第三节　起重运输机金属结构各种载荷的计算

一、自重载荷

自重载荷（PG）指起重机本身的结构、机械设备、电气设备以及在起重机工作时始终积结在它的某个部件上的物料（如附设在起重机上的漏斗料仓、连续输送机及在它上面的物料）等质量的重力。对某些起重机的使用情况，自重载荷还包括结壳物料质量的重力，例如黏结在起重机及其零部件上的煤或类似的其他粉末质量的重力，但起升载荷质量的重力除外。

在金属结构设计之前，自重尚未知道，必须预先给出。由于结构和机电设备的自重远远超过起升载荷，例如通用门式起重机的自重通常是起升载荷的2～7倍，门座起重机的自重约为起升载荷的8～25倍，对巨型装卸桥，金属结构自重在起重机总重中所占比例更大，因此，金属结构自重载荷的正确估定和计算十分重要。

参照现有类似结构来确定自重载荷是一种常用的可靠方法。

起重运输机金属结构的自重载荷也可以查阅类似结构的自重表。图3-3是单梁门式起重机主梁单位长度重量曲线；双梁箱形门式起重机跨内部分一根主梁的重量可参考图3-4的重量曲线。

在计算资料很少时，可利用一些经验公式初步确定金属结构的自重。这些公式虽然是近似的，但大都是建立在大量统计资料和分析基础之上的，有一定实用价值。

Q≤800kN的箱形双梁门式起重机，主梁和支腿的总重可用下列近似公式计算：

式中　Q──额定起重量（kN）；

H0──吊钩最大起升高度（m）；

L0──主梁总长度（m）。

对桁架门式起重机，跨内部分的主桁架自重PG推荐用下面的经验公式确定：

起重量Q=50～390kN时

PG=0.01Q（L-5）+7　（kN）　　（3-6）

起重量Q=400～750kN时

PG=0.01Q（L-5）　（kN）　　（3-7）

式中　L──跨度（m）；

Q──额定起重量（kN）。

对于用小车变幅的塔式起重机桁架式动臂，建议用下面的近似公式计算其自重：

式中　Q──起重量（kN）；

E──动臂材料的弹性模量，对结构钢，E=2.06×105MPa；

β──动臂支承绳与水平线之间的夹角；

n──系数，取n=1.15～1.40；

θ──桁架斜杆与弦杆截面积的比值，θ=0.3～0.7；

γ──材料的容重（N/mm3）；

L──动臂长度（mm）；

h──动臂桁架计算高度（mm）；

α──弦杆与斜杆重量的比值，α=1.2～1.5，对起重量和幅度较大的动臂取大值。

计算金属结构时，桁架结构的自重视为节点载荷，作用于桁架的节点上（图3-5），假定桁架的自重为PG，节点数为n，则节点静载荷为

节点计算载荷Pjs=ΦiPjd，Φi取Φ1或Φ4。桁架两端部节点的节点计算载荷为Pjs/2。

计算金属结构时，实体结构（如箱形梁和刚架等）的自重视为均布载荷，用q（kN/m或N/m）表示。

二、起升载荷

起升载荷是指起重机在实际的起吊作业中每一次吊运的物品质量（有效起重量）与吊具及属具质量的总和（即起升质量）的重力；额定起升载荷是指起重机起吊额定起重量时能够吊运的物品最大质量与吊具及属具质量的总和（即总起升质量）的重力。单位为N或kN。

起重机起升高度小于50m时，起升载荷可不计起升钢丝绳的重力。

桥式类型的起重机（桥式起重机、门式起重机和装卸桥等）的起升载荷常以小车轮压（kN或N）的形式作用于主梁或主桁架上。进行轮压计算时，小车视为刚性支架。小车轮压的计算表达式为

