosf二A二AMWM一W=二=-一畅场咖蜘6.3.8焊缝强度按下列公式验算:,.二丫(.肠+xM)z十4((rFv+rm)Z+(:二)z)镇0.74(x)/l (6-57).=aF}.+am(0.74(x) (6-58)7水压试验端盖连接焊缝7.1焊缝类型与参数7.1.1常用的水压试验端盖焊缝类型与参数如图7-1所示,图7-1 (a)按对接焊缝计算,1979图7-1(b)按角焊缝计算'1图7一I常用水压试验端盖焊缝形式(fl)对接焊缝;(b)角焊缝7.1.2对于焊缝计算厚度的抗弯截面系数按下列公式计算:W一着(7-1)7.2受力分析7.2.1根据筒体与平端盖的整体结构的理论分析,解出如图7-2所示的水压试验端盖焊缝所受的力N, M, Qa7.2.2端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力按下列公式计算:N一告P(R,一_t2(7-2)7.2.3端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩按下列公式计算对图7-1 (a)扒M一尸( R ,合)0.331.尽v入, (0.205择一..421tK[I 2.182低ts 2.545()'___尺,1t+U.jI了一{份t,d+0.086rS(7-3)542t8 n划+t一占-R-!护9+b,对图7-1 (b)援一盯 ,0.331Y R一〔.M= P(R}一言,一205)2+k[1+2.182.RC -Ljkt-}音一0.421S2.54519800.317令(青)' (0.346:一0.26 }2 )畔t一占-R-1;.98择帐)3: .二42暗) 4: Z1. 98}m (S) + 0.542(-})〕一嗽钾.巴(7-4)壳体常数k按下列公式计算:,二31(一)cz),.R二(7-5){一;比值(按下列公式计算:Rmk,{JQ M;=-Rtz(7-6)图7-2水压试验端盖焊缝7.2.4端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力按下列公式计算:的受力状态水意图a,对图7-1 (a):Q一"("一合0.661撅 0.408了今( S )z2.182援tS 2一545(l,+0.318今(81Y 0.655( S1.98择(tS)' 0.542( S(7-7)b对图7-1 (b):62一尸(*.一合)0.661} Rm一..408择(S )2y2 0.318k(1 + 2.182念tS一2 545(舌1z2.545(8 / '.98Itm(8 )3 0.655( S)' 0.405令(S)''彗一;"择(81)'S+0.542(5 )4}2)(7-8)7.3应力分量的计算7.3.1对图7-1 (a)焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算: aN6M,(7-9)州"一6Mt2(7-10)贝t 一-ar7.3.2对图7-1 (b)焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算: (7-12)1981门尸仍 CN一a -一NJrN一Nsin}a..一孚sin(7-13)(7-14):一分ms}am.一6MZ sina(7-15)(7-16)7.4强度校核7.4.1对图7-1 (a)必须同时满足下列各项要求:".=丫(.,士.MY+4( r0)-毛1.7(a)/Ia=I aN土"Mu镇1.7(a)..一,/ (Col+4(70)2 < 0.74(a)/7a=aN蕊0.74(a)端盖必须满足:(7-17)(7-18)(7-19)(7-20).,八.,.t,厂P0劣u.a}找m一万'入了-二万'丫七aJ(7-21)7.4.2对图7-l (b)必须同时满足下列各项要求:..=丫(一.N士11 M.+'IQ )2十4(7N+r0)-镇1.7(a)/i.=卜UN土aMu+aQ{成1.7(a)a.一丫(一.N+aQ )z+4(rN+rQ)Z <- 0.74(a).=I一ON+UN毛0.74(a)端盖必须满足公式(7-21)的要求.8国钢构件连接焊缝8.1圆钢与平板搭接8.1.1圆钢与平板的搭接如图8-1所示:(7-22)(7-24)(7-25)图8-1圆钢与平板搭接8.1.2焊缝计算厚度按下列公式计算:a=0.7K(8-1)8.1.3焊缝计算长度按下列公式计算:19828.1..1〔83)8.1.5/=2(b.一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二GI焊缝强度按下列公式验算:(8-2)一炙0.37(a)/}(8-4)8.2圆钢I圆钢的搭接8.2.1圆钢与圆钢的搭接,如图8-2所不:8.2.2焊缝计算厚度按下列公式计算:G二0.1(d,+2d2)一.(8-5)8.2.3焊缝计算长度按下列公式计算:/=2(b2一10) (8-6)8.2.4焊缝计算厚度截而积按下列公式计算:A="/(8-7 )8.2.5焊缝强度按下列公式验算:图8.2圆钢与圆钢搭接F八,,r=万气u.J/(ajiq(8-8)8.3圆钢与钢板的连接8.3.1圆钢与钢板的连接,如图8-3所示:8.3.2焊缝计算厚度按下列公式计算:a.对图8-3(,,)子一△"=万一b.对f-}18-3 (b):G=0一△8.3.3焊缝计算长度按下列公式计算:1=4(b:一10)8.3.4焊缝汁算厚度截面积按下列公式计算:A=Gl8.3.5焊缝强度按下列公式验算:(8-9)(8-10)(8-11)(8-12):一斋,0.37(a)/q(8-13)9其他连接焊缝,.1单钢板两边焊的'r形接头9.1.1单钢板两边焊的'r形接头如图9-1所;h9.1.2焊缝计算长度按下列公式计算:l=2(月一10)9.1.3焊缝计算厚度截而积按下列公式计算:八=ul9.1.1焊缝的抗弯截而系数按下列公式计算:(9-I)(,2)19H3a一△a一△-..-.口ra场气.'-勺口A}a圆钢与单俐板的连接A户}一hA一(b)圃铜与双钢板的连接图8-3圆钢与钢板连接图9一1单钢板两边焊T形接头W,a(8一10)23(9-3)1984w,万而B - , Al 10坛((2a+.一:`)3一(.一:f)3) ,,妇".',/(9-4)9.1.5应力分量按下列公式计算:F,aFx=AF,CFz=万cos(3(9-5)n)3(9-6)二八,J,,,,,J,,JJIRn,nl,1内,华华-l-l+l-l((n,gC,9产lj..,了'/才,知 co从耐从耐鄂鄂t FYCFz=(9-7)--一一----MxMx场哑Jr口r9.1.6焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:创(aFx+..+a,,,,+,M,,)2+4((一:.+IF,+二,+:场),十(IFy)2)毛0.74(x)/v.=I aFx+aFz+am.+am, I成0.74(x)(9-14)(9-15)9.29.2工字形封闭焊的T形接头工字形封闭焊的T形接头如图9-2所示:9.2.29.2.3图9-2工字形封闭焊T形接头焊缝计算长度按下列公式计算:l = 2(2B,+B,一28,一62+2a)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:(9-16)1985A=al9.2.4焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:(9-17)Wx(B2+2a)(B,+28,+2,)'一(B:一82) (B,一2.)'一〔B2 (BI+28,)'一(B:一82)B;) 6(B,+28,十2a)(9-18)Wv(B1一2a)(&2+2.)'+2(81+2a)(Bz+2,)'一(B, 8'2+28, B2)6(B2+2a)(9-19)9.2.5(9-20)9.2.6焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:Wk=2a(2(81+a)(BZ+a)+(B,一a)(82+a)〕应力分量按下列公式计算:a.在B,边上: FxaFx=万FxTFa=面oosR(9-21)n(3(9-22)二ArFy=(9-23)(9-24)(9-25)(9-26)(9-27)枷%cosn枷%cos,卸--一---气执呱rMx=(9-28)(9-29)(9-30)伪九一气气yM-WM一W.一b.在B2边上:(9-31)凡-ArFy=其他应力分量同(9-24)一(9-30)式.(9-32)(9-33)MMZrF勺勺」9.2.7焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:在B1边上:..=-,/ (aF.+..+.,+.,),+4((一rFz+:.+rN,h,+r},gy)2+( rFy一:*),〕毛0.74(,,)/q(9-34)1986.二I CF+..+ow+am, 1<0.74(x)(9-35)b.在B2边上:0e=丫(一..+..十.,+ayy)2+4((rF,+rF.+a =一UFv+aF十anv}+rN&'一:m})2+(rFz一:Nl:)2) <0.74(a)/p(9-36),w簇0.74(a) (9-37)9.3箱形封闭焊的T形接头9.3.1箱形封闭焊的T形接头如图9-3所示:9.3.2(9-38)9.3.3(9-39)9.3.4图9一3箱形封闭焊的T形接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(B, + B2一2f+2a)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:W,(B2一2f+2a) (B,一2f+6(B1-)3一(B2一2f)(Bl一2f)+2a)(9-40)Za一ZfWy=(B,一2f+2a)(B2一2f*2a)'( B;一2f) (B:一2a)36(B:一2f+2a)(9-41)9.3.5焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:Wk=2a(Bl一2f+a)(B:一2f+a)9.3.'在与图9-2受力形式相同情况下的应力分量按下列公式计算:a.在B1边上:同式(9-21)一式(9-30)b.在B2边上:同式(9-24)一式(9-30)和式(9-31)一式(9-33) a9.3.7焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:a.在B1边上:同式(9-34)一式(9-35)0b.