起重机意外载荷：GB/T 3811-2008 中的 5 种设计案例

起重机意外载荷是指在起重机正常运行过程中不常发生但可能偶尔出现的载荷。这些载荷包括由作业过程中的风、雪、冰、温度变化和起重机倾斜等因素引起的载荷。通常情况下，这些载荷不纳入疲劳失效计算。

本文总结了五种起重机意外载荷及其计算方法：倾斜时的水平侧向载荷 Ps、坡度载荷、风载荷、冰雪载荷和温度变化引起的载荷。

1. 起重机因倾斜造成的意外载荷：Ps

起重机倾斜时产生的水平横向载荷是当轮式起重机或小车在稳定状态下沿纵向或横向移动时，导向装置（如导向滚轮或轮缘）的反作用力所引起的偶发载荷。

在哪里：

• ∑P — 最大轮载之和：在承受横向载荷的一侧，末端车架的有效轴距上车轮上经常出现的最大轮载之和。
• λ——水平侧向荷载系数。它取决于S/B（或S/a）的比值，其中S为起重机跨度，B为起重机轴距，a为有效轴距。根据下图确定λ值。

对于多轮起重机，使用有效轴距a代替起重机轴距B可以更合理地计算水平侧向力。有效轴距的确定原则见GB/T 3811-2008标准D.2条，第134-135页。

Ps 为检查水平轮组件的设计提供了理论基础。有关相关的运行症状和原因，请参阅本指南。 高架起重机车轮磨损和轨道倾斜.

2.起重机坡度载荷

起重机坡度载荷是指起重机自重和额定起重载荷沿斜坡、道路或铁路倾斜表面作用的分量。

1. 移动式起重机：需要进行计算时，应考虑实际的道路或地面条件。
2. 轨道式起重机，包括铁路起重机：当轨道坡度不超过 0.5% (0.29°) 时，不考虑坡度荷载。否则，应使用实际坡度计算坡度荷载。
3. 根据GB/T 10183.1-2018表2中起重机轨道顶部直线度公差， 起重机—车轮、行走和横移履带公差—第1部分：概述当桥式起重机运行速度≥112 m/min时，轨道式桥式起重机或门式起重机轨道坡度对于公差等级2不应超过1/1000，对于公差等级1不应超过0.5/1000。小车轨道坡度对于公差等级2或1不应超过0.5/1000。这是作者的推论，也是原作者的个人意见；尚未找到明确的通用坡度要求。
4. 造船用龙门起重机：应采用焊接轨道，行走轨道坡度不应超过 1/1000（GB/T 27997-2026）。
5. 正面吊：地面坡度不应超过 3%（GB/T 26474-2026）。
6. 橡胶轮胎集装箱龙门起重机：行驶路径的地面坡度不应超过 1%，局部坡度不应超过 3%（GB/T 14783-2009）。

基于这些要求，如果现场轨道安装符合适用标准，是否无需计算轨道起重机的坡度荷载？如果需要计算坡度荷载，是否意味着规定的安装条件不符合标准？这些是原文提出的问题。

3.起重机风荷载PW

对于室外作业的起重机，应考虑风荷载。风荷载假定为沿最不利水平方向作用的静载荷。根据起重机类型和作业区域选择计算出的风压值。

3.1 计算风压

在哪里：

• p — 计算出的风压，单位为牛顿每平方米 (N/m²)。
• Vs — 计算出的风速，单位为米每秒 (m/s)。

计算出的风速是开阔地形上方 10 米高度处的阵风风速，表示为 3 秒间隔内的平均瞬时风速。

在实际使用条件下，阵风风速是 10 分钟间隔内平均风速的 1.5 倍。

在停用状态下，阵风风速是 10 分钟间隔内平均风速的 1.4 倍。

3.2 在役风荷载 PWⅡ

运行中风荷载是指起重机在运行过程中能够承受的最大风力。

在起重机运行过程中，风压被视为在整个起重机高度上保持恒定，不考虑随高度的变化。

当使用风速测量装置来防止在超过限制风速的情况下作业时，该装置通常安装在起重机的最高点。

计算得到的运行风压分为 PⅠ 和 PⅡ 两类。相应的风压和风速如下所示。如果制造商使用的风速或风压与表格中的数值不同，则应在起重机设计文件和操作说明书中注明。实际上，通常以项目技术规范为准。

