Klassifizierung von Kränen und systemische Analyse der Tragfähigkeit: Vergleich der Kraftflusswege und Auswahlkriterien der vier Haupttypen – Brückenkran, Portalkran, Auslegerkran und Hängekran
📌 Kernpunkte 四大类起重机受力体系差异：桥式（主梁弯剪→端梁车轮→吊车梁→牛腿→立柱，轮压30~300kN/轮）、门式（主梁弯剪+支腿压弯→地面基础，轮压50~400kN/轮，抗倾覆K≥1.3）、旋臂（悬臂梁M=Q×L→立柱根部→地脚螺栓拉弯组合，地坪需≥200kPa）、悬挂（钢丝绳/链条纯拉伸→吊杆→屋架→立柱，吊点5~50kN）。选型须根据建筑条件、吨位和工况综合确定。
起重机按结构形式分为桥式、门式、旋臂和悬挂四大类。克鲁德重工产品覆盖桥式、门式、旋臂三大类，起重量从0.25t到100t，可提供全套选型设计和设备供应。，各自的受力体系完全不同，直接影响厂房结构设计、基础施工方案和设备本体选型。本文从结构力学角度梳理四大类起重机的力学模型、载荷传递路径和关键设计参数，帮助工程技术人员在项目规划阶段做出科学的选型决策。
起重机基本概念和命名方法可查阅天车与起重机概念辨析。桥式起重机具体选型参数参阅LD型电动单梁桥式起重机和LH型电动葫芦桥式起重机。门式起重机选型参阅Technische Daten, Preise und Auswahlhilfe für verschiedene Modelle von Portalkranen。
四大类起重机受力路径与选型推荐
一、桥式起重机受力体系
桥式起重机主梁两端简支在端梁上，载荷传递路径：起升载荷→主梁弯曲（跨中弯矩最大）→端梁→车轮→厂房吊车梁→牛腿→立柱→基础。力学模型为主梁承受垂直弯矩（M=qL²/8+φQL/4）和剪力、端梁承受垂直剪力和水平弯矩。轮压Pmax是厂房设计的关键输入参数：LD型单梁约30~50kN/轮，QD型双梁约100~300kN/轮。桥式起重机需要厂房配合建设牛腿和吊车梁，土建工程量最大，但已有厂房的用户追加投资最小。
二、门式起重机受力体系
门式起重机主梁通过支腿支撑在地面基础上，载荷传递路径：起升载荷→主梁弯曲→支腿（压弯组合构件）→车轮→轨道→混凝土基础→地基。支腿的力学模型为偏心受压构件（承受主梁传来的垂直反力+水平惯性力+风载弯矩），是门式起重机结构设计的核心。整体稳定性须校核工作状态K≥1.3、非工作状态K≥1.5。门式起重机不需要厂房承重结构，仅需施工轨道基础（条形混凝土基础约200~400元/米），适合无厂房或露天场地。
三、旋臂起重机受力体系
旋臂（悬臂）起重机立柱底部采用地脚螺栓固定在厂房地坪上，悬臂梁自立柱水平伸出。最大弯矩位于立柱根部：M=Q×L+G臂×L/2。力学模型为悬臂梁固定端连接，地脚螺栓承受拉弯组合、底板承受压弯组合。旋臂起重机不产生轮压、不需要轨道，载荷直接传入厂房地坪，对地坪承载力要求≥200kPa。因悬臂梁弯矩随Q和L线性增加，经济适用的吨位范围为0.25~5t，臂长范围3~8m。
四、悬挂起重机受力体系
悬挂起重机工字钢轨道用吊杆（间距约1.5~3m）固定悬挂在厂房屋架下弦或屋面梁上，电动葫芦沿工字钢下翼缘运行。载荷传递路径：起升载荷→工字钢轨道弯曲→吊杆→屋架→立柱→基础。力学模型为多点连续梁或简支梁（视吊点分布），钢丝绳/链条承受纯拉伸。悬挂轨道采用KBK标准组件（轻载手动0.1~2t）或专用工字钢轨道（电动重载可达10t）。所有载荷通过屋架传递给立柱，对屋面结构承载力要求高，需在设计阶段预留余量。
五、四大类选型对比
| Vergleichsposten | 桥式 | 门式 | Schwenkarm | Aufhängung |
|---|---|---|---|---|
| 主受力形式 | 弯剪 | 弯剪+压 | 弯曲/扭转 | 纯拉伸 |
| 载荷传至 | 厂房立柱 | 地面基础 | 厂房地坪 | 屋架结构 |
| 轮压/反力 | 30~300kN/轮 | 50~400kN/轮 | 地脚50~200kN | 吊点5~50kN |
| 需厂房配合 | 牛腿+吊车梁 | 仅地面基础 | 基础预埋 | 屋架加固 |
| 典型起重量 | 1~500t | 5~100t | 0.25~5t | 0.1~10t |
| 地面占用 | 仅轨道下方 | 轨道基础带 | 立柱根部 | 完全不占 |
| 土建成本 | 最高（含厂房） | 中等（轨道基础） | 最低（地脚螺栓） | 低（屋架加固） |
📌 Empfehlungen zu relevanten Normen
• ISO 12480-5:2012《起重机 安全使用 第5部分：桥式和门式起重机》
• ISO 9374-5:1991《起重机 应提供的信息 第5部分：桥式和门式起重机》
• ISO 12488-5:2012《起重机 公差 第5部分：桥式和门式起重机》
Häufig gestellte Fragen
问：没有厂房能装桥式起重机吗？
答：不能。桥式起重机需要厂房立柱和牛腿支撑吊车梁。克鲁德重工可根据现场条件提供替代方案，如门式起重机或露天专用起重机。
——没有厂房承重结构就无法安装。没有厂房时优先选门式起重机（自带支腿和地面轨道），或者在新建厂房时将吊车梁纳入土建设计。
问：旋臂起重机为什么只做小吨位？
答：旋臂为悬臂梁结构，弯矩M=Q×L（吨位×臂长）随两个变量线性增加，立柱根部弯矩过大导致箱形截面尺寸和地脚螺栓规格急剧增大。5t/8m旋臂的立柱截面已达400×400mm、地脚螺栓M36×8颗，再大吨位已不经济。5t以上推荐门式或桥式。
问：悬挂起重机吊点载荷怎么确定？
答：每个吊点承受集中载荷P=(Q+G轨道)/n（n为吊点数），再加上起升动载系数φ₂=1.1。屋架校核须同时考虑：吊点垂向拉力、轨道水平制动力（约0.1P）、风载（户外）。如果厂房屋架原设计未考虑悬挂载荷，需经结构复核—必要时应加固屋架下弦杆。
问：桥式和门式哪种土建施工更便宜？
答：有现成厂房时桥式最便宜（仅需加固吊车梁，约1~5万元）；新建厂房且同时需要起重机时，桥式+厂房的总投资高于门式+露天简易棚。门式需要做轨道基础（混凝土条形基础约200~400元/米，含地脚螺栓+预埋件），以30m跨度为例两侧共60m，基础费用约1.2~2.4万元。
