工字钢对接工艺强度验算书
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，规范将对接焊缝质量分为一级、二级和三级，考虑到实际施工中对接焊缝很难达到一级、二级的质量要求，因此，本次验算是针对焊缝质量等级为三级来进行强度验算。
对于采用自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，构件钢材为Q235
w2f=215N/mmc钢的对接焊缝，其焊缝的抗压强度设计值和抗剪强度设计值
fvw=125N/mm2均与母材的强度设计值相同，而三级的抗拉对接焊缝强度设计
w2f=215N/mm2f=185N/mmt值为，Q235钢的抗拉强度设计值为，因此，需验算工字钢在采用对接焊缝以及周边焊共同作用时，焊缝的抗拉强度能否达到母材的抗拉强度设计值即可。
一、I22b工字钢加强钢板选取计算
1、I22b工字钢截面达到设计强度的弯矩计算
Ix=3570cm4 Wx=325cm3 Ix/ Sx=18.7cm
tw=12.3mm d=9.5mm
MmaxM2 ==215N/mm(设计强度）3Wx325⨯10
Mmax=215N/mm2×325×103mm3=69.875KN.m
Ix ——x轴的截面惯性矩
Wx——x轴的截面模量
tw ——工字钢翼缘板厚度
d ——工字钢腹板厚度
Mmax——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
w2f=185N/mmt三级的抗拉对接焊缝强度设计值为
σ=M=185N/mm2
W
M=185N/mm2×325×103mm3=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：
0.8⨯173
Ix=3570+⨯2=4225.1cm4 12
Wx=Ix4225.1==384.1cm3 ymax11
σ=M=185N/mm2
W
当焊接加强钢板后抵抗弯矩：
M=185N/mm2×384.1×103mm3=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）
σf=N(215-185)⨯4652.8==62.3N/mm2
helw0.7⨯5⨯(170-2⨯5)⨯4
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）
τf=N(215-185)⨯4652.8==110.8N/mm2
helw0.7⨯5⨯(100-2⨯5)⨯4 ⎛ ⎝在各种力综合作用下，需满足
σf β⎝f2σff⎫⎪⎪⎭2+τ2f≤ffw 2⎫62.3⎛⎫2⎪+τf= +110.82=122N/mm2≤160N/mm2⎪⎪⎝1.22⎭⎭
计算结果满足要求。
σf-按焊缝有效截面（helw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
-按焊缝有效截面（helw）计算，沿焊缝长度方向的剪应力； τf
he-角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊角尺寸； lw-角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；
ffw
-角焊缝的设计强度；
βf -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，βf=1.22。
二、I20b工字钢加强钢板选取计算
1、I20b工字钢截面达到设计强度的弯矩计算
Ix=2500cm4 Wx=250cm3 Ix/ Sx=16.9cm
tw=11.4mm d=9.0mm
MmaxM2 ==215N/mm(设计强度）3Wx250⨯10
Mmax=215N/mm2×250×103mm3=53.750KN.m
Ix ——x轴的截面惯性矩
Wx——x轴的截面模量
tw ——工字钢翼缘板厚度
d ——工字钢腹板厚度
Mmax——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
w2f=185N/mmt三级的抗拉对接焊缝强度设计值为
σ=M=185N/mm2
W
M=185N/mm2×250×103mm3=46.250KN.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150mm高，8mm厚的钢板来加强。
截面几何性质计算：
0.8⨯153
Ix=2500+⨯2=2950cm4 12
Wx=Ix2950==295cm3 ymax10
σ=M=185N/mm2
W
当焊接加强钢板后抵抗弯矩：
M=185N/mm2×295×103mm3=54.575KN.m
对接焊缝使母材抵抗弯矩减小值：
53.750KN.m－46.250KN.m=7.5 KN.m
加强钢板焊接后抵抗弯矩增加值：
54.575KN.m－46.250KN.m=8.325 KN.m
所以当腹板增加加强钢板后，截面的抵抗弯矩增大了8.325KN.m，大于由对接焊缝引起的母材抵抗弯矩减小值7.5 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150mm×长80mm×厚8mm的Q235钢对I20b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）
σf=N(215-185)⨯3957.8==60.6N/mm2
helw0.7⨯5⨯(150-2⨯5)⨯4
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）
τf=N(215-185)⨯3957.8==121.1N/mm2
helw0.7⨯5⨯(80-2⨯5)⨯4 ⎛σ ⎝ff在各种力综合作用下，需满足
σf β⎝f2⎫⎪⎪⎭2+τ2f≤ffw 2⎫60.6⎛⎫2⎪+τf= +121.12=130.9N/mm2≤160N/mm2⎪⎪⎝1.22⎭⎭
计算结果满足要求。
σf-按焊缝有效截面（helw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
-按焊缝有效截面（helw）计算，沿焊缝长度方向的剪应力； τf
he-角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊角尺寸；
lw-角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；
ffw-角焊缝的设计强度；
-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βf
力荷载的结构，βf=1.22。