在B2边上:同式(9-36)一式(9-37)0(9-42)19879.4仅有横向焊缝的搭接接头9.4.1仅有横向焊缝的搭接接头如图9-4所示:9.4.2(9-43)9.4.3图9-4横向焊缝的搭接接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(B一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:按应力方向垂直于焊缝形成弯矩:(9-44)9.4.4WI=b.按应力方向平行于焊缝形成弯矩:a(b,一10)3(9-45)Wz=a(bl一10)(b2+a)9.4.5应力分量按下列公式计算:(9-46)(9-47)二A会COSRA` sing(9-48)(9-49)Fx==rFzFz口ramy=r入1,=箫cosy命51/(9-50)sin(9-51)丛Wz(9-52)9.4.6焊缝强度按下列公式验算:丫(..+,M,)2+4((,F,+r, M, )2+( rF.)2)(0.74(a)/,1 .二{aFz+am,}镇0.74(司a,=V(.二)2+4(( .F}2)+( r }My+rFx)2) < 0.74(a)/r1 a=..1毛0.74(x)(9-53)(9-54)(9-55)(9-56)9.5仅有纵向焊缝的搭接接头9.5.1仅有纵向焊缝的搭接接头如图9-5所示:9.5.29.5.3图9-5纵向焊缝的搭接接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(b2一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:按应力方向垂直于焊缝形成弯矩:(9-57)(9-58)9.5.4W,=b.按应力方向平行于焊缝形成弯矩:a(b2一10)23(9-59)W:=a(b:一10)(b,+a)9.5.5应力分量按下列公式计算:(9-60)F,A'cos"(9-61)F可sin/3F, A(9-62)(9-63)==凡FxFxr口r口My_丛___.一Wl u;N(9-64)1989M.=W sm/s(9-65)_丛My一WZ(9-66)9.5.6焊缝强度按下列公式验算:..二了("F,+"my),+4((TFx+r'My)Z + (rF,)Z)镇0.74(x)/p.=aFx+am,(0.74(x)(9-67)(9-68)..=丫(aFx)2+4(( r,)2+( r'My+rFz)2)(0.74(x)/q(9-69).=.,镇0.74(x)(9-70)参考文献1. GB 3375-1982《焊接名词术语》中国标准出版社1983年2. GBJ 17-1988《钢结构设计规范》中国计划出版社1989年3.AISC《建筑用结构钢设计,制造与安装规范》1976年4. ASME《锅炉及压力容器规范》第I卷《动力锅炉》5. ASME《锅炉及压力容器规范》第Vul卷《压力容器》第一册6. ASME《锅炉及压力容器规范》第m卷《核动力设备》7. ASME《锅炉及压力容器规范》第Vm卷《压力容器》第二册另一规程8.李之光等编著《锅炉材料及强度与焊接》劳动人事出版社1983年9.「日]中山秀男《锅炉设计》劳动人事部《锅炉压力容器安全》杂志社1983年10.{日1佐藤邦彦向井喜彦丰田政男《焊接接头的强度与设计》机械工业出版社1983年11.((Design rules for are-welded Connections in Steel submitted to static loads)) Welding inthe world Volume14 No. 5 197612.陆明万《分析设计的一般准则》广州压力容器规范宣讲班资料1988年13. ASME《压力管道法规》《动力管道》14. SDGJ6-1990《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》15. BS5500-1985(非直接火压力容器》16. GBJ 17-1988《钢结构设计规范》条文说明17《机械工程手册》,第26篇,《焊接结构》机械工业出版社1979年18. GB 9222-1988《水管锅炉受压元件强度计算》机械工业出版社1991年19.薛明德《圆柱形压力容器平封头的应力分析》《化工设备设计》1980年第3期20.魏明钟编著《钢结构设计新规范应用讲评》中国建筑工业出版社1991年附加说明:本标准由机械工业部上海发电设备成套设计研究所提出并归口.本标准负责起草单位哈尔滨锅炉厂,上海发电设备成套设计研究所.本标准参加起草单位北京巴布科克威尔科克斯公司,东方锅炉厂,锅炉厂,北京锅炉厂,杭州锅炉厂.本标准起草人程丰渊,薛之年,韩肇俊,陈恭颐,肖忠华,王志文,毛韧,何振康,蒋著,潘如,王春繁.上海锅炉厂,武汉吴如松,何本寿,1991。
钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算
钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算◆钢结构连接计算一、连接件类别不焊透的对接焊缝二、计算公式1．在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下的焊缝强度按下式计算：2．在其它力或各种综合力作用下，σf，τf共同作用处。
式中N──-构件轴心拉力或轴心压力，取 N＝100N；lw──对接焊缝或角焊缝的计算长度，取lw=50mm；γ─-作用力与焊缝方向的角度γ=45度；σf──按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；hf──较小焊脚尺寸，取 hf=30mm；βt──正面角焊缝的强度设计值增大系数；取1；τf──按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；Ffw──角焊缝的强度设计值。
α──斜角角焊缝两焊脚边的夹角或V形坡口角度；取α=100度。
s ──坡口根部至焊缝表面的最短距离，取 s=12mm；he──角焊缝的有效厚度，由于坡口类型为V形坡口，所以取he=s=12.000mm.三、计算结果1. 正应力：σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；2. 剪应力：τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；3. 综合应力：[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；结论:计算得出的综合应力0.167N/mm2≤对接焊缝的强度设计值ftw=10.000N/mm2，满足要求！◆钢结构强度稳定性计算一、构件受力类别：轴心受弯构件。
二、强度验算：1、受弯的实腹构件，其抗弯强度可按下式计算：Mx/γxWnx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.800×106 N·mm,10.000×106 N·mm；γx, γy──对x轴和y轴的截面塑性发展系数，分别取 1.2,1.3；Wnx,Wny──对x轴和y轴的净截面抵抗矩,分别取 947000 mm3,85900 mm3；计算得：Mx/(γxWnx)+My/(γyWny)=100.800×106/(1.2×947000)+10.000×106/(1.3×85900)=178.251 N/mm2受弯的实腹构件抗弯强度=178.251 N/mm2 ≤抗弯强度设计值f=215N/mm2，满足要求！2、受弯的实腹构件，其抗剪强度可按下式计算：τmax = VS/Itw ≤ fv式中V──计算截面沿腹板平面作用的剪力,取V=10.300×103 N；S──计算剪力处以上毛截面对中和轴的面积矩,取 S= 947000mm3；I──毛截面惯性矩,取 I=189300000 mm4；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；计算得：τmax = VS/Itw=10.300×103×947000/(189300000×8)=6.441N/mm2受弯的实腹构件抗剪强度τmax =6.441N/mm2≤抗剪强度设计值fv = 175 N/mm2，满足要求！3、局部承压强度计算τc = φF/twlz ≤ f式中φ──集中荷载增大系数，取φ=3；F──集中荷载,对动力荷载应考虑的动力系数，取 F=0kN；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；lz──集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，取lz=100(mm)；计算得：τc = φF/twlz =3×0×103/(8×100)=0.000N/mm2局部承压强度τc =0.000N/mm2≤承载力设计值f = 215 N/mm2，满足要求！4、在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx ≤ f式中Mx──绕x轴的弯矩，取100.8×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；Wx──对x轴的毛截面抵抗矩Wx,取 947000 mm3；计算得：Mx/φbwx = 100.8×106/(0.9×947000)=118.268 N/mm2≤抗弯强度设计值f= 215 N/mm2，满足要求！5、在两个主平面受弯的工字形截面构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.8×106 N·mm,10×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；γy──对y轴的截面塑性发展系数，取 1.3；Wx,Wy──对x轴和y轴的毛截面抵抗矩,分别取 947000 mm3, 85900 mm3；Wny──对y轴的净截面抵抗矩,取 85900 mm3计算得：Mx/φbwx +My/ γyWny =100.8×106/(0.9×947000)+10×106/(1.3×85900)=207.818 N/mm2≤抗弯强度设计值f=215 N/mm2，满足要求！◆钢筋支架计算公式一、参数信息钢筋支架（马凳）应用于高层建筑中的大体积混凝土基础底板或者一些大型设备基础和高厚混凝土板等的上下层钢筋之间。
焊接接头强度与计算
八^表示。、值越大，则应力集中越严重， 应力分布越不均匀。由此可见，焊接接头中实际 工作应力的分布是不均匀的。局部高应力区 (应力集中区）可能使焊接接头的安全性受到损 害；同时，这个应力集中区又往往位于焊接接头 的性能薄弱区。这就要求焊接结构设计人员必须
a)
a)
b)
€
...... ........