P=Pxc+PQ　　（3-10）

考虑动载效应，计算轮压为

Pj=ΦiPxc+ΦjPQ　　（3-11）

式中　Pxc──小车自重；

PQ──起升载荷，PQ=Q+G0，即起重量Q和吊具G0的重量之和；

Φi、Φj──动力系数，根据载荷组合确定。Φi可取起升冲击系数Φ1或运行冲击系数Φ4；Φj可取起升动载系数Φ2、突然卸载冲击系数Φ3或Φ4。

式（3-10）用于结构静刚度计算，式（3-11）用于结构的强度和稳定性计算。

如小车自重事先不知道，小车轮压可根据起重量查表3-5。由于小车布置不完全对称，所以表中同一侧主梁（或主桁架）的小车轮压P1和P2值可能不相等。

续上表

对桥式类型的起重机而言，起升载荷的位置随小车的位置而变化，故亦称移动载荷。计算金属结构时，应在小车位于使结构产生最大应力（变位）处进行计算。对带悬臂的门式起重机，小车至少有两个计算位置，即小车位于跨中附近和悬臂极限位置。

运行回转起重机中，用小车变幅的塔式起重机，起升载荷的计算同桥式类型起重机，吊重及小车重力以轮压的形式作用于承轨构件上。

动臂变幅的轮式和塔式起重机，起升载荷PQ以集中力的形式作用于臂端，计算结构的强度和稳定性时应考虑动载效应，计算载荷为

PQj=ΦjPQ=Φj（Q+G0）　　（3-12）

计算臂架静刚度时的计算载荷为

式中　T——臂端侧向载荷，取相应工作幅度额定载荷的5％。

P用于变幅平面静刚度计算；计算回转平面静刚度时应同时考虑P及T。

三、变速运动引起的载荷

1.驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷

由驱动机构加速或减速、起重机意外停机或传动机构突然失效等原因在起重机中引起的载荷，可采用刚体动力模型对各部件分别计算。计算中要考虑起重机驱动机构的几何特征、动力特性和机构的质量分布，还要考虑在做此变速运动时出现的机构内部摩擦损失。在计算时，一般是将总起升质量视为固定在臂架端部，或直接悬置在小车的下方。

为了反映实际出现的弹性效应，将机构驱动加（减）速动载系数Φ5乘以引起加（减）速的驱动力（或力矩）变化值ΔF=ma（或ΔM=Jε），并与加（减）速运动以前的力（F或M）代数相加，该增大的力既作用在承受驱动力的部件上成为动载荷，也作用在起重机和起升质量上成为它们的惯性力（图3-6）。Φ5数值的选取决定于驱动力或制动力的变化率、质量分布和传动系统的特性，见表3-6。通常，Φ5的较低值适用于驱动力或制动力较平稳变化的系统，Φ5的较高值适用于驱动力或制动力较突然变化的系统。

2.水平惯性力

（1）起重机或小车运行起（制）动时的水平惯性力PH

起重机或小车在水平面内纵向或横向运动起（制）动时，起重机或小车自身质量和总起升质量的水平惯性力按该质量与运行加速度乘积的Φ5倍计算，考虑起重机驱动力突变时结构的动力效应，水平运行惯性力PH为

PH=Φ5ma　　（3-14）

式中　m──运行部分的质量（kg）；

a──运行平均加（减）速度（m/s2），根据加（减）速时间和要达到的速度值推算，参考值见表3-7；

Φ5──机构驱动加（减）速动载系数，取Φ5=1.5。

惯性力均作用在各相应质量上，挠性悬挂的总起升质量视为与起重机刚性连接。

对于用高加速度高速运行的起重机或小车，常要求所有的车轮都为驱动轮（主动轮），此时水平惯性力PH不应小于驱动轮或制动轮轮压的1/30，也不应大于它的1/4。

起重机运行惯性力不能超过主动车轮与轨道之间的黏着力，即

PH≤uPz　　（3-15）

式中　u──车轮与轨道间滑动摩擦系数的平均值， ；

Pz──起重机主动车轮静轮压之和（N）。

当PH超过上述黏着力时，将使驱动轮打滑，这是不允许的。根据式（3-14）及式（3-15），可求得起重机运行时的最大加（减）速度。

起重小车运行起、制动时引起的水平惯性载荷沿小车轨道纵轴方向作用于轨顶。

桥架类起重机大车起、制动时引起的水平惯性载荷沿大车轨道纵轴方向与相应的垂直载荷正交。

（2）起重机的回转离心力和回转与变幅运动起（制）动时的水平惯性力

起重机回转运动时各部（构）件的离心力PlH用各部（构）件的质量、质心处的回转半径和回转速度来计算（PlH=miω2r），将悬吊的总起升质量视为与起重机臂架端部刚性固接，对塔式起重机各部（构）件质量和总起升质量的离心力均按最不利位置计算，在计算离心力时Φ5取为1。通常，这些离心力对结构起减载作用，可忽略不计。