三、I18工字钢加强钢板选取计算
1、I18工字钢截面达到设计强度的弯矩计算
Ix=1660cm4 Wx=185cm3 Ix/ Sx=15.4cm
tw=10.7mm d=6.5mm
MmaxM2 ==215N/mm(设计强度）3Wx250⨯10
Mmax=215N/mm2×185×103mm3=39.775KN.m
Ix ——x轴的截面惯性矩
Wx——x轴的截面模量
tw ——工字钢翼缘板厚度
d ——工字钢腹板厚度
Mmax——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
w2f=185N/mmt三级的抗拉对接焊缝强度设计值为
σ=M=185N/mm2
W
M=185N/mm2×185×103mm3=34.225KN.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130mm高，8mm厚的钢板来加强。
截面几何性质计算：
0.8⨯133
Ix=1660+⨯2=1952.9cm4 12
Wx=Ix1952.9==217.0cm3 ymax9
σ=M=185N/mm2
W
当焊接加强钢板后抵抗弯矩：
M=185N/mm2×217×103mm3=40.145KN.m
对接焊缝使母材抵抗弯矩减小值：
39.775KN.m－34.225KN.m=5.55 KN.m
加强钢板焊接后抵抗弯矩增加值：
40.145KN.m－34.225KN.m=5.92 KN.m
所以当腹板增加加强钢板后，截面的抵抗弯矩增大了5.92KN.m，大于由对接焊缝引起的母材抵抗弯矩减小值5.55 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，并留有一定安全系数，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130mm×长60mm×厚8mm的Q235钢对I18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）
σf=N(215-185)⨯3075.6==54.9N/mm2
helw0.7⨯5⨯(130-2⨯5)⨯4
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）
τf=N(215-185)⨯3075.6==131.8N/mm2
helw0.7⨯5⨯(60-2⨯5)⨯4 ⎛σ ⎝ff在各种力综合作用下，需满足
σf β⎝f2⎫⎪⎪⎭2+τ2f≤ffw 2⎫54.9⎛⎫2⎪+τf= +131.82=139.2N/mm2≤160N/mm2⎪⎪⎝1.22⎭⎭
计算结果满足要求。
σf-按焊缝有效截面（helw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
τf-按焊缝有效截面（helw）计算，沿焊缝长度方向的剪应力； he-角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊角尺寸； lw-角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf； ffw-角焊缝的设计强度；
-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βf
力荷载的结构，βf=1.22。
工字钢对接工艺强度验算书
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，规范将对接焊缝质量分为一级、二级和三级，考虑到实际施工中对接焊缝很难达到一级、二级的质量要求，因此，本次验算是针对焊缝质量等级为三级来进行强度验算。
对于采用自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，构件钢材为Q235
w2f=215N/mmc钢的对接焊缝，其焊缝的抗压强度设计值和抗剪强度设计值
fvw=125N/mm2均与母材的强度设计值相同，而三级的抗拉对接焊缝强度设计
w2f=215N/mm2f=185N/mmt值为，Q235钢的抗拉强度设计值为，因此，需验算工字钢在采用对接焊缝以及周边焊共同作用时，焊缝的抗拉强度能否达到母材的抗拉强度设计值即可。
一、I22b工字钢加强钢板选取计算
1、I22b工字钢截面达到设计强度的弯矩计算
Ix=3570cm4 Wx=325cm3 Ix/ Sx=18.7cm
tw=12.3mm d=9.5mm
MmaxM2 ==215N/mm(设计强度）3Wx325⨯10
Mmax=215N/mm2×325×103mm3=69.875KN.m
Ix ——x轴的截面惯性矩
Wx——x轴的截面模量
tw ——工字钢翼缘板厚度
d ——工字钢腹板厚度
Mmax——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
w2f=185N/mmt三级的抗拉对接焊缝强度设计值为
σ=M=185N/mm2
W
M=185N/mm2×325×103mm3=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：
0.8⨯173
Ix=3570+⨯2=4225.1cm4 12
Wx=Ix4225.1==384.1cm3 ymax11
σ=M=185N/mm2
W
当焊接加强钢板后抵抗弯矩：
M=185N/mm2×384.1×103mm3=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）
σf=N(215-185)⨯4652.8==62.3N/mm2
helw0.7⨯5⨯(170-2⨯5)⨯4
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）
τf=N(215-185)⨯4652.8==110.8N/mm2
helw0.7⨯5⨯(100-2⨯5)⨯4 ⎛ ⎝在各种力综合作用下，需满足
σf β⎝f2σff⎫⎪⎪⎭2+τ2f≤ffw 2⎫62.3⎛⎫2⎪+τf= +110.82=122N/mm2≤160N/mm2⎪⎪⎝1.22⎭⎭
计算结果满足要求。
σf-按焊缝有效截面（helw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
-按焊缝有效截面（helw）计算，沿焊缝长度方向的剪应力； τf
he-角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊角尺寸； lw-角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；
ffw
-角焊缝的设计强度；