c)
d)
图10-1 _工作焊缝与联系焊缝 a)承受工作应力的对接焊缝b)承受联 系应力的对接焊缝c)承受工作应力的
角焊缝d)承受联系应力的角焊缝
设计焊接结构时，对工作焊缝必须进行强度 计算，对联系焊缝则不必计算。对于既有T作应 力又有联系应力的焊缝，只计算工作应力而忽略 联系应力。
计算焊接接头的强度时，一般均假定母材和
图10-5正面角焊缝搭接接头的应力分布
第10章焊接接头强度与计算
409
表10-1正面角焊缝接头中焊缝形状对应力集中的影响
角焊缝形状
焊趾角6 (°)
水平焊脚尺寸 K
应力集中系数欠尹
焊趾处
焊根处
65
t
4.7
6.7
53
0.76f
51
8. 1
45
t
4. 7
6.9
37
t
3.2
6. 6
30Βιβλιοθήκη 1 3U2. 16. 1
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。
焊缝的验算
图1 圆钢与平板或圆钢之间的焊缝焊缝的验算圆钢与平板（钢板或型钢的平板部分）、圆钢与圆钢之间的侧面角焊缝（图1），其抗剪强度应按下式计算：()/w f e w f N h l f τ=≤式中 N ——作用在连接处的轴心力设计值；l w ——焊缝的计算长度总和（每段减去焊10mm ）；h e ——角焊缝的有效厚度：对圆钢与平板的连接h e ＝0.7 h f ，对圆钢与圆钢的连接h e ＝0.1（d 1＋2 d 2)－a ，其中d 1，d 2为大圆钢和小圆钢的直径，a 为焊缝表面至两个圆钢公切线的距离； w f f ——角焊缝强度设计值（考虑相应规定的折减系数0.85、0.95等）。
上述两种焊缝一般在根部都存在着一定的缝隙，所取h e 值是在焊缝未熔透部分深度分别为0.3倍圆钢直径、0.18倍平均直径基础上建立的。
图3圆钢腹杆连接焊缝的计算轻型钢屋架中的圆钢腹杆通常做成连续弯折的蛇形、V 形或W 形（图2），与上、下弦杆交接处直接相焊(图3)。
一般采用双面周围角焊缝，计算时则通常简化为只考虑侧面角焊缝但不再减去焊口10mm （图3a 、b ）。
计算焊缝强度时应考虑顺焊缝长度方向的内力N 、垂直于焊缝长度方向的内力V 和偏心弯矩M ，验算其合成应力是否满足设计要求：w f f f τ= 由于轻型钢屋架只用于承受静力荷载或间接动力荷载，故取2 1.5( 1.22)f f ββ==。
上述计算时焊缝内力N 、V 按实际情况计算，M 一般取各腹杆内力对焊缝形心点的偏心力矩。
例如对图3a 的情况为：()11224311221122cos cos cos sin sin sin sin sin /2N N N N N N F V N N V F M N N l αααααααα =+=−+ =−= =+ 或 或对图3b 左侧情况为：()111111111cos sin sin /2w N N V N M Ve N l l ααα = = ==−。
各类焊缝连接的强度计算_图文.
钢式中结构 , 一—缝计算长度一焊板施焊时 , 轴心拉力或轴心压力 , 当未采用引弧取实际长度减去 , 介 , —头为腹板厚度对接焊缝的抗拉介—值计。
·连接件的较小厚度、对形接晓嚼愁洛图斜角角焊缝截面。
抗压强度设角焊缝简化而得· “ 因此 , 对斜角角焊缝不论。
有效截面应力情况如何都按承受剪力考虑仁日口一的斜角角焊缝有效厚度为。
二, “ 带司图一卜。
一的斜角角焊缝的有效厚度按理 , 也应等于多时 , 但考虑到这种锐角焊缝 , 的焊根处往往不易施焊 , , 尤其是小于。
较根图与轴心力垂直的对接焊缝其熔深往往难于满足要求 , 此外 , , 当对接直焊缝不能满足强度要求时可据试验焊缝有效截面的抗剪强度比焊件主体金属高强度却较低金属之间 , , 采用斜对接焊缝“ , 当斜焊缝倾角毛但焊缝熔合边的抗剪即簇 ·时 , 任何情况下都可认一·其值介于焊缝熔敷金属与主体倍。
一般取为焊缝熔敷金属抗剪强度若将锐角角焊缝的有效厚因熔合边长度与有效厚度。
仁曰。
的度取为相差不大因此 , , , 应补充验算熔合边的抗剪强度。
柑叫之二二二【二二二二二二斗一付将的斜角角焊缝的有效厚度。
图斜对接焊缝。
不论夹角大小均取为以使有效厚度值适当留有余量。
为与母材等强满足要求时 , , 不用计算 , 但由于斜对接焊 , 缝消耗材料较多施工不便。
若抗拉强度不角愈小。
, 可采用二级焊缝或将接头位置留的余量愈多影响 , 。
这样可避免熔深不够的不利移至内力较小处解决三、也避免了熔合边的补充验算四、斜角角焊缝的计算“ 不焊透的对接焊缝两焊脚的夹角不是的角焊缝称为斜。
不焊透的对接焊缝主要用于外部需要平角角焊缝仓斜壁板缝相同 , , 图 , 这种焊缝往往出现在料整的箱形柱 , 图和 , 形连接。
图管形构件等连接中以及其它不需要焊透之处。
箱形柱的斜角角焊缝的计算方法与前述直角角焊只是不考虑与作用力垂直或倾斜的 , 纵向焊缝通常只承受剪力时 , 采用对接焊缝不必焊透全厚度形连接 , 但在与横梁刚性连接。
钢构焊缝计算(受力)
钢构焊缝计算(受力)钢结构的焊接连接钢结构的连接方法可分为焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。
焊接连接是现代钢结构最主要的连接方法。
它的优点是：（1）焊件间可直接相连，构造简单，制作加工方便；（2）不削弱截面，用料经济；（3）连接的密闭性好，结构刚度大；（4）可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。
缺点是：（1）在焊缝附近的热影响区内，钢材的材质变脆；（2）焊接残余应力和变形使受压构件承载力降低；（3）焊接结构对裂纹很敏感，低温时冷脆的问题较为突出。
一、焊缝的形式1．角焊缝图 1 直角角焊缝截面图 2 斜角角焊缝截面角焊缝按其截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。
两焊脚边的夹角为90°的焊缝称图4 最大焊角尺寸（3）角焊缝的最小计算长度侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8h f 和40mm 。
（4） 侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小，可能首先在焊缝的两端破坏，故规定侧面角焊缝的计算长度l w ≤60h f 。
若内力沿侧面角焊缝全长分布，可不受上述限制。
（5）搭接连接的构造要求当板件端部仅有两条侧面角焊缝连接时，应使每条侧焊缝的长度不宜小于两侧焊缝之间的距离。
两侧面角焊缝之间的距离也不宜大于16t （t ＞12mm ）或190mm （t ≤12mm ），t 为较薄焊件的厚度。
搭接连接中，当仅采用正面角焊缝时，其搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，也不得小于25mm。
图5 焊缝长度及两侧焊缝间距图6 搭接连接（6）间断角焊缝的构造要求间断角焊缝只能用于一些次要构件的连接或受力很小的连接中。
间断角焊缝的间断距离l不宜过长，以免连接不紧密。
一般在受压构件中应满足l≤15t；在受拉构件中l≤30t，t为较薄焊件的厚度。
图7 连续角焊缝和间断角焊缝（7）减小角焊缝应力集中的措施杆件端部搭接采用三面围焊时，所有围焊的转角处必须连续施焊。
对于非围焊情况，当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续地作长度为2h f的绕角焊。
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。
槽钢焊接焊缝的计算
钢结构连接计算书
一、连接件类别：
焊缝连接中的直角焊缝
二、计算公式：
1,在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下的焊缝强度按下式计算：
2,在其它力或各种综合力作用下，f,f共同作用处。
式中──对接焊缝强度
N──构件轴心拉力或轴心压力，取 N＝3430N；
l w──对接焊缝或角焊缝的计算强度，取l w=200mm；
──作用力与焊缝方向的角度=0度；
t──在对接接头中为连接件的最小厚度；在T形接头中为腹板的厚度,取 t＝
15mm；
f──按焊缝有效截面(h e l2)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
h e──角焊缝的有效厚度，对直角焊缝等于0.7h f=3.5mm f；
h f──较小焊脚尺寸,取 h f=5mm；
t──正面角焊缝的强度设计值增大系数；对承受静荷载或间接承受动力荷载结构取1.22，
对直接承受动荷载结构取1.0；
f──按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；
f f w──角焊缝的强度设计值。
三、计算结果：
