GB/T 22437.1-2008起重机载荷与载荷组合设计计算参数标准

GB/T 22437.1-2008等效采用ISO 8686-1:1989，是起重机载荷计算的专用方法标准。起重机在设计阶段需要确定其在使用寿命期间可能承受的各种载荷，并按照最不利的载荷组合进行结构强度和稳定性校核。标准适用于各类起重机载荷计算，规定了自重载荷、起升载荷、惯性载荷、风载荷、温度载荷和特殊载荷的取值方法和组合系数。

载荷分类体系

标准将起重机承受的全部载荷分为三大类。常规载荷（I类）——起重机在正常作业过程中经常出现的载荷，包括自重载荷（结构自重和设备自重）、额定起升载荷（含吊具重量的最大起重量）、启制动惯性载荷（起升机构启动时产生的加速度载荷和运行机构加减速产生的水平惯性力）、工作状态风载荷（按当地风压分区和高度系数计算）和偏斜运行侧向力（大车运行偏斜时产生的水平导向力）。非常规载荷（II类）——起重机在非正常工况下可能出现的载荷，包括非工作状态风载荷（按50年一遇最大风速计算）、意外停机载荷、试验载荷和温度载荷。特殊载荷（III类）——极少发生但后果严重的载荷，包括地震载荷、碰撞载荷和工艺特殊载荷。

每类载荷采用的荷载分项系数不同，反映了载荷出现的概率和持续时间对结构安全性的影响。I类载荷的分项系数取1.0~1.3（疲劳计算取1.0），II类载荷取1.0~1.1，III类载荷取1.0。载荷分项系数越大说明该载荷的不可预测性越大，安全冗余要求越高。标准特别强调：设计人员在计算时须正确选取载荷类别，不得将II类载荷归入I类以降低安全要求，也不得将I类载荷归入II类导致设计保守浪费。

载荷组合规则

载荷组合是标准的核心内容。标准规定载荷组合分为A、B、C三种工况：A组合——无风工作状态（用于疲劳强度计算和电机功率校核），组合内容包括自重载荷+起升载荷+惯性载荷+偏斜运行侧向力，安全系数取1.50（疲劳）/1.25（疲劳局部）。B组合——有风工作状态（用于静强度计算），在A组合基础上叠加工作状态风载荷，安全系数取1.34。C组合——非工作状态（用于抗倾覆稳定性和防风安全性校核），包括自重载荷+非工作状态风载荷或其他特殊载荷，安全系数取1.15。

载荷组合中各载荷取值的具体规定：自重载荷按结构实际重量计算，起升载荷包括额定起重量和吊具组重量且乘以动载系数φ2（1.0~1.2），起升离地冲击系数φ1取1.1~1.3。惯性载荷按各机构的加減速度和运动质量计算：起升机构的惯性力为φ5×起升载荷（φ5为变速驱动动载系数），运行机构的惯性力为运行质量×运行加速度。风载荷按GB/T 3811附录A的风压分区图和高度系数计算。偏斜运行侧向力按经验公式F=λ×ΣP计算（λ为侧向力系数，ΣP为总轮压）。设计人员应根据起重机的实际使用工况选择最不利的载荷组合。

动载系数的取值与适用条件

标准中的动载系数（φ系数）是载荷计算的重要参数，正确理解和选用这些系数是确保设计准确性的关键。φ1——起升离地动载系数（1.1~1.3），当吊物从地面快速起升时，起升钢丝绳的弹性作用会在吊物离地瞬间产生动载荷放大效应，系数大小取决于起升速度和钢丝绳刚度。φ2——起升冲击系数（1.0~1.2），考虑起升机构启动和停止时的冲击作用。φ3——突然卸载系数（1.5~2.0），反映吊物意外脱落时的极端情况，部分钢丝绳断裂或吊索脱钩时适用。φ4——运行冲击系数，取决于轨道接头状态和运行速度，平接头轨道取1.1~1.3。φ5——变速驱动动载系数，用于起升机构启制动时的惯性力计算。φ6——试验载荷动载系数（1.0~1.1），用于动载试验时的载荷计算。

动载系数的选择应结合起重机的使用条件、工作级别和载荷性质综合确定。例如铸造起重机的突发卸载可能性高于普通起重机，φ3应取偏大值；港口起重机运行频繁且轨道接头较多，φ4应取上限。对于A7~A8工作级别的起重机，各动载系数的取值应比A1~A3级别严格约10%~15%。标准还指出：多个动载系数不应同时取最大值进行叠加组合，应根据实际工况选取合理的组合方案。克鲁德重工在设计计算中严格按标准选取动载系数，并根据用户实际使用工况进行逐项核定。

载荷组合工况与系数对照表

以下对照表汇总了三种载荷组合工况的包含载荷、安全系数和适用计算类型，设计人员应根据起重机实际工作级别和作业环境正确选取。

风载荷计算方法

风载荷是起重机设计计算中重要的环境载荷。标准规定风载荷按GB/T 3811附录A的方法计算：工作状态风压取150~250Pa（按地区风压分区取值），非工作状态风压按当地50年一遇最大风速计算。风载荷计算公式为Fw=Cw×p×A，其中Cw为风力系数（取决于结构的体型和挡风折减），p为风压，A为结构迎风面积。对于桁架结构，迎风面积需按挡风折减系数计算。标准还规定非工作状态计算时需考虑脉动风效应——取风振系数β=1.6~2.0，以计入风的脉动特性对结构产生的放大作用。高耸结构（如塔式起重机）的风振效应更为显著，应取较大值。海边和开阔地区的风压比城市内陆地区高约15%~25%，设计时应根据起重机实际安装位置的风压分区确定。

标准还特别强调了对风载荷计算的几种特殊情况处理：非工作状态下起重机的迎风面积应按最不利方向计算（包括回转部分在不同回转角度下的投影面积）。对于可回转的起重机，非工作状态时吊钩和小车应放置在特定位置以减少风载荷——通常将小车运行至靠近塔身处，吊钩升至最高位置。防风安全装置（夹轨器、锚定装置、防风拉索等）的夹紧力或锚固力应按非工作状态风载荷的1.25倍计算，确保在极端风速条件下起重机不会发生滑移或倾覆。

常见问题