《起重機 金屬結構能力驗證GBT 30024-2020》詳細解讀

《起重機金屬結構能力驗證GB/T30024-2020》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語、定義、符號和縮略語4概述4.1一般原則4.2文件編制4.3可選方法contents目錄4.4結構件的材料4.5螺栓連接4.6銷軸連接4.7焊縫連接4.8結構件和連接的能力驗證5靜力強度驗證5.1概述contents目錄5.2極限設計應力和力5.3驗證的實施6疲勞強度驗證6.1概述6.2極限設計應力6.3應力歷程6.4驗證的實施6.5極限設計應力范圍的確定contents目錄7彈性穩(wěn)定性驗證7.1概述7.2受壓構件的側向屈曲7.3壓應力和剪應力作用下的薄板屈曲7.4驗證的實施附錄A(資料性附錄)多個剪切面連接中每個螺栓和每個剪切面的極限設計剪力Fv,Rdcontents目錄附錄B(資料性附錄)預緊螺栓附錄C(規(guī)范性附錄)設計焊縫應力σw,Sd和τw,Sd附錄D(規(guī)范性附錄)斜率常數(shù)m值和特征疲勞強度Δσc、Δτc附錄E(規(guī)范性附錄)極限設計應力范圍的計算值ΔσRd和ΔσRd1附錄F(資料性附錄)應力循環(huán)的估算—示例contents目錄附錄G(資料性附錄)拉伸載荷作用下連接剛度計算參考文獻011范圍橋式起重機門式起重機塔式起重機流動式起重機鐵路起重機門座起重機桅桿起重機旋臂式起重機標準的適用對象金屬結構的承載能力疲勞強度和耐久性結構穩(wěn)定性和剛度焊接質量和無損檢測要求標準的涵蓋內容在用起重機金屬結構的定期檢驗和評估起重機事故分析和預防新制造起重機的金屬結構能力驗證標準的適用范圍123提高起重機的安全性和可靠性指導起重機設計、制造、安裝和使用單位進行規(guī)范操作為政府監(jiān)管提供技術依據，促進起重機行業(yè)的健康發(fā)展標準的實施意義022規(guī)范性引用文件國家標準與ISO標準對應本標準的制定過程中，充分參考了國際標準化組織（ISO）的相關標準，確保我國起重機金屬結構能力驗證的標準與國際接軌。具體對應ISO20332:2016《起重機金屬結構能力驗證》等國際標準，提高了標準的國際通用性和認可度。引用文件的全面性為了確保標準的科學性和準確性，本標準引用了多個與起重機設計、制造、測試相關的國家或國際標準。這些引用文件涵蓋了金屬材料性能、緊固件機械性能、焊接質量等多個方面，為起重機金屬結構的能力驗證提供了全面的技術支持。2.規(guī)范性引用文件對附屬部件的考慮雖然本標準主要關注起重機金屬結構的能力驗證，但在規(guī)范性引用文件中也考慮到了附屬部件（如欄桿、樓梯、走道、司機室等）對主要結構產生的影響。這體現(xiàn)了標準制定者對起重機整體安全性和穩(wěn)定性的高度重視。與載荷與載荷組合設計原則的協(xié)同本標準與《起重機—載荷和載荷組合的設計原則》(ISO8686)中載荷與載荷組合的適用部分協(xié)同使用，確保了起重機在各種載荷條件下的安全性和穩(wěn)定性。這種協(xié)同作用使得本標準更加實用和有效。2.規(guī)范性引用文件033術語、定義、符號和縮略語指在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱天車，航吊，吊車。起重機用于移動、搬運或舉升物料的機械設備，起重機是其中的一種。物料搬運機械由履帶起重機演變而成，行駛駕駛室與起重操縱室合二為一，克服了履帶起重機對路面造成破壞的缺點。輪胎起重機術語指起重機在正常工作條件下，允許吊起的最大重量。額定起重量表示起重機的工作繁忙程度和滿載程度的綜合參數(shù)，包括利用等級和載荷狀態(tài)。工作級別對于橋式起重機，指起重機軌道中心線之間的距離?？缍榷x010203符號Q表示起重機的額定起重量。表示起重機跨度。S表示起重機起升高度。H起重能力，通常用噸（t）表示。Liftingcapacity起重機，一種重型設備，用于吊裝和移動重物。Crane國家標準推薦性標準。GB/T縮略語044概述確保起重機的金屬結構在設計、制造、安裝和使用過程中具有足夠的能力，以保障人員和設備的安全。