这里不涉及产品从立项(经过市场调研一撰写报告一决策一报批等)到分段设计(通常分为初步设计、技术设计和施工图设计)、新产品试制到产品定型生产的全过程，而仅讨论设计阶段具体的焊接结构的设计与计算问题。
(1)许用应力法又称为常规设计方法、安全系数设计法。它是口前最常用的结构设计方法，如压力容器、锅炉、起重机金属结构和焊接机器零件等都采用这种设计方法。按许用应力法进行设计是基于弹性失效准则来建立结构强度条件的。例如压力容器国家标准规定，对压力容器考虑了三种失效形态；强度失效、刚度失效和稳定失效。三种失效均按弹性及弹性一理想塑性范围内的应力一应变量给予判断。即对容器中任一点的应力，都按平面力系解法将其归结为单向屈服的关系，或用第一强度理论(最大主应力理论)、或用第三强度理论(最大切应力理论)计算出最大主应力或差值应力(三个主应力中最大与最小的差值)，并将其限制在许用应力之下。即得到焊接容器结构设计的强度条件：
式中，σ-对压力容器来说，是其在各种载荷下，用平面力系(不考虑三维应力)解法得出的最大应力。这些应力包括与外载相平衡，分布范围大，沿容器壁厚均匀分布的一次薄膜应力和沿壁厚线性分布的一次弯曲应力。此外，由于设计原因，如容器存在局部不连续，局部薄膜应力将要增大;还由于容器内外壁的温度差，热膨胀不同导致的、或焊接残余应力产生的，它们构成自平衡力系的所谓二次应力；以及由于应力集中(如存在焊接缺陷)、交变的热应力等原因产生的附加在一、二次应力上的增量，即所谓的峰值应力。总之一些容器或构件除有总体一次薄膜应力(外载荷引起的最大应力)之外，还存在一次局部薄膜应力、一次弯曲应力、二次应力、峰值应力以及它们的组合，应当采用极限分析和安定性分析准则建立强度条件。但国家标准，包括《钢制压力容器》GB 150-1998 ；《水管锅炉受压元件强度计算》GB/T 9222-1998规定，对这些应力的影响，可通过限制元件结构的某些相关尺寸，或用应力增大系数、形状系数等形式予以考虑，把这些局部应力控制在许用应力范围内，这样的处理办法使标准简单、易行，便于推广应用。式中的许用应力［σ］是针对已有成功使用经验的材料，按其力学性能（等）除以相应的安全系数得出的。表5-1给出了国家标准GB 150-1998规定的钢制压力容器由安全系数确定钢材(除螺栓材料外)的许用应力取值。表5 -2为《起重机设计规范》GB/T 3811-1983规定的起重机金属结构用钢材安全系数和许用应力值，考虑到作用在起重机上的载荷分三类，即基本载荷、附加载荷和特殊载荷;在结构设计中根据具体机器的工作条件，有时只考虑基本载荷，有时则要考虑基本和附加载荷，有时要考虑基本、附加和特殊载荷或考虑基本和特殊载荷，这即称为载荷的不同组合，分别为组合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
实际上常规设计方法除按强度条件—即上述按工作应力小于等于许用应力外，有时还要满足刚度条件—即工作变形要小于等于许用变形。如起重机金属结构按国家标准GB/T3811-1983《起重机设计规范》规定，除控制应力外，还要求结构的刚度，其中又分为静态和动态刚度。静态刚度以规定载荷作用于指定位置时，结构某处的静态弹性变形，如桥式起重机(门式及装载桥)当满载时，规定主梁跨中静挠度ft应满足：
式中，L为起重机的跨度，其他类型的起重机也有相应的规定。而动态刚度是表征起重机作为振动系统的动态抗变形能力(以起重机满载，钢丝绳悬吊相当于额定起升高度时，系统在垂直方向的最低阶固有频率—简称满载自振频率)来表示。一般起重机仅核算结构静态刚度，如果系统的振动影响了起重机生产作业情况，才需验算动态刚度。
安全系数的取值应综合考虑材料的性能、规定的检验项口及检验批量、载荷及其附加的裕度、设计计算方法的精确程度、制造工艺和装备及产品检验水平、质量管理、操作水平等来确定，并且要经过实践的考验。近十几年，从国外引进的石油化工容器所用的安全系数取值与这些国家较先进的技术与严格的质量要求相适应。最近我国借鉴引进技术设计的大中型石油化工容器和高压容器的安全系数()和国外相近。
上述许用应力设计方法所用的参量，如载荷、强度(许用应力)、几何尺寸等都看成确定的量，所以又称为定值设计法，这种方法表达式简单明了，使用方便，已沿用很长时间，积累了丰富的经验，至今仍是许多行业采用的设计方法。但这种方法的缺点在于将许多不确定的随机变量当作定值，为保证安全往往选取高的安全系数和低的许用应力，结果造成材料的不经济和不合理的使用，因而近年发展了可靠性一概率论和数理统计为基础的设计方法。
(2)以概率论为基础的极限状态设计法 1974年以来实施的《钢结构设计规范》（GB J17-1974）规定采用许用应力法进行设计，但其许用应力是以结构的极限状态(强度、刚度、稳定性)为根据，对各种影响因素进行数理统计，并结合我国工程实践，进行多系数分析而求出单一安全系数决定的许用应力，是一种半概率、半经验的极限状态计算法。考虑到大多数载荷及由它引起的应力和材料的抗力本质上是随机的，即是随时间和空间而变动的随机变量。因而结构工作的可靠性(安全性、适用性和耐久性的统称)也是随机的。简单地说我们希望设计结构的材料抗力大于应力，即抗力与应力之差应大于或等于零。因抗力与应力是随机的，则此差可大于或等于零，也可能小于零，定义该值大于或等于零的概率为结构可靠度。如果已知了应力和抗力的随机变量分布函数，则利用概率论的数学方法可以计算出结构可靠度。如果选择确定了结构的最优可靠度，达到设计结构在技术上可靠在经济上节省，这就是所谓的概率设计法，2003年4月发布，10月出版，全面修订了的《钢结构设计规范》( GB50017-2003 )继续采用了以概率论为基础的一次二阶矩极限状态法，但由于多种原因，包括缺乏各种形式载荷、材料性能、结构构件抗力的全部统计数据，许多参数的随机分布仅是近似正态分布等，还难于完全用可靠指标进行设计，口前仍是近似的概率设计法，采用分项系数表达式进行结构设计，即:
例如在承载能力极限状态(指结构或构件达到最大承载能力或达到不适于承载的变形状态)进行强度和稳定性设计时，设计表达式为：
此外，恒载和变载的设计值可表示为：
表5 -3和表5-4为GB 50017-2003标准规定的强度设计值(钢材和焊缝的)。
除承载能力极限状态(即达最大承载能力或不能承载的变形)外，还可按正常使用的极限状态，此时虽可能未到承载能力极限，但已不能正常工作，如达到某项规定(例如变形值)的极限，此时设计表达式可写作：
注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压物体系指截面中较厚板件的厚度
比较《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)和《钢制压力容器》国家标准(GB 150-1998)可见GB 50017-2003对焊缝直接规定了设计强度(见表5-4)，而GB 150-1998标准则用焊缝(折减)系数办法加以考虑，焊缝系数见表5 -5，其用法见下一章。其他采用许用应力法进行设计的焊接结构如起重机金属结构、机器焊接结构等也是将母材许用应力加以折减作为焊缝(接头)的许用应力进行设计计算的。
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