• PⅠ 是运行工况下的正常计算风压。它用于计算电机功率选择所需的阻力以及进行热验证。
• PⅡ是实际使用条件下计算得到的最大风压。它用于计算机构部件和金属结构的强度、结构刚度和稳定性、驱动过载能力、起重机整体抗倾覆稳定性以及抗风防滑安全性。

3.3 起重机在运行中的风荷载

在哪里：

• PWⅠ — 作用于起重机的正常使用风荷载，单位为牛顿 (N)。
• PWⅡ — 作用于起重机的最大在役风荷载，单位为牛顿 (N)。
• C——风力系数。
• PⅠ 和 PⅡ — 计算出的两个实际使用中的风压，单位为 N/m²。
• A — 起重机部件垂直于风向的迎风面实心面积，单位为平方米 (m²)。它等于迎风面轮廓面积 A0 乘以迎风面的实心率 Φ：A=A0Φ。
• θ — 风向与构件或结构表面纵轴之间的角度 (θ≤90°)，以度为单位。

起重机结构上的总风荷载是作用在其各个部件上的风荷载之和。

1. 关于风力系数 C，请参阅 GB/T 3811-2008 第 4.2.2.3 条。其中包括单个构件、单平面桁架结构和方形格构塔的风力系数。
2. 迎风面积A与屏蔽系数降低有关。例如，计算双梁门式起重机主梁的迎风面积时，可参考GB/T 3811-2008标准4.2.2.3.6条。该条涵盖了两个构件的屏蔽系数降低、原标准中列出的构件的屏蔽系数降低、间距比以及其他相关因素。

确定设计载荷后，有关实际设备选择的信息，请参阅 KSCRANE。 龙门起重机防风系统选型指南.

3.4 作用于吊装载荷上的风荷载

在哪里：

• PWQⅠ — 作用于被提升荷载上的正常使用风荷载，单位为牛顿 (N)。
• PWQⅡ — 作用于提升载荷的最大在役风荷载，单位为牛顿 (N)。
• AQ — 吊装载荷的最大迎风面积，以平方米 (m²) 表示。

当起重机吊装特定尺寸和形状的货物时，应根据相应的尺寸和轮廓确定迎风面积。如果面积未知，则应按照GB/T 3811-2008附件E第E.5条的规定估算迎风面积。

4. 积雪和冰荷载

在某些地区，应考虑积雪和冰荷载。还应考虑积冰积雪导致迎风面面积增加的情况。

5. 温度变化引起的负荷

本节内容为理论部分，仅供参考。通常情况下，不考虑温度荷载。但是，在某些地区，例如起重机安装期间的温度与使用期间的温度差异较大时，或者对于大跨度静不定结构，则应考虑温度荷载。例如，跨度为30米或以上的双腿刚性支腿门式起重机，在这种情况下，温度变化引起的结构构件的约束膨胀或收缩会产生荷载。计算可基于用户提供的相关信息。

6. GB/T 45680-2025 起重机风荷载评估

GB/T 45680-2025， 起重机——风荷载评估(查询中国起重机标准)《起重机风荷载计算标准》是新制定的第一版标准，是 ISO 4302:2016 的修订版 (MOD)。该标准于 2025 年 5 月 30 日发布，2025 年 12 月 1 日生效，适用于起重机在运行和停用状态下的风荷载计算。

实际使用中的风速应为起重机最高点处测得的风速。

有关风荷载评估后可使用的硬件概览，请参见 龙门起重机防风装置配件.

克里斯塔尔

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