1, 正应力f=N×sin(γ * PI / 180)/(l w×h e)=3430×sin(0.000)/(200×
3.5)=0.00N/mm2；
2, 剪应力f=N×cos(γ * PI / 180)/(l w×h e)=3430×cos(0.000)/(200×3.5)=4.90N/mm2；
3, 综合应力 [(f/t)2+f2]1/2=8.49N/mm2；
结论：力平行于焊缝长度,计算得出的剪应力小于或等于对接焊缝的抗拉抗压强度设计值
f t w=185N/mm2,所以满足要求!。
钢结构连接计算公式总汇
钢结构连接计算公式总汇1：钢结构连接计算公式总汇本旨在提供钢结构连接计算公式的总汇，以便工程师在进行钢结构计算设计时能够准确、高效地进行连接设计。
以下是各类常用的钢结构连接计算公式详细细化。
1. 强度计算公式1.1 焊缝强度计算公式在焊缝连接设计中，可以使用以下强度计算公式：σ = k1 × k2 × k3 × α × A其中，σ为焊缝的强度；k1为材料强度的修正系数；k2为焊缝形状的修正系数；k3为焊缝质量的修正系数；α为焊缝强度的系数；A为焊缝的有效截面积。
1.2 螺栓强度计算公式在螺栓连接设计中，可以使用以下强度计算公式：σ = k1 × k2 × α × A其中，σ为螺栓的强度；k1为材料强度的修正系数；k2为螺栓形状的修正系数；α为螺栓强度的系数；A为螺栓的有效截面积。
2. 刚度计算公式2.1 焊缝刚度计算公式焊缝连接的刚度计算可以使用以下公式：k = k1 × k2 × k3 × α × E × I / L 其中，k为焊缝的刚度；k1为材料刚度的修正系数；k2为焊缝形状的修正系数；k3为焊缝质量的修正系数；α为焊缝刚度的系数；E为材料的弹性模量；I为焊缝截面惯性矩；L为焊缝的长度。
2.2 螺栓刚度计算公式螺栓连接的刚度计算可以使用以下公式：k = k1 × k2 × α × E × A / L其中，k为螺栓的刚度；k1为材料刚度的修正系数；k2为螺栓形状的修正系数；α为螺栓刚度的系数；E为材料的弹性模量；A为螺栓的截面积；L为螺栓的长度。
附件：1. 强度计算公式表格2. 刚度计算公式表格法律名词及注释：1. 材料强度的修正系数：根据不同材料的特性，经过实验和理论分析得出的修正系数，用于修正材料在实际工程中的强度。
2. 焊缝形状的修正系数：根据焊缝的形状特征，经过实验和理论分析得出的修正系数，用于修正焊缝在实际工程中的强度。
焊缝受力计算公式
焊缝受力计算公式
焊缝的受力计算涉及多个因素，包括焊缝类型、焊接材料、应力类型、应力分布等。
以下是一些常见的焊缝受力计算公式：
1. 焊缝强度计算（剪切强度）：
-对于螺栓连接中的剪切焊缝，可以使用以下公式计算其强度：
τ= F / (l * s)
其中，τ表示焊缝的剪切强度，F表示应用在焊缝上的剪切力，l表示焊缝的有效长度，s表示焊缝的有效截面面积。
2. 焊缝强度计算（拉伸强度）：
-对于焊缝的拉伸强度计算，常使用以下公式：
σ= F / (l * h)
其中，σ表示焊缝的拉伸强度，F表示应用在焊缝上的拉伸力，l表示焊缝的有效长度，h表示焊缝的有效截面高度。
3. 焊缝应力计算（弯曲应力）：
-对于焊缝在弯曲加载下的应力计算，可以使用以下公式：σ= M / (W * y)
其中，σ表示焊缝的应力，M表示作用在焊缝上的弯矩，W表示焊缝的截面模量，y表示焊缝截面的垂直距离。
需要注意的是，上述公式仅提供了一些常见的焊缝受力计算公式，实际应用中需要根据具体情况选择合适的公式，并考虑材料的强度特性、几何形状以及设计标准等因素。
在进行焊缝受力计算时，建议参考相关的焊接规范、材料手册或专业工程师的建议，以确保计算结果准确可靠，并满足设计和安全要求。
焊缝强度计算
锅炉角焊缝强度计算方法JB/T 6734-1993中华人民共和国机械行业标准JB/C 6734-1993锅炉角焊缝强度计算方法主题内容与适用范围本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法本标准适用于额定蒸汽压力大于2.5MYa固定式蒸汽锅炉锅筒,集箱和管道」_各种骨接头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造,安装与运输过程中所用受力构件的连接焊缝.2名词术语及符号说明2.1名词术语2.1.1对接接头两焊件端面相对平行的接头2.1.2角接接头两焊件端面问构成大于300,小于135'夹角的接头2.1.3'r形接头一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头_飞2.1.4搭接接头两焊件部分重叠构成的接头,2.1.5圆钢连接接头两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头)2.1.6对接焊缝在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝.2.1.7角焊缝沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝2.1.8正面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相垂直的角焊缝,见图2-12.1.9侧面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝,见图2-22.1.10纵向焊缝沿焊件长度方向分布的焊缝.2.1.11横向焊缝垂直于焊件长度方向的焊缝.机械工业部1993-08-21批准1993-10-01实施19622.1.12环形焊缝沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝.图2-1正面角焊缝图2-2侧面角焊缝2.1.13承载焊缝焊件上用作承受荷载的焊缝2.1.14非承载焊缝焊件上不CL接承受荷载,只起连接作用的焊缝,习惯上称联系焊缝.2.1.15坡口深度焊件开坡口时,焊件端部沿焊件厚度方向加_r掉的尺寸2.1.16焊脚尺寸在角焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度.2.1.17焊缝计算厚度设计焊缝时使用的焊缝厚度.2.1.18焊缝计算长度计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度;不封闭焊缝的计算长度,对每条焊缝取其实际长度减去l Omm2.1.19焊缝计算厚度截面积焊缝计算厚度与焊缝计算长度的乘积.2.1.20全焊透型焊缝焊缝在其连接部位的全厚度上,用熔敷金属充分连接,无未焊透的部位,见图2-3必要时,全焊透型焊缝可用角焊缝进行加强2.1.21部分焊透型焊缝焊件在其连接部位的部分厚度上用熔敷金属连接,尚有未焊透的部位,见图2-4必要时,部分焊透焊缝可用角焊缝进行加强.2.2符号说明G焊缝计算厚度,二;A—焊缝计算厚度截面积,例n2;b—耳板宽度,mm;bI—搭接焊横向焊缝长度,mm;b2—搭接焊纵向焊接长度,圆钢与钢板连接焊焊缝长度,二;b3.佑—弯头耳板尺寸,mm;F3,13,,B2- 'F形接头焊缝长度,mm;1963图2-3全焊透型焊缝图2-4部分焊透型焊缝.—横向耳板与集箱及耳板与弯头连接焊缝圆弧部分的弦长,mm;d—管接头装配前筒体上的开孔直径,二;试)—管接头外径,mm;d,—管接头内径,mm;d,,d2—大,小圆钢直径,二;D;—筒体内径,mm;.—耳板与弯头连接焊缝直段部分的长度,,;厂—管接头,T形接头坡口深度,二;F-集中力,N;FFy.,凡-.r , y,二方向上的集中力,N;h—耳板孔中心沿耳板高度方向到连接焊缝的距离,mm;hi, h2—耳板孔中心沿耳板高度方向至连接焊缝的最大和最小距离,二;H—对接接头坡口深度,nun;k—壳体常数,1/mm;K—等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;K,, K2—不等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;I,焊缝计算长度,mm;M—力矩,Nm;M—端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩,N"m/m;MM,., M,—绕:, .Y,二轴旋转的力矩,N" m;1964N—端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力,N/m;尸—计算压力,M】〕a;Q—端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力,N/m;Ro筒体的外半径,弯头外圆弧曲率半径,mm;Rm筒体平均半径,二;s锅筒起吊耳板孔中心至锅筒重心的纵向距离,二;t—筒体有效壁厚,二;t—无孔筒体理论计算壁厚,二;t—管接头壁厚,二;W-焊缝的抗弯截面系数,mm3;Wx. Wy焊缝对二,Y轴的抗弯截面系数,mm3 ;Wk焊缝的抗扭截面系数,mm3 ;X -筒体开孔有效加强宽度,二;a—对接接头V形坡口的坡口角度,度;月—焊缝计算厚度截面与焊脚尺寸K:的夹角,度;Y—力的作用方向与耳板高度方向的夹角,反时针方向为正,度;6—板件厚度,mm;81,灸—较厚和较薄板件的厚度,mm;△一-一~钢板厚度方向未焊尺寸,二;.