起重机回转与变幅起（制）动时的水平惯性力按各部（构）件质量与其质心的加速度乘积的Φ5倍计算（对机构计算和抗倾覆稳定性计算取Φ5=1），并把总起升质量视为与起重机臂端刚性固接，其加（减）速度值取决于该质量在起重机上的位置。对一般的臂架式起重机，根据其速度和回转半径的不同，臂架端部的切向和径向加速度值均可在0.1～0.6m/s2之间选取，加（减）速时间在5～10s之间选取。物品所受风力单独计算，按最不利方向叠加。

起重机回转时，臂架质量（在质心处）或总起升质量产生的切向惯性力PqH可按式（3-16）计算：

式中　m——臂架质量或总起升质量（kg）；

ω——起重机回转角速度（rad/s），ω=πn/30，n为起重机回转速度（r/min）；

t——回转起（制）动时间（s）；

r——臂架质心至回转中心的水平距离，对起升质量为工作幅度（m）；

臂架式起重机回转和变幅机构起（制）动时的总起升质量产生的综合水平力PHQ（包括风力、变幅和回转起、制动产生的惯性力和回转运动的离心力），也可以用起重钢丝绳相对于铅垂线的偏摆角引起的水平分力来计算：

PHQ=PQtanα　　（3-17）

式中　PQ──起升载荷；

α──起重钢丝绳相对铅垂线的偏摆角。

在不同类别的计算中，选用不同的α值。用起重钢丝绳最大偏摆角αⅡ（表3-8）计算结构、机构强度和起重机整机抗倾覆稳定性；用起重钢丝绳正常偏摆角αⅠ计算电动机功率［此时取αⅠ=（0.25～0.3）αⅡ]和机械零件的疲劳强度及磨损［此时取αⅠ=（0.3～0.4）αⅡ]。

四、位移和变形引起的载荷

应考虑由位移和变形引起的载荷，如由预应力产生的结构变形和位移引起的载荷，由结构本身或安全限制器准许的极限范围内的偏斜，以及起重机其他必要的补偿控制系统初始响应产生的位移引起的载荷等。

还要考虑由其他因素导致的起重机发生在规定极限范围内的位移或变形引起的载荷，例如由于轨道的间距变化引起的载荷，或由于轨道及起重机支承结构发生不均匀沉陷引起的载荷等。

五、偏斜运行时的水平侧向载荷PS

起重机偏斜运行时的水平侧向载荷是指装有车轮的起重机或小车在轨道上稳定运行时，由于轨道铺设误差、车轮安装误差、车轮直径不等及两边运行阻力不相同等因素，发生在其导向装置（例如导向滚轮或车轮的轮缘）上由于导向的反作用引起的一种偶然出现的载荷。偏斜运行时的水平侧向载荷PS可按式（3-18）计算：