βf -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，βf=1.22。
二、I20b工字钢加强钢板选取计算
1、I20b工字钢截面达到设计强度的弯矩计算
Ix=2500cm4 Wx=250cm3 Ix/ Sx=16.9cm
tw=11.4mm d=9.0mm
MmaxM2 ==215N/mm(设计强度）3Wx250⨯10
Mmax=215N/mm2×250×103mm3=53.750KN.m
Ix ——x轴的截面惯性矩
Wx——x轴的截面模量
tw ——工字钢翼缘板厚度
d ——工字钢腹板厚度
Mmax——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
w2f=185N/mmt三级的抗拉对接焊缝强度设计值为
σ=M=185N/mm2
W
M=185N/mm2×250×103mm3=46.250KN.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150mm高，8mm厚的钢板来加强。
截面几何性质计算：
0.8⨯153
Ix=2500+⨯2=2950cm4 12
Wx=Ix2950==295cm3 ymax10
σ=M=185N/mm2
W
当焊接加强钢板后抵抗弯矩：
M=185N/mm2×295×103mm3=54.575KN.m
对接焊缝使母材抵抗弯矩减小值：
53.750KN.m－46.250KN.m=7.5 KN.m
加强钢板焊接后抵抗弯矩增加值：
54.575KN.m－46.250KN.m=8.325 KN.m
所以当腹板增加加强钢板后，截面的抵抗弯矩增大了8.325KN.m，大于由对接焊缝引起的母材抵抗弯矩减小值7.5 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150mm×长80mm×厚8mm的Q235钢对I20b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）
σf=N(215-185)⨯3957.8==60.6N/mm2
helw0.7⨯5⨯(150-2⨯5)⨯4
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）
τf=N(215-185)⨯3957.8==121.1N/mm2
helw0.7⨯5⨯(80-2⨯5)⨯4 ⎛σ ⎝ff在各种力综合作用下，需满足
σf β⎝f2⎫⎪⎪⎭2+τ2f≤ffw 2⎫60.6⎛⎫2⎪+τf= +121.12=130.9N/mm2≤160N/mm2⎪⎪⎝1.22⎭⎭
计算结果满足要求。
σf-按焊缝有效截面（helw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
-按焊缝有效截面（helw）计算，沿焊缝长度方向的剪应力； τf
he-角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊角尺寸；
lw-角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；
ffw-角焊缝的设计强度；
-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βf
力荷载的结构，βf=1.22。
三、I18工字钢加强钢板选取计算
1、I18工字钢截面达到设计强度的弯矩计算
Ix=1660cm4 Wx=185cm3 Ix/ Sx=15.4cm
tw=10.7mm d=6.5mm
MmaxM2 ==215N/mm(设计强度）3Wx250⨯10
Mmax=215N/mm2×185×103mm3=39.775KN.m
Ix ——x轴的截面惯性矩
Wx——x轴的截面模量
tw ——工字钢翼缘板厚度
d ——工字钢腹板厚度
Mmax——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
w2f=185N/mmt三级的抗拉对接焊缝强度设计值为
σ=M=185N/mm2
W
M=185N/mm2×185×103mm3=34.225KN.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130mm高，8mm厚的钢板来加强。
截面几何性质计算：
0.8⨯133
Ix=1660+⨯2=1952.9cm4 12
Wx=Ix1952.9==217.0cm3 ymax9
σ=M=185N/mm2
W
当焊接加强钢板后抵抗弯矩：
M=185N/mm2×217×103mm3=40.145KN.m
对接焊缝使母材抵抗弯矩减小值：
39.775KN.m－34.225KN.m=5.55 KN.m
加强钢板焊接后抵抗弯矩增加值：
40.145KN.m－34.225KN.m=5.92 KN.m
所以当腹板增加加强钢板后，截面的抵抗弯矩增大了5.92KN.m，大于由对接焊缝引起的母材抵抗弯矩减小值5.55 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，并留有一定安全系数，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130mm×长60mm×厚8mm的Q235钢对I18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）
σf=N(215-185)⨯3075.6==54.9N/mm2
helw0.7⨯5⨯(130-2⨯5)⨯4
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）
τf=N(215-185)⨯3075.6==131.8N/mm2
helw0.7⨯5⨯(60-2⨯5)⨯4 ⎛σ ⎝ff在各种力综合作用下，需满足
σf β⎝f2⎫⎪⎪⎭2+τ2f≤ffw 2⎫54.9⎛⎫2⎪+τf= +131.82=139.2N/mm2≤160N/mm2⎪⎪⎝1.22⎭⎭
计算结果满足要求。
σf-按焊缝有效截面（helw）计算，垂直于焊缝长度方向的应力；
τf-按焊缝有效截面（helw）计算，沿焊缝长度方向的剪应力； he-角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf，hf为焊角尺寸； lw-角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去2hf； ffw-角焊缝的设计强度；
-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βf
力荷载的结构，βf=1.22。