—两圆钢公切线至连接焊缝表面的距离,mm;,—许用应力修正系数;a—耳板连接焊缝圆弧部分所对圆心角的二分之一,度;产—泊松比;.—正应力,N/mmz;a,—垂直于焊缝计算厚度截面的正应力,N/.' ;"F集中力所引起的正应力,N/mmz ;am-弯矩所引起的正应力,N/mmz;11 M.—均布弯矩所引起的正应力,N/.';aq横向均布力所引起的正应力,N加m';ON—纵向均布力所引起的正应力,N八mm' ;a,—按第三强度理论计算的当量应力,N/.';I',-焊件在室温下的屈服点,N/.';〔司—焊件在计算温度下的许用应力,按相应的强度计算标准规定选用,N /mmz ; r—切应力,N /mmz ;rl—在焊缝计算厚度截面内且垂直于焊缝走向的切应力,N/.2 ;r2—在焊缝计算厚度截面内且平行于焊缝走向的切应力,N/.Z;rF集中力所引起的切应力,N/mm';rM—力矩所引起的切应力,N/mm';1965rmu—均布弯矩所引起的切应力,N/mmZ:ZQ—横向均布力所引起的切应力,N/mm' ;TN—纵向均布力所引起的切应力,N/.';0—耳板焊缝端点连线与耳板横截面的夹角,度;.—弯头直段两端点与弯头外圆弧曲率中心连线的夹角,度3技术要求3.1工艺要求3.1.1焊接材料的强度不得低于焊件的较低强度〔3.1.2焊接及焊接工艺评定应符合有关标准的规定3.1.3按本标准计算的角接接头,两焊脚边的夹角应不小于60'和不大于12003.2结构要求3.2.1角焊缝的焊脚尺寸应符合下列要求:a.对于板件,当与焊脚接触的焊件厚度大于7mm时,其焊脚尺寸不得小于1.5 }百, S为与焊脚接触的焊件厚度.当焊接工艺有保证时,可不受此限当与焊脚接触的焊件厚度不大于7,时,其焊脚尺寸不得小于与焊脚接触的焊件厚度和4二的较小值.b,对于管接头,角焊缝的最小焊脚尺寸不得小于管接头的壁厚和6mm的较小值r c.加强板与筒体的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件厚度的0.7倍,与管接头的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件的厚度与6二:的较小值.d.对于板件,角焊缝的焊脚尺寸不宜大于与焊脚接触焊件厚度的1.2倍.对于管接头角焊缝的焊脚尺寸不宜大于管接头壁厚的2倍.3.2.2侧面或正面角焊缝的计算长度不得小于两焊脚尺寸平均值的8倍和40mmo 3.2.3侧面角焊缝的计算长度不应大于两焊脚尺寸平均值的60倍.若大于上述数值时,其超过部分在计算中不予考虑.若内力沿侧面角焊缝全长分布,其计算长度不受此限3.2.4当板件的端部仅采用两侧面角焊缝连接时(图3-1),每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间距离b,;同时当s:大于12mm时,b;不宜大于1662,当S:不大于12mm时,b,不宜大于200mmo3.2.5杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊,或其他不封闭焊缝.所有焊缝的转角处必须连续施焊.3.2.6在搭接连接中,搭接焊缝长度不得小于较薄焊件厚度的5倍,且不小于25mma3.2.7圆钢与圆钢,圆钢与钢板间的焊缝计算厚度,不应小于0.2倍圆钢直径(当焊接两圆钢直径不同时,取平均直径),且不小于3mm,并不大于1.2倍钢板厚度,焊缝计算长度不应小于20mm3.2.5受压元件上的支承耳板焊缝,当耳板厚度不大于12mm时,可采用无坡口的角焊缝;当耳板厚度大于12二时,必须开坡口.3.2.9受力耳板与壁厚不小于100二的受压元件焊接时,应采取措施,以防止母材的层状撕裂.4计算原则4.1基本假定1966图31两侧面角焊缝连接尺寸示意图4.1.1本标准不考虑残余应力,应力集中,疲劳和蠕变的影响4.1.2焊接接头的强度按作用在焊缝计算厚度截面上的应力进行验算.4.1.3集中力,均布力在焊缝计算厚度截面上所产生的应力按平均分布计算.力矩在焊缝计算厚度截面上所产生的应力,根据不同的情况按线性分布(图4-I (a))或按平均分布(图4-1 (b))计算图4-1焊缝计算截面上应力分布示意图4.2焊缝尺寸4.2.1常用焊缝的计算厚度及焊缝尺寸参数按表4-1计算4.2.2管接头焊缝的走向假定为圆形焊缝的计算厚度取肩部和腹部两处数值的平均值腹部焊缝的计算厚度根据表4-1序号9计算.表4-1序号{简图一#妥计算gi矿一一41)菇lit*a一1967续表序号简图焊缝计算厚度焊缝尺寸参数3a二s,「一~刃4'压' k,kz"一k;+kz二"二k_,k;+k一"不k,k, + k1不,k5PY kl走2"二一ki+k:sinp一描恭一"一k; } kg不月6一Q 万k,kik;sinp二歹kzki+kz~7k,k{ + k1不k,,冬kz,a=了尸十kisinp =丁tzcwp - k+k;乎J火f压8丹ki>丫飞1了a=(k, + f)5inp呱"-- kzkim,p二7k;+ki}炸\k,1968序号简图筒体腹部焊缝K的计算焊缝计算厚度续表焊缝尺寸参教当k1 丫飞刀,时,同序号8.当k,时,同序号7;当k2)了飞石时,同序号8门全竺上兰生丛宜差卫~.k沪灭do2R了1为筒体上腹部的焊脚尺寸2Rn当.》60.时,a=H当a c}1图5-1管接头焊缝所承受的总图4-3鞍座式管接头全焊透焊缝荷载示意图5.1.3在内压力作用下管接头对焊缝的作用力按下列公式确定: 鞍座式管接头:F,i=Pa(do一2了)24(5-3)插人式管接头:FjPad45.1.4 由管道系统作用于焊缝上的机械力分量在求荷载分量为:M:,在求荷载分量时可利用下列公式进行坐标变换:(5-4)Fx, F,.,,F,2,Mx,Fx=F,ms(.r,xo)+F,cos(二,Y.)+Fmcos( x,z}) (5-5)F二F,.ocos(y, x o )+F,ncos(y,,, y,)+F.cos(y,二.)(5-6)F,,=F,cos(z,二)+F,cos(z, yo )+F.cos(z,二〕)(5-7)M,=M,ocos(x, xo)+M'cos(x , Yo )+Mwcas(.r, , z)(5-8)My=M_cos (Y , xo )+M-ms(Y,Yo)+M-cos(Y,z) (5-9)M}=M-cos(二,二.)+M yocos(z , Y} )+M'cos(二,:.)(5-10)式中:括号代表夹角,Fx, F,o, F_ M,o, M,,o, M.分别为二.,Yo. .r.轴的力的分量.5.1.5根据下列两种作用力系分别进行焊缝的强度验算:a. Fx,Fy=F+F,,,F.=F},+F,,Mx, My, M} (5-川b. Fn,F,=凡1,F:=F十FA+F,,M,,Mr,M:(5-12)其中,在(5-11)式中,取F与F,;的方向相同,在((5-12)式中,取F与F},+F二的方向相同.FFy., F, Mx, M,, M:与图5-1方向一致者为正.1971:一:.1鞍座式管接头鞍座式管接头焊缝的一般形式如图5-2所示,其中a按表4-1计算.5.2.2弓.2.35.2.4焊缝的计算长度按下列公式计算:1二二(d.一2f+2asinl) (5-13)焊缝的计算厚度截面积按下列公式计算:A=al (5-14)焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:二〔(d.一2f+2a32(d-+2a)(5-15)尹一Zj5.2.5焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:W,=迪d〔 21牛2a )4-(d-2f)0) (5-16)L4la.一Gt+Ga)5.2.6图52鞍座式管接头焊缝应力分量按下列公式计算:A点:F丫公二于一f盖A(5-17)口尸Q尸COS朋.,一_FArAFy一FsA(5-18)(5-19)aFz=rF,=A` sing(5-20)COsg(5-21)凡一AMQM.二rM二二WM二sing(5-22)cosg(5-23)(5-24)邢M一W一Wl一1(5-25)(5-26)cosP哪凡一W凡一W(5-27)二Asin召(5-28)(5-29)知孙鄂sing(5-30)AN'Jlrl艺BRBFEFBFBM|获r口rT韶bB点:1972:myrB一w o0SarNBU一_M,Wk(5-31)(5-32)5.2.7焊缝强度按下列公式验算:A点:丫(.众+.六+.