式中　∑P——起重机承受侧向载荷一侧的端梁上与有效轴距有关的相应车轮经常出现的最大轮压之和（与小车位置有关，如图3-7及图3-8所示），不考虑各种动力系数；

λ——水平侧向载荷系数，与起重机跨度L和起重机基距B（或有效轴距a）的比值L/B（L/a）有关，按图3-9确定。

在多车轮的起重机中，用有效轴距a代替起重机的基距B进行水平侧向载荷的计算更为合理，此有效轴距a按下述原则确定：

（1）一侧端梁上装有两个或四个车轮时，有效轴距取端梁两端最外边车轮轴的间距［图3-8（a）、（b）]。

（2）一侧端梁上装有六个或八个车轮时，有效轴距取两端最外边两个车轮中心线的间距［图3-8（c）、（d）]。

（3）一侧端梁上超过八个车轮时，有效轴距取端梁两端最外边三个车轮中心线的间距［图3-12（e）]。

（4）端梁用球铰连接多轮台车时，有效轴距为两铰链点的间距（PS按一侧端梁全部车轮最大轮压之和计算）。

（5）端梁装有水平导向轮时，有效轴距取端梁两端最外边两个水平导向轮轴的间距（PS参考ISO 8686-1：1989附录F的方法计算）。

六、坡道载荷

起重机的坡道载荷是指位于斜坡（道、轨）上的起重机自重载荷及其额定起升载荷沿斜坡（道、轨）面的分力，按下列规定计算：

（1）流动式起重机。需要计算时，按路面或地面的实际情况考虑。

（2）轨道式起重机（含铁路起重机）。当轨道坡度不超过0.5％时不考虑坡道载荷，否则按出现的实际坡度计算坡道载荷。

七、风载荷的计算

露天工作的起重机金属结构应考虑风载荷的作用。假定风载荷是沿起重机最不利的水平方向作用的静力载荷，计算风压值按不同类型起重机及其工作地区选取。

按照起重机在一定风力下能否正常工作，把作用于起重机金属结构的风载荷分为工作状态风载荷和非工作状态风载荷两类。工作状态风载荷是起重机在工作时所能承受的最大风力；非工作状态风载荷是起重机在不工作时所能承受的最大风力。

（1）当风向与构件的纵轴线或构架表面垂直时，沿此风向的工作状态风载荷（工作状态正常风载荷PWⅠ及工作状态最大风载荷PWⅡ）和非工作状态的风载荷（PWⅢ）按式（3-19）计算：

PW=CKhβpA　　（3-19）

式中　C──风力系数；

Kh──风压高度变化系数，计算工作状态风载荷PWⅠ、PWⅡ时取Kh=1；

β──风振系数（对常用起重机β=1.0）；

A──结构或物品垂直于风向的实体迎风面积（m2）；

p──计算风压（N/m2）。

（2）当风向与构件纵轴线或构架表面呈某一角度时，沿此风向的工作状态风载荷（PWⅠ、PWⅡ）按式（3-20）计算：

PW=CpAsin2θ　　（3-20）

式中　A——构件平行于纵轴的正面迎风面积（m2）；

θ——风向与构件纵轴或构架表面的夹角（°）（θ<90°）。

工作状态风压沿起重机全高取为定值，不考虑高度变化（Kh=1）。为限制工作风速不超过极限值而采用风速测量装置时，通常将它安装在起重机的最高处。

1.计算风压p

风压是风的速度能转化为压力能的结果。计算风压与阵风风速有关，可按式（3-21）计算：

式中　p——计算风压（N/m2）；

vs——计算风速（m/s）。

计算风速为空旷地区离地10m高度处的阵风风速，即3s时距的平均瞬时风速。工作状态的阵风风速，其值取为10min时距平均风速的1.5倍。非工作状态的阵风风速其值取为10min时距平均风速的1.4倍。计算风压p、3s时距平均瞬时风速vs、10min时距平均风速vp与风力等级的对应关系见表3-9。

计算风压p分三种情况取值，pⅠ和pⅡ为工作状态计算风压，pⅢ为非工作状态计算风压，具体应用如下：

pⅠ是起重机工作状态正常的计算风压，用于选择电动机功率的阻力计算及发热验算。

pⅡ是起重机工作状态最大计算风压，用于计算机构零部件和金属结构强度及稳定性，验算驱动装置的过载能力以及起重机整机的抗倾覆稳定性、抗风防滑安全性等。

pⅢ是起重机非工作状态计算风压，用于验算此时起重机机构零部件和金属结构的强度、起重机整机抗倾覆稳定性以及起重机的抗风防滑安全装置和锚定装置的设计计算。

计算风压与地理气象条件有关，根据我国的地理情况，为简化计算将计算风压按内陆地区、沿海地区、台湾省及南海诸岛三个区域来划分，不同的区域取不同的计算风压。这里所说的沿海地区是指离海岸线100公里以内的陆地或海岛地区。