目的隨著起重機在各行各業(yè)的廣泛應用，其安全問題日益受到關注。金屬結構作為起重機的重要組成部分，其能力的驗證對于確保起重機的整體安全性具有重要意義。背景4.1驗證目的和背景范圍本標準適用于各類起重機金屬結構的能力驗證，包括但不限于橋式起重機、輪胎起重機等。內容驗證內容包括金屬結構的強度、剛度、穩(wěn)定性等方面的要求，以及驗證方法和程序。4.2驗證范圍和內容方法采用理論分析、實驗測試和數(shù)值模擬等方法進行金屬結構的能力驗證。程序包括制定驗證方案、實施驗證、分析驗證結果和編寫驗證報告等步驟。4.3驗證方法和程序4.4驗證的意義和價值價值為起重機的設計、制造、安裝和使用提供科學依據，推動起重機行業(yè)的技術進步和標準化發(fā)展。同時，也有助于提升企業(yè)在國內外市場上的競爭力，保障用戶的合法權益。意義通過金屬結構的能力驗證，可以及時發(fā)現(xiàn)和消除潛在的安全隱患，提高起重機的使用安全性和可靠性。054.1一般原則1234.1.1標準的適用范圍本標準適用于各種類型起重機的金屬結構能力驗證。通用性強，可應用于不同種類和規(guī)格的起重機。4.1一般原則確保起重機金屬結構在預定工作條件下具有足夠的安全性和穩(wěn)定性。通過驗證，預防結構失效和減少事故風險。4.1.2驗證的目的4.1一般原則4.1.3驗證方法基于極限狀態(tài)法進行驗證。4.1一般原則涉及靜力強度、疲勞強度、彈性穩(wěn)定性的驗證計算。4.1.4與其他標準的關聯(lián)與《起重機—載荷和載荷組合的設計原則》(ISO8686)協(xié)同使用?？蓞⒖计渌嚓P標準，如材料標準、設計標準等。在解讀《起重機金屬結構能力驗證GB/T30024-2020》時，需要關注其一般原則，這些原則構成了該標準的基礎和指導思想。通過遵循這些原則，可以確保起重機金屬結構在各種工作條件下都能保持足夠的強度和穩(wěn)定性，從而保障起重機的安全使用。4.1一般原則064.2文件編制4.2.1編制目的記錄驗證過程中的重要數(shù)據和結果，便于后續(xù)分析和追溯提供詳細的驗證步驟和方法，以供操作人員參考確保金屬結構能力驗證過程的規(guī)范性和準確性010203詳細描述驗證的步驟、方法和操作要點驗證程序設計表格和模板，用于記錄驗證過程中的關鍵數(shù)據數(shù)據記錄01020304明確驗證的目標、范圍、時間表和資源配置驗證計劃對驗證數(shù)據進行處理和分析，得出結論和建議結果分析4.2.2編制內容4.2.3編制要求結合實際情況，制定切實可行的驗證方案注重細節(jié)和可操作性，確保驗證過程的順利進行及時更新和修訂文件，以適應變化的需求和情況遵循相關法規(guī)和標準要求，確保文件的合規(guī)性建立文件管理制度，明確文件的編制、審核、批準和發(fā)布流程對文件進行編號和歸檔，便于查詢和追溯定期對文件進行復審和更新，確保其有效性和適用性加強文件的保密和安全管理，防止信息泄露和非法獲取4.2.4文件管理074.3可選方法4.3.1極限狀態(tài)法010203基于極限狀態(tài)法進行能力驗證，確保起重機金屬結構在規(guī)定的載荷和載荷組合下不發(fā)生失效。該方法通過計算結構件的應力、變形等參數(shù)，與許用值進行比較，從而判斷結構的安全性。極限狀態(tài)法考慮了材料的非線性、幾何非線性和邊界條件非線性等因素，因此結果更為準確。對于受壓的起重機金屬結構，需要進行彈性穩(wěn)定性驗證，以防止結構在壓縮載荷作用下發(fā)生屈曲失穩(wěn)。4.3.2彈性穩(wěn)定性驗證該方法通過計算結構的臨界載荷和屈曲模態(tài)，判斷結構在給定載荷下的穩(wěn)定性。彈性穩(wěn)定性驗證對于保證起重機金屬結構在正常工作條件下的安全性至關重要。起重機金屬結構在長期使用過程中，會受到循環(huán)載荷的作用，因此需要進行疲勞強度驗證。該方法通過計算結構在循環(huán)載荷作用下的疲勞壽命，判斷結構是否滿足使用要求。疲勞強度驗證有助于發(fā)現(xiàn)結構潛在的疲勞裂紋等缺陷，從而及時采取措施進行修復或更換。