氛)2+4[(r献+:氛+二众)2+(r氮+:祝)2) <0.74(a)/,l(5-33)'=l aA+aFz一.氛I < 0.74( a) (5-34)B点:丫(,氏+"BFz+,氏)2aB FY )+4((一rBMY+,BF,一rm2+(,BFY一:BBa,,)2)<0.74(v)/q(5-35).=一.BMy十.巍+.执}簇0.74(x) (5-36)乐氏5.3插人式管接头5.3.1插人式管接头焊缝的一般形式如图5-3所示,焊缝计算厚度按表4-1序号loo5.3.2焊缝计算长度按下列公式计算:L=ndo (5-37)5.3.3焊缝计算厚度截面积按下列公式计算: A=al (5-38)5.3.4焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:cadW=万-4(5-39)5.3.5焊缝抗扭截面系数按下列公式计算:.adWk二2图5-3插人式管接头(5-40)5.3.6应力分量按下列公式计算:A点:(5-41)(5-42)(5-43)(5-44)(5-45)二A二A二A丛w丛从~---一-一一一一rfx峨读魂魂B点(5-46)凡一A一一BFx1973rBMy一F_WrF,一F,ArBMy一MW:},UrB一_M,Mk(5-47)(5-4R)(5-49)(5-50)5.3.7焊缝强度按下列公式验算:A点:..=,不.氛)2a A Fy)+4( ( rM,+rFz)2+(rF.+,AM,)2〕 } 0.74( a)Irl .=卜.氛{簇0.74( a)(5-51)(5-52 )b.B点:a,.=丫(aFx)2+4((二舔,+:认)2+(r氏+:巍)2) -<0.74Ca)iq.=}a歌一(0.74(司{:_:::6耳板连接焊缝::集箱纵向耳板集箱纵向耳板的焊缝形式及受力状态如图6-1所示:6.1.26.1.36.1.419741972图6-1集箱纵向耳板焊缝焊缝计算长度按下式计算:1=2b一20焊缝计算厚度截面积按下式计算:A=al焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数按下式计算:(6-1)(6-2)a(b一10)2w=3-一(6-3)6.1.5计算耳板焊缝的应力时,假定M是焊缝的形心,将力F往M点平移,并沿':和y轴方向分解.选取二轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致,Y轴与强度验算点耳板士_焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:Fx二Fsin y (6-4)F,.=Fcos y (6-5)M二Fhsiny (6-6)6.1.6应力分量按下列公式计算:F_xA(6-7)(6-8)(6-9)(6-10)(6-11)sinf叫呵叫二A乙AM一WM一WrF.口Fy二6.1.7焊缝强度按下列公式验算:..=丫( aFy+I'M )2+4((rFr+,M)2+(rF.)Z)簇0.74 (a) /} (6-12).二I CF,,+aM 1_<0.74(a) (6-13)6.2集箱横向耳板与弯头耳板6.2.1集箱横向耳板的焊缝形式及受力状态给出图5-l和图5-2两种情况,弯头耳板焊缝的形式及受力状态给出图6-4一种情况,图6-2和图6-3都是图6-4的特殊情况,计算方法按图6-4给出,当b4=0, e=0时,图6-4就变成图6-3,当b4=0,.=.,0=0时,图6-4 就变成图6-2图6-2集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图(1)与图64相对应的角参数按下列公式计算:1975图6-3集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图(2)图6-4弯头耳板焊缝形式及受力状态示意图C一'J (b一b, )z+〔*,一h2一ve2 - (b; - b4)2)2(6-14)1976二二arcsincZK(6-15)arct只叭一h,b一b.,(6-16)m=arctg凤(6-17)6.2.3焊缝计算长度按下式公式计算:一2( aRoB90一10)(6-18)6.2.4焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二aZ焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:a(}/ (h,一h, )Z+(b一b, )z一10)2W='二二-''己三一(6-19)6.2.5(6-20)6.2.6计算耳板焊缝的应力时,假定M是焊缝的形心,将力F沿M点平移,并沿X 和Y轴方向分解.选取X轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致,Y轴与强度验算点耳板上焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:a.A点Fx一Fsin( y+0+号一0)F,一Fcos( y+"+号一0)M一;/ht 2 hZSinY - 2 COSY)(6-21)(6-22)b.C点:F'二一Fsin(,一"斗号一0)F,一Fcos( y -"+管一0),一.(兴-,Sing一BZCOSy )(6-24)(6-25)(6-26)6.2.7应力分量按下列公式计算: A点:F二rFn二A(6-27)sin3(6-28)cosh(6-29)『MA=,rMA=0+w 1z /Si0Rw 12 /cosR(6-30)0+(6-31)F一AE一AJ八卜.自U==:oS眼叭叭MlwMlw1977M了田MA二而sin+万v丫,'(632)bC点于'xrF'二不A:;v一F',=A sin}3于'气r b,.一了cos(7.M.一W colt.一} )sinj3r M(,二X-("一2 I cosi3r MC一Msinl"一2)(6-33 )(6-34 )(6-35)(6一3())(6-37)(6一38)6.2.8焊缝强度按下列公式验算:a.A点:.一丫又了雨丁舀赢砰不可(丁F丁于而,)- +( a'r,. + aMe )= + 4 ((r r-,- + r MA)(:F=+-r.;v}A)=)蕊 0.74(x)/q (6-39)二二一aF,十aA,一共0.74(司(6-40)h.〔'点:.一了(a}r+amc),十4((,'F,+r' MC)十(层飞x+打MC)-)'0.74(a)/,1(()41).二}.丫,十.,,i蕊0.74(a) (6-42)6.3锅筒起吊耳板6.3.1锅筒起吊耳板一般采用纵向双耳板结构为增加耳板平面外的抗弯刚度,应在耳板孔附近部位用对称布置的两个纵板将两耳板连接起来.纵板的横截面积应大于单个耳板净截面积的十分之一,耳板及焊缝形式与集箱纵向耳板相同6.3.2锅筒起吊过程中的最危险状态如图6-5所示:6.3.3焊缝计算长度按下列公式计算;1二4(b一10) (6-43)6.3.4焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二al (6-44)6.3.5焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:2a(6一10)(6-45)6.3.6耳板肪堂的外力按卜列公式计算:起吊时应考虑1.1倍的动载系数后的锅筒全部重量F,由图6-5求得:夸〔l-省(R h )tgy)(6-46)1, )tgy)若考虑(6-47)尺lS 十 fF一2 -一飞-r卜立当F:大于F,时,只需校核F:端的耳板焊缝.1.2的不均匀系数,则F:端所1979图65锅筒起吊过程中危险状态示意图承受的荷载按下列公式计算:F'2一0.6F'(1+告(:.+')tgy):,一..6F( l+告(*.+h )tgy)sinyF,一..6F(,+去(*.+h )tgy)cosyM一..6F(1+去(*.+h )tgy)hsiny6.3.7应力分量按下列公式计算:(6-48)(6-49)(6-50)(6-51)rFx =万(6-52)(6-53)(6-54)(6-55)(6-56)sinf叫sinfcosf二A二AMWM一W=二=-一畅场咖蜘6.3.8焊缝强度按下列公式验算:,.二丫(.肠+xM)z十4((rFv+rm)Z+(:二)z)镇0.74(x)/l (6-57).=aF}.+am(0.74(x) (6-58)7水压试验端盖连接焊缝7.1焊缝类型与参数7.1.1常用的水压试验端盖焊缝类型与参数如图7-1所示,图7-1 (a)按对接焊缝计算,1979图7-1(b)按角焊缝计算'1图7一I常用水压试验端盖焊缝形式(fl)对接焊缝;(b)角焊缝7.1.2对于焊缝计算厚度的抗弯截面系数按下列公式计算:W一着(7-1)7.2受力分析7.2.1根据筒体与平端盖的整体结构的理论分析,解出如图7-2所示的水压试验端盖焊缝所受的力N, M, Qa7.2.2端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力按下列公式计算:N一告P(R,一_t2(7-2)7.2.3端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩按下列公式计算对图7-1 (a)扒M一尸( R ,合)0.331.