起重机金属结构设计知识点

1 起重机金属结构设计 知识点 第一章 1. 由型钢和钢板作为基本元件,按一定的规律用焊接（或铆接、螺栓连接）的方法连接起来,能够承受载荷的结构件称为金属结构。 2. 金属结构的作用（简答） 作为机械的骨架,支承起重机的机构和电气设备,承受各部分重力和各机构的工作力。 将起重机的外载荷和各部分自重传递给基础。 3. 按照组成金属结构基本元件的特点，起重运输机金属结构可分为杆系结构和板结构。 按起重运输机金属结构的外形不同，分为门架结构、臂架结构、车架结构、转柱结构、塔架结构等。 按组成金属结构的连接方式不同，起重运输机金属结构分为铰接结构、刚接结构和混合结构。 起重运输机金属结构，按照作用载荷与结构在空间的相互位置不同，分为平面结构和空间结构。 4 按结构件中的应力状态（名义应力谱系数）和应力循坏次数（应力循环等级）金属结构的工作级别分为A1～A8级。 5 对起重机金属结构的基本要求：（简答） （1）金属结构必须坚固耐用。即具有足够的强度、刚度和稳定性。（2）自重轻，省材料。（3）设计合理，结构简单，受力明确，传力直接。（4）便于制造、运输、安装、维修。（5）成本低，外形美观。

第二章 1. 起重运输机金属结构主要构件所用的材料有碳素钢、合金钢。金属结构的支座常用铸钢。 2 起重机金属结构工作的特点及材料的要求： （1）工作繁重、承受动载及冲击载荷、工作环境恶劣。 （2）满足设计要求，同时考虑加工性、可焊性、低温脆断、时效性、防腐性等。 3 结构钢：按冶炼方法的不同，结构钢分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。按脱氧程度分类：镇静钢（符号Z，省略）；沸腾钢（符号F）；半镇静钢（符号b）。 4.

产品名称 牌号举例 牌号表示方法说明

碳素结构钢 (GB700-88)

Q215-B Q235-A Q235-B Q235-C Q235-D Q255-A

Q 235-A·F

5. 如： ZG 230 - 450 铸钢 屈服限 抗拉强度(MPa)

代表“屈服点” 屈服点数值（MPa） 质量等级代号，共分A、B、C、D四等 标注b表示半镇静钢 标注F表示沸腾钢

脱氧方法 不标此符号表示镇静钢钢(Z)或特殊镇静钢(TZ) 2

6. 金属结构的联接分为焊接和螺栓联接二大类。 7. 螺栓联接：普通螺栓联接和 高强度螺栓联接。 8. 轧制钢材（钢板、型钢）是制造起重机金属结构最基本的元件。 9. 轧制钢材在工程图上的表示方法： 钢板：—厚×宽×长，如: —20×600×1000 角钢：ㄥ边长×边长×边厚—长， 如： 等边角钢：ㄥ100×10—1000 不等边角钢：ㄥ80×100×10×1000 槽钢：匚型号—长，或 匚高×宽×翼板厚—长 如：匚40b—1000，或匚400×102×12.5×1000 工字钢：工型号—长，或 工 高×宽×腹板厚—长 如：工20a—1000，或 工200×100×7—1000 钢管：Φ直径×壁厚—长，如：Φ100×10×1000 10. 起重运输机金属结构的选材原则 ：（简答，适当扩展） 1. 金属结构的类型； 2. 载荷性质； 3. 工作温度； 4. 工作环境 11. 钢材的焊接性能与哪些因素有关？ 可焊性主要受化学成分极其含量的影响。（碳当量） 12. 普通碳素钢Q235是制造起重机金属结构最常用的材料。

第三章 1. 基本载荷：指始终和经常作用在起重机结构上的载荷。 自重载荷PG ：指起重机的结构、机械设备及电气设备等的重力。 起升载荷PQ：指起升质量的重力。 水平惯性载荷PH ：指运行、回转或变幅机构启(制) 动时引起的水平惯性载荷。 2. 附加载荷：指起重机在正常工作状态下结构所承受的非经常性作用的载荷。 包括： 工作状态下的风载荷PW,i； 有轨起重机偏斜运行侧向力Ps； 根据实际情况决定需加以考虑的温度载荷、冰雪载荷及某些工艺性载荷。 3. 特殊载荷 ： 在非工作状态或试验状态时起重机结构可能承受的最大载荷,或工作状态下结构偶然承受的不利载荷。 4. 起升冲击系数φ1 ： 起升质量突然离地起升或下降制动时，自重载荷将产生沿其加速度相反方向的冲击作用。 5. 起升载荷动载系数φ2：起升质量离地起升时，起升质量的惯性力将对起重机的承载结构和传动机构产生附加的动载荷作用。 6. 突然卸载冲击系数 ： 当起升质量部分或全部突然卸载时，将对结构产生动态减载作用。 7. 运行冲击系数 ： 当起重机运行时,由于道路或轨道不平（有接缝）而使运动的质量产生铅垂方向的冲击作用。 8. 与自重载荷有关的冲击系数：起升冲击系数φ1、运行冲击系数φ4。 9. 桁架结构自重视为节点载荷，作用于桁架节点上。实体结构的自重视为均布载荷。 10. 与起升载荷有关的冲击系数 起升载荷动载系数 突然卸载冲击系数