工作状态和非工作状态计算风压的取值列于表3-10。

表3-10中的非工作状态计算风压，内陆及沿海的取值范围中，内陆的华北、华中和华南地区宜取小值；西北、西南、东北和长江下游等地区宜取大值。沿海以上海为界，上海可取800N/m2，上海以北取小值，以南取大值。在特定情况下，按用户要求，可根据当地气象资料提供的离地10m高处50年一遇10min时距年平均最大风速换算得到作为计算风速的3s时距的平均瞬时风速vs（但不大于50m/s）和计算风压pⅢ；若用户还要求此计算风速超过50m/s时，则可作非标准产品进行特殊设计。

在海上航行的起重机可取pⅢ=1800N/m2，但不再考虑风压高度变化，即取Kh=1。

沿海地区、台湾省及南海诸岛港口大型起重机抗风防滑系统及锚定装置的设计，所用的非工作状态计算风速vs不应小于55m/s。

特殊用途的起重机的工作状态计算风压允许作特殊规定。流动式起重机（即汽车重机、轮胎起重机和履带起重机等）的工作状态计算风压，当起重机臂长小于50m时取pⅡ=125N/m2；当臂长等于或大于50m时按使用要求决定。

对臂架长度不大于30m且臂架不工作时能方便放倒在地上的流动式起重机、带伸缩臂架的低位回转起重机和依靠自身机构在非工作时能够将塔身方便缩回的塔式起重机，只需按其低位置进行非工作状态风载荷验算。在这些起重机的使用说明书中都要写明，在不工作时要求将臂架和塔身固定好，以使其能抵抗暴风的袭击。

2.风压高度变化系数Kh

离地面越高则风速越大，根据式（3-21），风压也会相应增大。考虑到一般常用起重机的工作状态计算风压（表3-10）取250N/m2已经偏大和偏于安全，为简化计算，大多数国家对起重机的工作状态计算风压取为定值，不考虑高度变化系数，即取Kh=1。

所有起重机非工作状态计算风压，因其数值较大，均应考虑高度变化系数。任意高度上的风压值以离地10m高处的风压为基准，高于10m的高度变化系数Kh按下式计算：

式中　α──指数，陆上近似取0.3，海上可取0.2。

计算非工作状态风载荷时，可沿高度划分成10m高的等风压区段，以各段中点高度的系数Kh（表3-11）乘以计算风压；也可以取结构顶部的计算风压作为起重机全高的定值风压。

3.风力系数C

风力系数与金属结构的外形、几何尺寸等有关。表3-12给出了单根构件、单片桁架结构和机器房的风力系数C值。单根构件的风力系数C值随构件的空气动力长细比（l/b或l/D）而变化。对于箱形截面构件，还要随构件截面尺寸比b/d而变化。空气动力长细比和构件截面尺寸比等在风力系数计算中的定义如图3-10（a）、图3-10（c）所示。

除表3-12给出的各类构件的风力系数外，由管材制成的三角形截面空间桁架（下弦杆可用矩形管材或组合封闭杆件）的侧向风力系数为1.3，其迎风面积取为该空间桁架的侧向投影面积。