尽v入, (0.205择一..421tK[I 2.182低ts 2.545()'___尺,1t+U.jI了一{份t,d+0.086rS(7-3)542t8 n划+t一占-R-!护9+b,对图7-1 (b)援一盯 ,0.331Y R一〔.M= P(R}一言,一205)2+k[1+2.182.RC -Ljkt-}音一0.421S2.54519800.317令(青)' (0.346:一0.26 }2 )畔t一占-R-1;.98择帐)3: .二42暗) 4: Z1. 98}m (S) + 0.542(-})〕一嗽钾.巴(7-4)壳体常数k按下列公式计算:,二31(一)cz),.R二(7-5){一;比值(按下列公式计算:Rmk,{JQ M;=-Rtz(7-6)图7-2水压试验端盖焊缝7.2.4端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力按下列公式计算:的受力状态水意图a,对图7-1 (a):Q一"("一合0.661撅 0.408了今( S )z2.182援tS 2一545(l,+0.318今(81Y 0.655( S1.98择(tS)' 0.542( S(7-7)b对图7-1 (b):62一尸(*.一合)0.661} Rm一..408择(S )2y2 0.318k(1 + 2.182念tS一2 545(舌1z2.545(8 / '.98Itm(8 )3 0.655( S)' 0.405令(S)''彗一;"择(81)'S+0.542(5 )4}2)(7-8)7.3应力分量的计算7.3.1对图7-1 (a)焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算: aN6M,(7-9)州"一6Mt2(7-10)贝t 一-ar7.3.2对图7-1 (b)焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算: (7-12)1981门尸仍 CN一a -一NJrN一Nsin}a..一孚sin(7-13)(7-14):一分ms}am.一6MZ sina(7-15)(7-16)7.4强度校核7.4.1对图7-1 (a)必须同时满足下列各项要求:".=丫(.,士.MY+4( r0)-毛1.7(a)/Ia=I aN土"Mu镇1.7(a)..一,/ (Col+4(70)2 < 0.74(a)/7a=aN蕊0.74(a)端盖必须满足:(7-17)(7-18)(7-19)(7-20).,八.,.t,厂P0劣u.a}找m一万'入了-二万'丫七aJ(7-21)7.4.2对图7-l (b)必须同时满足下列各项要求:..=丫(一.N士11 M.+'IQ )2十4(7N+r0)-镇1.7(a)/i.=卜UN土aMu+aQ{成1.7(a)a.一丫(一.N+aQ )z+4(rN+rQ)Z <- 0.74(a).=I一ON+UN毛0.74(a)端盖必须满足公式(7-21)的要求.8国钢构件连接焊缝8.1圆钢与平板搭接8.1.1圆钢与平板的搭接如图8-1所示:(7-22)(7-24)(7-25)图8-1圆钢与平板搭接8.1.2焊缝计算厚度按下列公式计算:a=0.7K(8-1)8.1.3焊缝计算长度按下列公式计算:19828.1..1〔83)8.1.5/=2(b.一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二GI焊缝强度按下列公式验算:(8-2)一炙0.37(a)/}(8-4)8.2圆钢I圆钢的搭接8.2.1圆钢与圆钢的搭接,如图8-2所不:8.2.2焊缝计算厚度按下列公式计算:G二0.1(d,+2d2)一.(8-5)8.2.3焊缝计算长度按下列公式计算:/=2(b2一10) (8-6)8.2.4焊缝计算厚度截而积按下列公式计算:A="/(8-7 )8.2.5焊缝强度按下列公式验算:图8.2圆钢与圆钢搭接F八,,r=万气u.J/(ajiq(8-8)8.3圆钢与钢板的连接8.3.1圆钢与钢板的连接,如图8-3所示:8.3.2焊缝计算厚度按下列公式计算:a.对图8-3(,,)子一△"=万一b.对f-}18-3 (b):G=0一△8.3.3焊缝计算长度按下列公式计算:1=4(b:一10)8.3.4焊缝汁算厚度截面积按下列公式计算:A=Gl8.3.5焊缝强度按下列公式验算:(8-9)(8-10)(8-11)(8-12):一斋,0.37(a)/q(8-13)9其他连接焊缝,.1单钢板两边焊的'r形接头9.1.1单钢板两边焊的'r形接头如图9-1所;h9.1.2焊缝计算长度按下列公式计算:l=2(月一10)9.1.3焊缝计算厚度截而积按下列公式计算:八=ul9.1.1焊缝的抗弯截而系数按下列公式计算:(9-I)(,2)19H3a一△a一△-..-.口ra场气.'-勺口A}a圆钢与单俐板的连接A户}一hA一(b)圃铜与双钢板的连接图8-3圆钢与钢板连接图9一1单钢板两边焊T形接头W,a(8一10)23(9-3)1984w,万而B - , Al 10坛((2a+.一:`)3一(.一:f)3) ,,妇".',/(9-4)9.1.5应力分量按下列公式计算:F,aFx=AF,CFz=万cos(3(9-5)n)3(9-6)二八,J,,,,,J,,JJIRn,nl,1内,华华-l-l+l-l((n,gC,9产lj..,了'/才,知 co从耐从耐鄂鄂t FYCFz=(9-7)--一一----MxMx场哑Jr口r9.1.6焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:创(aFx+..+a,,,,+,M,,)2+4((一:.+IF,+二,+:场),十(IFy)2)毛0.74(x)/v.=I aFx+aFz+am.+am, I成0.74(x)(9-14)(9-15)9.29.2工字形封闭焊的T形接头工字形封闭焊的T形接头如图9-2所示:9.2.29.2.3图9-2工字形封闭焊T形接头焊缝计算长度按下列公式计算:l = 2(2B,+B,一28,一62+2a)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:(9-16)1985A=al9.2.4焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:(9-17)Wx(B2+2a)(B,+28,+2,)'一(B:一82) (B,一2.)'一〔B2 (BI+28,)'一(B:一82)B;) 6(B,+28,十2a)(9-18)Wv(B1一2a)(&2+2.)'+2(81+2a)(Bz+2,)'一(B, 8'2+28, B2)6(B2+2a)(9-19)9.2.5(9-20)9.2.6焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:Wk=2a(2(81+a)(BZ+a)+(B,一a)(82+a)〕应力分量按下列公式计算:a.在B,边上: FxaFx=万FxTFa=面oosR(9-21)n(3(9-22)二ArFy=(9-23)(9-24)(9-25)(9-26)(9-27)枷%cosn枷%cos,卸--一---气执呱rMx=(9-28)(9-29)(9-30)伪九一气气yM-WM一W.一b.在B2边上:(9-31)凡-ArFy=其他应力分量同(9-24)一(9-30)式.(9-32)(9-33)MMZrF勺勺」9.2.7焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:在B1边上:..=-,/ (aF.+..+.,+.,),+4((一rFz+:.+rN,h,+r},gy)2+( rFy一:*),〕毛0.74(,,)/q(9-34)1986.二I CF+..+ow+am, 1<0.74(x)(9-35)b.在B2边上:0e=丫(一..+..十.,+ayy)2+4((rF,+rF.+a =一UFv+aF十anv}+rN&'一:m})2+(rFz一:Nl:)2) <0.74(a)/p(9-36),w簇0.74(a) (9-37)9.3箱形封闭焊的T形接头9.3.1箱形封闭焊的T形接头如图9-3所示:9.3.2(9-38)9.3.3(9-39)9.3.4图9一3箱形封闭焊的T形接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(B, + B2一2f+2a)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:W,(B2一2f+2a) (B,一2f+6(B1-)3一(B2一2f)(Bl一2f)+2a)(9-40)Za一ZfWy=(B,一2f+2a)(B2一2f*2a)'( B;一2f) (B:一2a)36(B:一2f+2a)(9-41)9.3.5焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:Wk=2a(Bl一2f+a)(B:一2f+a)9.3.'