總的來說，可選方法包括極限狀態(tài)法、彈性穩(wěn)定性驗證和疲勞強度驗證等，這些方法可以單獨使用，也可以結合使用，以確保起重機金屬結構在各種工況下的安全性和穩(wěn)定性。同時，應根據具體起重機的類型和使用環(huán)境，選擇合適的方法進行驗證。4.3.3疲勞強度驗證084.4結構件的材料鋼材起重機金屬結構常用鋼材為碳素結構鋼和低合金高強度鋼，具有良好的強度和韌性。鋁合金在特定情況下，如需要減輕重量或提高耐腐蝕性時，可選用鋁合金材料。4.4.1材料選擇強度金屬結構材料應具有較高的屈服強度和抗拉強度，以滿足起重機在作業(yè)過程中的承載要求。韌性材料應具備良好的沖擊韌性和斷裂韌性，以防止在受到沖擊或出現(xiàn)裂紋時發(fā)生脆性斷裂。焊接性金屬結構材料應具有良好的焊接性能，以保證結構件之間的可靠連接。4.4.2材料性能要求化學成分分析對進廠材料進行化學成分分析，確保其符合相關標準要求。力學性能試驗對材料進行拉伸、沖擊等力學性能試驗，驗證其強度和韌性是否滿足設計要求。無損檢測采用超聲檢測、磁粉檢測等方法對材料進行無損檢測，確保其內部無缺陷或裂紋等潛在安全隱患。4.4.3材料檢驗與驗收代用材料需經過嚴格的檢驗和驗證流程，確保其滿足起重機的使用要求。代用情況應詳細記錄并報備相關部門，以便后續(xù)跟蹤和管理。在確保結構安全的前提下，允許采用性能相當或更優(yōu)的材料進行代用。4.4.4材料代用原則094.5螺栓連接在GB/T30024-2020《起重機金屬結構能力驗證》中，螺栓連接作為一個重要的結構連接方式，其驗證和規(guī)定十分關鍵。以下是對該標準中螺栓連接部分的詳細解讀4.5螺栓連接1.螺栓連接的重要性螺栓連接是起重機金屬結構中常見的連接方式，對于確保整體結構的穩(wěn)定性和安全性至關重要。正確的螺栓連接設計和驗證能夠有效預防結構失效和安全事故。4.5螺栓連接0102032.螺栓連接的驗證要求4.5螺栓連接標準中規(guī)定了螺栓連接的強度驗證方法，包括極限設計應力和力的計算。需要考慮螺栓連接的疲勞強度，以防止在循環(huán)載荷下形成臨界裂紋。4.5螺栓連接驗證過程中還需考慮螺栓預緊力的影響，以及螺栓和螺母的材料性能。013.螺栓選型和安裝要求02根據起重機的工作環(huán)境和載荷要求，選擇合適的螺栓類型和規(guī)格。03010203螺栓安裝時應確保正確的預緊力，并遵循規(guī)定的擰緊順序和方法。定期檢查螺栓連接的緊固狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理松動或損壞的螺栓。4.與相關標準的關聯(lián)4.5螺栓連接4.5螺栓連接GB/T30024-2020引用了多個與螺栓連接相關的國家標準，如GB/T3098.1-2010《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》等。這些相關標準為螺栓連接的選材、設計、制造和檢驗提供了詳細的指導和要求。4.5螺栓連接5.安全注意事項在進行螺栓連接驗證時，應嚴格遵守安全操作規(guī)程，避免人員傷害和設備損壞。對于高強度螺栓連接，應特別注意氫脆現(xiàn)象的風險，并采取相應的預防措施。綜上所述，GB/T30024-2020《起重機金屬結構能力驗證》中關于螺栓連接的規(guī)定旨在確保起重機金屬結構的穩(wěn)定性和安全性。在實際應用中，應嚴格按照標準要求進行螺栓連接的設計、選型、安裝和驗證工作。104.6銷軸連接設計原則銷軸連接設計應遵循安全性、可靠性和經濟性的原則，確保連接穩(wěn)定且能承受預定的載荷。銷軸連接的設計與要求材料選擇銷軸和銷孔的材料應具有足夠的強度和耐磨性，以保證連接的穩(wěn)定性和耐久性。加工精度銷軸和銷孔的加工精度應符合相關標準，以保證連接的緊密性和準確性。靜力強度驗證通過計算或實驗驗證銷軸連接在靜載荷作用下的強度是否滿足要求。疲勞強度驗證銷軸連接的驗證方法考慮銷軸連接在重復載荷作用下的疲勞性能，確保其在使用壽命內不會發(fā)生疲勞斷裂。0102安裝要求銷軸連接應按照規(guī)定的安裝程序進行，確保連接的準確性和穩(wěn)定性。維護措施定期檢查銷軸連接的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的問題，以保證其長期穩(wěn)定運行。