单根梯形截面构件（梁）（空气动力长细比l/b=10～15，截面高宽比b/d≈1）在侧向风力作用下风力系数为1.5～1.6。

4.迎风面积A

起重机金属结构（或吊重、机器房等）的迎风面积取决于金属结构的类型和几何轮廓尺寸。这里所说的迎风面积是指结构垂直于风向的投影面积。

（1）单片金属结构的迎风面积为

A=φAl　　（3-23）

式中　Al──金属结构的轮廓面积（m2）；

φ──结构迎风面的充实率，见图3-10（b）中的说明。

（2）两片并列等高、形式相同的金属结构，考虑前排挡风的影响，后排的迎风面积应该折减。总的迎风面积为

A=A1+ηA2　　（3-24）

式中　A1──前排结构的迎风面积，A1=φ1Al1；

A2──后排结构的迎风面积，A2=φ2Al2；

η──前排结构对后排迎风面积的挡风折减系数，它与前排结构的充实率φ1及两排结构的间隔比a/b[见图3-10（c）中的定义］有关，η按以下几种情况计算：

①桁架式金属结构的挡风折减系数η见表3-13。

②对工字形截面梁和桁架的混合结构，前片对后片构件的挡风折减系数η如图3-11和图3-12所示。

③正方形格构式塔架的挡风折减系数η

计算正方形格构塔架正向总迎风面积A=（1+η）Al1时，挡风折减系数η按表3-13中间隔比a/b=1及相应的结构迎风面充实率φ查取。

由圆形型材构成的塔身，当Dvs≥6m2/s时，可按φ=0.2对应的η=0.75取值。

由直边型材或圆形型材构成的塔身的风力系数C按表3-12中单片平面桁架取值。

对正方形塔架，当风沿塔身截面对角线方向作用时风载荷最大，可取为正向迎风面风载荷的1.2倍。

（3）n片并列等高、形式相同的金属结构（图3-13），若每排间隔相等，在纵向风力作用下，应考虑多片结构的重叠挡风折减作用，则总的迎风面积为

式中　φ1──第一片结构的迎风面充实率；

Al1──第一片结构的外形轮廓面积（m2）。

根据总迎风面积A计算结构的总风载荷时，因各片结构型式相同，只需乘以单片结构的风力系数C。

如果后面结构的轮廓面积大于前面结构，未被遮挡部分的面积按第一片结构处理。

（4）物品的迎风面积

吊运物品应按实际的轮廓尺寸确定垂直于风向的迎风面积。当吊运物品的轮廓尺寸不明确时，可按表3-14查取。

在计算非工作状态风载荷时，应考虑悬吊着的吊具的迎风面积。

八、雪和冰载荷

雪和冰载荷应根据我国地理气候条件加以考虑。在寒冷地区，可取雪压为500～1000N/m2，也应该考虑由于雪和冰积结引起受风面积的增大。在低温下结构会出现冰冻而受到冰的重力作用，可按结冰厚度计算。

对于移动式起重机，如无特殊要求，通常不考虑雪和冰载荷。

九、温度变化引起的载荷

一般情况下不考虑温度载荷，但在某些地区，如果起重机在安装时与使用时温差很大，或跨度较大的超静定结构（如跨度为30m以上的双刚性支腿的门式起重机），则应考虑因温度变化引起结构件膨胀或收缩受到约束而产生的载荷。可根据结构力学方法按照结构安装和使用时的温差计算超静定结构的温度应力。温差资料由用户提供，当缺乏资料时，可取温度变化范围为-30℃～+40℃。跨度小于30m的超静定结构和流动式起重机结构，可不考虑温度变化的影响。

十、碰撞载荷

起重机的碰撞载荷是指同一运行轨道上两相邻起重机之间碰撞或起重机与轨道端部缓冲止挡件碰撞时产生的载荷，起重机应设置减速缓冲装置以减小碰撞载荷。碰撞载荷PC取决于碰撞质量和碰撞速度，按缓冲器所吸收的动能计算。缓冲器是一种安全装置，有弹簧、橡胶和液压等多种类型。常在缓冲器前面适当位置装设限位开关或自动减速装置，以切断电源，减小碰撞速度。

根据起重机（或小车）碰撞时的动能与碰撞使缓冲器所作功相等的原理，可得碰撞载荷PC为

式中　mG——起重机（或小车）质量（kg）；

m2——总起升质量（kg）；

β5——起升质量影响系数，对于吊钩起重机，β5=0；对于刚性导架起重机，β5=1；

vp——碰撞速度（m/s），vp=kvy，k为减速系数，按下述2.（1）、（2）选取；

vy——额定运行速度（m/s）；

μ——缓冲器行程（压缩量）（m）；

ξ——缓冲器相对缓冲能量（特性系数），见图3-14的说明。

1.作用在缓冲器的连接部件上或止挡件上的缓冲碰撞力

对于桥式、门式及臂架起重机，以额定运行速度计算缓冲器的连接与固定部件上和止挡件上的缓冲碰撞力。

2.作用在起重机结构上的缓冲碰撞力

当水平运行速度vy≤0.7m/s时，不考虑此缓冲碰撞力。

当水平运行速度vy>0.7m/s时，应考虑以下情况的缓冲碰撞力。

（1）对装有终点行程限位开关及能可靠起减速作用的控制系统的起重机，按减速后的实际碰撞速度（但不小于50％的额定运行速度，即k≥0.5）来计算各运动部分的动能，由此算出缓冲器吸收的动能，从而算出起重机金属结构上的缓冲碰撞力。