在与图9-2受力形式相同情况下的应力分量按下列公式计算:a.在B1边上:同式(9-21)一式(9-30)b.在B2边上:同式(9-24)一式(9-30)和式(9-31)一式(9-33) a9.3.7焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:a.在B1边上:同式(9-34)一式(9-35)0b.在B2边上:同式(9-36)一式(9-37)0(9-42)19879.4仅有横向焊缝的搭接接头9.4.1仅有横向焊缝的搭接接头如图9-4所示:9.4.2(9-43)9.4.3图9-4横向焊缝的搭接接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(B一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:按应力方向垂直于焊缝形成弯矩:(9-44)9.4.4WI=b.按应力方向平行于焊缝形成弯矩:a(b,一10)3(9-45)Wz=a(bl一10)(b2+a)9.4.5应力分量按下列公式计算:(9-46)(9-47)二A会COSRA` sing(9-48)(9-49)Fx==rFzFz口ramy=r入1,=箫cosy命51/(9-50)sin(9-51)丛Wz(9-52)9.4.6焊缝强度按下列公式验算:丫(..+,M,)2+4((,F,+r, M, )2+( rF.)2)(0.74(a)/,1 .二{aFz+am,}镇0.74(司a,=V(.二)2+4(( .F}2)+( r }My+rFx)2) < 0.74(a)/r1 a=..1毛0.74(x)(9-53)(9-54)(9-55)(9-56)9.5仅有纵向焊缝的搭接接头9.5.1仅有纵向焊缝的搭接接头如图9-5所示:9.5.29.5.3图9-5纵向焊缝的搭接接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(b2一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:按应力方向垂直于焊缝形成弯矩:(9-57)(9-58)9.5.4W,=b.按应力方向平行于焊缝形成弯矩:a(b2一10)23(9-59)W:=a(b:一10)(b,+a)9.5.5应力分量按下列公式计算:(9-60)F,A'cos"(9-61)F可sin/3F, A(9-62)(9-63)==凡FxFxr口r口My_丛___.一Wl u;N(9-64)1989M.=W sm/s(9-65)_丛My一WZ(9-66)9.5.6焊缝强度按下列公式验算:..二了("F,+"my),+4((TFx+r'My)Z + (rF,)Z)镇0.74(x)/p.=aFx+am,(0.74(x)(9-67)(9-68)..=丫(aFx)2+4(( r,)2+( r'My+rFz)2)(0.74(x)/q(9-69).=.,镇0.74(x)(9-70)参考文献1. GB 3375-1982《焊接名词术语》中国标准出版社1983年2. GBJ 17-1988《钢结构设计规范》中国计划出版社1989年3.AISC《建筑用结构钢设计,制造与安装规范》1976年4. ASME《锅炉及压力容器规范》第I卷《动力锅炉》5. ASME《锅炉及压力容器规范》第Vul卷《压力容器》第一册6. ASME《锅炉及压力容器规范》第m卷《核动力设备》7. ASME《锅炉及压力容器规范》第Vm卷《压力容器》第二册另一规程8.李之光等编著《锅炉材料及强度与焊接》劳动人事出版社1983年9.「日]中山秀男《锅炉设计》劳动人事部《锅炉压力容器安全》杂志社1983年10.{日1佐藤邦彦向井喜彦丰田政男《焊接接头的强度与设计》机械工业出版社1983年11.((Design rules for are-welded Connections in Steel submitted to static loads)) Welding inthe world Volume14 No. 5 197612.陆明万《分析设计的一般准则》广州压力容器规范宣讲班资料1988年13. ASME《压力管道法规》《动力管道》14. SDGJ6-1990《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》15. BS5500-1985(非直接火压力容器》16. GBJ 17-1988《钢结构设计规范》条文说明17《机械工程手册》,第26篇,《焊接结构》机械工业出版社1979年18. GB 9222-1988《水管锅炉受压元件强度计算》机械工业出版社1991年19.薛明德《圆柱形压力容器平封头的应力分析》《化工设备设计》1980年第3期20.魏明钟编著《钢结构设计新规范应用讲评》中国建筑工业出版社1991年附加说明:本标准由机械工业部上海发电设备成套设计研究所提出并归口.本标准负责起草单位哈尔滨锅炉厂,上海发电设备成套设计研究所.本标准参加起草单位北京巴布科克威尔科克斯公司,东方锅炉厂,锅炉厂,北京锅炉厂,杭州锅炉厂.本标准起草人程丰渊,薛之年,韩肇俊,陈恭颐,肖忠华,王志文,毛韧,何振康,蒋著,潘如,王春繁.上海锅炉厂,武汉吴如松,何本寿,1991。
焊缝抗弯强度计算公式
焊缝抗弯强度计算公式焊缝抗弯强度的计算是在工程领域中非常重要的一个环节。
咱们先来说说焊缝，这就好比是把两块金属板连接起来的“胶水”，只不过这个“胶水”是通过高温融化金属来实现连接的。
那焊缝的抗弯强度到底咋算呢？其实这里面有个公式。
咱就拿一个常见的例子来说，假如有一根钢梁，上面有焊缝，要承受一定的弯曲力。
这时候就得用上焊缝抗弯强度计算公式啦。
公式是这样的：$M = \frac{f_{y} I}{y}$ ，这里面的 M 代表的是抗弯强度，f_{y} 表示的是钢材的屈服强度，I 呢是截面惯性矩，y 是截面到中性轴的距离。
举个例子哈，有一次我在工厂里看到师傅们在焊接一个大型的钢结构架子。
那个架子可大了，看上去特别壮观。
师傅们一边焊接，一边还在讨论焊缝的质量和强度问题。
我凑过去听，他们说这焊缝要是强度不够，整个架子可就危险了。
我当时就在想，这焊缝抗弯强度的计算得多重要啊，要是算错了，后果不堪设想。
在实际的工程应用中，这个公式的每个参数都得精确测量和计算。
比如说钢材的屈服强度，这得通过专门的实验来确定。
而截面惯性矩和到中性轴的距离，就得根据钢梁的具体形状和尺寸来计算。
这可一点都不能马虎。
还有一次，我跟着一个工程师去现场检测一个已经焊接好的桥梁部件。
他拿着各种测量工具，认真地测量着各种数据，然后回到办公室就开始用这个公式进行计算。
我在旁边看着，心里特别佩服。
他跟我说，每一个数据都关系到桥梁的安全，一点差错都不能有。
总之啊，焊缝抗弯强度计算公式虽然看起来有点复杂，但只要咱们把每个参数都搞清楚，认真测量和计算，就能保证焊接结构的安全性和可靠性。
这可不仅仅是个公式，更是保障工程质量的重要工具。
咱们在实际操作中，可得谨慎再谨慎，千万别因为粗心大意出了差错，那可就麻烦大啦！。
焊缝抗剪强度计算
5．7 焊缝连接计算
5．7．1一般高耸结构不承受疲劳动力荷载，按等强设计工厂焊缝宜采用熔透的二级对接焊缝。
二级及以上对接焊缝按国家现行标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81要求做无损探伤,三级对接焊缝和角焊缝做外观检查。
对于安全等级为一级的高耸结构或承受疲劳动力荷载的高耸结构，其焊缝等级应提高一级。
5．7．2承受轴心拉力或压力的对接焊缝强度应按下式计算：
式中N――作用在连接处的轴心拉力或压力；
ιw――焊缝计算长度(mm)，未用引弧板施焊时，每条焊缝取实际长度减去2t(mm)；
5．7．3承受剪力的对接焊缝剪应力应按下式验算：
5．7．4承受弯矩和剪力的对接焊缝，应分别计算其正应力σ和剪应力τ，并在同时受有较大正应力和剪应力处，按下式计算折算应力：
5．7．5角焊缝在轴心力(拉力、压力或剪力)作用下的强度应按下式计算：
5．7．6角焊缝在非轴心力或各种力共同作用下的强度应按下式计算：
式中σf――按焊缝有效截面计算、垂直于焊缝长度方向的应力(N/mm2) ――按焊缝有效截面计算、沿焊缝长度方向的应力(N/mm2)。
5．7．7圆钢与钢板(或型钢)、圆钢与圆钢的连接焊缝抗剪强度应按下式计算：
5．8 螺栓连接计算
5．9 法兰盘连接计算。