34 3

运行冲击系数 11. 桥、门式起重机的起升载荷以小车轮压的形式作用于主梁或主桁架上。 12. 臂架式起重机的起升载荷以集中载荷的形式作用在动臂端部。 13. 作用于起重机金属结构的风载荷分为两类： 工作状态的风载荷：是起重机结构在正常工作状态下所能承受的最大计算风压; 非工作状态风载荷：是起重机结构不工作时所能承受的最大计算风压。 14. 载荷组合 载荷组合Ⅰ──基本载荷的组合。 载荷组合Ⅱ──基本载荷+附加载荷。 载荷组合Ⅲ──基本载荷+特殊载荷；或基本载荷+附加载荷+特殊载荷。 15. 金属结构设计计算理论：许用应力计算法、 极限状态计算法。

第四章 1. 起重运输机金属结构常用的连接方法有：铆接、焊接、螺栓连接和销轴连接等，其中焊接是目前起重机金属结构的主要连接方法。 2. 起重机金属结构常用焊接方法：电焊（电弧焊、电阻焊、电渣焊）；气焊。 电弧焊又分为： 手工焊 ； 自动焊；半自动焊。 3. 普通螺栓连接: 靠螺栓的抗剪和承压来传递外剪力。 高强度螺栓连接： 摩擦型高强度螺栓连接：仅靠构件间的摩擦力传递外剪力； 承压型高强度螺栓连接：靠构件间的摩擦力和螺栓的承压、剪切共同传递外剪力。 4. 连接两块板件的焊接接头主要有三种型式，即对接、搭接和顶接。

第五章 1. 钢结构中的四种基本构件 轴心受拉构件 和 偏心受拉构件(拉弯构件)： 需计算强度、刚度 轴心受压构件和 偏心受压构件(压弯构件)：需计算强度、刚度、整体稳定、局部稳定 ２. 从组成轴向受力构件的基本元件上，柱构件可分为可实体式柱和桁架式柱(格形柱)；按沿柱长的断面情况也可分成等截面柱和变截面柱。 ３. 轴向受力构件通常由柱身、柱首和柱脚三部分组成。 ４. 轴心受拉构件的设计步骤：① 按静强度、疲劳强度条件求杆件所需净截面面积Aj；② 求拉杆所需回转半径r及截面尺寸h、b；③ 根据Aj、h、b查型钢表，选择型钢型号(或设计焊接截面的尺寸)，求出实际的Aj、rx、ry；④ 校核强度、刚度。若不满足强度、刚度条件，则重复步骤③～④。 ５. 提高板抗局部失稳的能力的方法：增加板厚δ；设纵向加劲肋，减小板宽b。 ６. 轴心受压构件设计计算步骤 ：①假定构件长细比λ，计算所需截面面积A；②求构件截面所需回转半径rx、ry及轮廓尺寸h、b：③按A、h、b及构造要求初选截面，同时考虑局部稳定性条件，求出实际的A、h、b及各板板厚。 ④校核强度、刚度、整体稳定和板的局部稳定，若不满足要求，重复步骤③～④。 第六章 １. 型钢梁的强度校核： 跨中截面：移动载荷位于跨中时,计算该截面的正应力σ； 支座截面：移动载荷位于支座附近时,计算支座截面的剪应力τ。 4

２．组合梁不需验算整体稳定性的条件 ① 梁的受压翼缘与刚性走台板或水平支承架连接时； ② 箱形截面组合梁，当其截面高与宽度的比值h/b≤3时； ③ 工字形截面简支梁受压翼缘板的自由长度与宽度之比小于规定数值时，不必验算梁的整体稳定。 ３、提高梁整体稳定的措施 加水平支撑，减小梁的自由长度ℓ； 加大梁受压翼缘的宽度b，增加其水平刚度和抗扭刚度； 提高制造精度，减小梁轴线的几何偏心； 避免载荷偏心作用。 ４ 防止局部失稳的措施：设置横向或纵向加劲肋。 ５. 根据轨道在翼缘板上的位置不同，箱形梁可分为中轨梁、偏轨及小偏轨箱形梁。 ６. 梁的拼接方式：工厂拼接，安装拼接。 第七章 １.按构造桁架可分为： 轻型桁架；重型桁架。 ２.按支承情况桁架可分为 ： 单跨简支桁架； 悬臂桁架；多跨连续桁架。 3. 桁架结构与板梁结构相比，具有重量轻，用料省、刚度大，迎风面小等优点。对于大跨度、小起重量的起重机，采用桁架结构比较经济。 4. 桁架的腹杆体系布置的要求： 应使杆件受力合理、材料能充分利用，节点构造简单，制造方便。腹杆数、节点数应尽量少，而同一型式的杆件和节点尽量多。 5. 桁架的主要参数有： 桁架的跨度L、高度h、自重q、节间长度a和节点数n等。 6. 平面桁架设计计算步骤 选择桁架的外形，并确定桁架腹杆体系； 确定桁架的主要参数：桁架的高度h、自重，节间长度a等； 确定桁架的计算简图，并进行内力分析； 确定桁架各杆件的计算长度； 设计桁架各杆件的断面； 进行整体刚度计算； 进行节点设计并计算节点焊缝； 绘制桁架的施工图。 7. 桁架杆件断面选择的一般原则 ⑴ 同一片桁架中型钢的规格不超过五种。 ⑵ 应尽量选用肢宽壁薄的型钢。 ⑶ 所用角钢型号不小于∠45×4或∠56×36×4； 钢管的壁厚不小于4mm； 板厚度不小于5mm； 圆钢直径不小于υ12。 ⑷ 两根型钢组成组合截面时，杆件长度方向应设置垫板。

第八章 1. 龙门起重机金属结构由主梁和支腿两大部分组成。按主梁数目龙门起重机可分为：单主梁龙门起重机，双主梁龙门起重机。 2. 马鞍的作用： 防止两根主梁向中间并，提高桥架的水平刚度。 3. 龙门起重机的主要参数 跨度L：标准跨度系列 18m、22、26、30、35m