（2）对未装可靠的自动减速限位开关的起重机，碰撞时的计算速度：起重机大车取85％的额定运行速度，即k=0.85；小车取额定运行速度，即k=1，以此来计算缓冲器所吸收的动能，并按该动能来计算起重机金属结构上的缓冲碰撞力。

（3）在计算缓冲碰撞力时，对于物品被刚性吊挂或装有刚性导架以限制悬吊的物品水平移动的起重机，要将物品质量的动能考虑在内；对于悬吊的物品能自由摆动的起重机，则不考虑物品质量动能的影响。

（4）缓冲碰撞力在起重机上的分布取决于起重机（对装有刚性导架限制悬吊物品摆动的起重机，还包括物品）的质量分布情况。计算时要考虑小车处在最不利位置，计算中不考虑起升冲击系数Φ1、起升动载系数Φ2和运行冲击系数Φ4。

3.缓冲器碰撞弹性效应系数Φ7

用Φ7与缓冲碰撞力相乘，以考虑用刚体模型分析所不能估算的弹性效应。Φ7的取值与缓冲器的特性有关：对于具有线性特性的缓冲器（如弹簧缓冲器），Φ7取为1.25；对于具有矩形特性的缓冲器（如液压缓冲器），Φ7取为1.6；对其他特性的缓冲器（如橡胶、聚氨酯等缓冲器），Φ7的值要通过试验或计算确定，如图3-14所示。图中ξ按式（3-27）计算，图中其他参数的含义同式（3-27）。

式中　ξ——相对缓冲能量。具有线性特性的缓冲器，ξ=0.5；具有矩形特性的缓冲器，ξ=1.0；

——最大缓冲碰撞力；

——最大缓冲行程；

Fx——缓冲碰撞力；

μ——缓冲行程。

Φ7中间值的估算如下：

若0≤ξ≤0.5　　Φ7=1.25

若0.5<ξ≤1.0　　Φ7=1.25+0.7（ξ-0.5）

4.在刚性导架中升降的悬吊物品的缓冲碰撞力

对于物品沿刚性导架升降的起重机，要考虑该物品和固定障碍物碰撞引起的缓冲碰撞力。此力是作用在物品所在的高度上并力图使起重机小车车轮抬起的水平力，即倾翻水平力PSL。

十一、倾翻水平力PSL

对带刚性升降导架的起重机，如果起重机在水平移动时受到水平方向的阻碍与限制，例如在起重机刚性导架中升降的悬吊物品、起重机取物装置（吊具）或起重机刚性升降导架下端等与障碍物相碰撞，就会产生一个水平方向作用的、引起起重机（大车）或小车倾翻的力，即倾翻水平力PSL（图3-15）。

无反滚轮的小车刚性导架吊具下端或物品下端碰到障碍物后，产生的倾翻水平力PSL使小车被抬起［图3-15（a）]或者使大车主动车轮打滑，倾翻水平力的极限值取这两种情况中的较小者，PSL按式（3-28）计算：

式中　PGx——小车自重载荷（kN）；

PQ——额定起升载荷（kN）；

K——小车轨距（m）；

h——水平力PSL作用线至小车轨顶的铅垂距离（m）；

μ——大车车轮与轨道间的平均滑动摩擦系数，取0.14；

Pz——大车主动轮静轮压之和（kN）。

有反滚轮的小车在下端碰到障碍物后［图3-15（b）]，倾翻水平力仅由大车主动轮打滑条件限制。

由于倾翻水平力PSL的存在，使小车轮压发生变化。无反滚轮的小车在小车的一侧被抬起时，对桥架主梁的影响很大，此时包括小车自重载荷、起升载荷及倾翻水平力PSL在内的全部载荷均由另一侧的主梁承担；有反滚轮的小车除上述作用力外，还要考虑倾翻水平力PSL对主梁产生的垂直附加载荷的作用，如图3-15（b）所示。

有反滚轮的小车的侧翻水平力PSL对主梁的垂直附加载荷按式（3-29）计算：

如果有倾翻趋势的起重机或小车能够自行回落到正常位置，还应考虑对支承结构的垂直撞击力。

上述计算中不考虑各类冲击系数及动载系数，也不考虑运行惯性力，并假定PSL作用在物品或吊具（无物品时）的最下端。

十二、试验载荷

起重机在投入使用前，应进行超载静态试验和超载动态试验。试验场地应坚实、平整，试验时风速不应大于8.3m/s。

1.静载试验载荷Pjt

试验时起重机静止不动，静载试验载荷作用于起重机最不利位置，且应平稳无冲击地加载。除订货合同有其他要求之外，取静载试验载荷Pjt=1.25P，其中P定义为：

（1）对于流动式起重机，P为有效起重量与可分及固定吊具质量总和的重力。

（2）对于其他起重机，P为额定起重量的重力，此额定起重量不包括作为起重机固有部分的任何吊具的质量。

2.动载试验载荷Pdt

试验时起重机需完成各种运动和组合运动，动载试验载荷应作用于起重机最不利位置。除订货合同有更高的要求以外，取动载试验载荷Pdt=1.1P，P的定义同上。在验算时Pdt应再乘以由式（3-30）给出的动载试验载荷起升动载系数Φ6。

Φ6=0.5（1+Φ2）　　（3-30）

式中　Φ6——动载试验载荷起升动载系数；

Φ2——起升动载系数，见式（3-1）。

3.特殊情况

（1）有特殊要求的起重机，其试验载荷可以取与上述不同而更高的值，应在订货合同或有关的产品标准中规定。

（2）如静载试验和动载试验载荷的数值高于上述的规定，则应按实际试验载荷值验算起重机的承载能力。

十三、意外停机引起的载荷

应考虑意外停机瞬间的最不利驱动状态（即意外停机时的突然制动力或加速力与最不利的载荷组合），按本节条目“三、变速运动引起的载荷”中“1.驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷”估算意外停机引起的载荷，动载系数Φ5取值见表3-6。

十四、机构（或部件）失效引起的载荷

在各种特殊情况下都可用紧急制动作为对起重机有效的保护措施，因此机构或部件突然失效时的载荷都可按出现了最不利的状况而采取紧急制动时的载荷来考虑。

当为了安全原因采用两套（双联）机构时，若任一机构的任何部位出现失效，就应认为该机构发生了失效。

对上述两种情况，均应按本节条目“三、变速运动引起的载荷”中“1.驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷”估算此时所引起的载荷，并考虑力的传递过程中所产生的冲击效应。

十五、起重机基础受到外部激励引起的载荷

起重机基础受到外部激励引起的载荷是指由于地震或其他震波迫使起重机基础发生振动而对起重机引起的载荷。

金属结构设计时是否考虑地震或其他震波的作用，应由以下情况决定：

（1）如果这类载荷将构成重大危险时（如核电站起重机或在其他特殊场合工作的重要起重机），则考虑此类载荷。

（2）如果政府颁布的条例或特殊的技术规范对此有明确的要求，则应根据相应的法规或专门的规定来考虑此类载荷。

用户应向制造商提出此项要求，并提供当地相应的地震谱等信息以供设计使用。

十六、安装、拆卸和运输引起的载荷

应该考虑在安装、拆卸过程中的每一个阶段发生的作用在起重机上的各项载荷，其中包括由8.3m/s的风速或规定的更大风速引起的风载荷。对于一个构件或部件，在各种情况下都应进行在这项重要载荷作用下的承载能力验算。

在某些情况下，还需要考虑在运输过程中对起重机结构产生的载荷。

十七、其他载荷

其他载荷是指在某些特定情况下发生的载荷，包括工艺性载荷，作用在起重机的平台或通道上的载荷等。

（1）工艺性载荷

工艺性载荷是指起重机在工作过程中为完成某些生产工艺要求或从事某些杂项工作时产生的载荷，由起重机用户或买方提出。一般将它作为偶然载荷或特殊载荷来考虑。

（2）走台、平台和其他通道上的载荷

这些载荷为局部载荷，作用在起重机结构的局部部位及直接支承它们的构件上。

这些载荷的大小与结构的用途和载荷的作用位置有关，如在走台、平台、通道等处应考虑下述载荷：

①在堆放物料处：3000N。

②在只作为走台或通道处：1500N。