銷軸連接的安裝與維護VS根據國家標準和相關行業(yè)規(guī)范，對銷軸連接進行安全評估，確保其符合安全要求。風險評估對銷軸連接在使用過程中可能出現(xiàn)的風險進行評估和預防，制定相應的安全措施。評估標準銷軸連接的安全評估114.7焊縫連接010203焊縫應符合設計要求，保證連接強度和密封性。焊接過程中應避免產生裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。焊縫應進行必要的無損檢測，以確保質量。焊縫連接的基本要求焊縫連接的驗證方法無損檢測采用超聲波、X射線或磁粉探傷等方法檢測焊縫內部質量。目測檢查檢查焊縫外觀質量，如焊縫是否平直、均勻，有無裂紋、夾渣等缺陷。焊縫連接的強度計算根據焊縫的類型和尺寸，計算焊縫的承載能力?？紤]焊縫的應力集中系數(shù)，對承載能力進行修正?！啊岸ㄆ跈z查焊縫的完整性，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題?？偟膩碚f，焊縫連接在起重機金屬結構中扮演著至關重要的角色。為了確保其安全性和可靠性，必須對焊縫進行嚴格的驗證和檢查。這包括焊縫的外觀質量、內部質量以及承載能力等多個方面。通過科學的方法和手段進行驗證和檢查，可以確保焊縫連接的質量和安全性，從而保障起重機的整體性能和安全性。對于重要焊縫，應進行定期的無損檢測，確保其安全可靠。焊縫連接的維護與檢查124.8結構件和連接的能力驗證驗證內容結構件的強度、剛度和穩(wěn)定性是否滿足設計要求和使用條件。重點關注關鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，如焊縫、應力集中區(qū)域等。驗證方法通過理論計算、有限元分析或實驗測試等方法，對結構件進行全面的能力驗證。結構件的能力驗證連接的可靠性、耐久性和安全性是否滿足要求。驗證內容檢查連接的構造、緊固件的選擇和安裝質量，以及連接處的應力分布等。驗證方法高強度螺栓連接、焊接連接等關鍵連接部位。重點關注連接的能力驗證在進行結構件和連接的能力驗證時，需要考慮多種因素，如載荷類型、大小和方向，結構件和連接的材料、尺寸和形狀，以及制造工藝等。通過全面的能力驗證，可以確保起重機金屬結構的安全性和可靠性，避免因結構失效而引發(fā)的安全事故。此外，對于驗證過程中發(fā)現(xiàn)的問題，需要及時進行整改和優(yōu)化，以提高起重機金屬結構的整體性能和使用壽命。同時，定期的維護和檢查也是必不可少的，以確保起重機的長期穩(wěn)定運行。連接的能力驗證135靜力強度驗證驗證目的確保起重機金屬結構在靜載荷作用下具有足夠的強度。防止由于材料屈服、夾緊摩擦連接的滑移、彈性失穩(wěn)和結構件或連接的斷裂而產生過度變形。010203通過理論驗證計算和/或測試進行能力驗證。采用分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法進行計算。考慮在載荷組合A、B或C中的最不利載荷效應，并與給出的極限設計抗力相比較。驗證方法結構件和連接的驗證應同時考慮各種載荷組合中的最不利載荷效應。驗證內容驗證過程中需考慮附屬部件對主要結構產生的影響。驗證計算中應采用鋼材強度（通常用屈服應力定義）和沖擊韌性。彈性穩(wěn)定性驗證也是靜力強度驗證的一部分，目的是保證理想的線性結構件或部件不因僅受壓縮力或壓應力作用產生橫向變形而喪失其穩(wěn)定性。注意事項本標準僅考慮名義應力，即采用傳統(tǒng)材料彈性強度理論計算的應力，不包括局部應力集中效應。驗證過程中，如果采用其他應力計算方法（如有限元分析）得到的應力直接用于本標準規(guī)定的驗證，可能會產生過度保守的結果。010203145.1概述起重機是指在一定范圍內進行垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱天車、航吊、吊車。定義起重機按其結構和功能可分為輪胎起重機、橋式起重機等多種類型，每種類型都有其獨特的特點和使用場景。分類起重機的定義與分類金屬結構是起重機的主要承載部件，承受著起重機的自重和吊重等載荷，因此其結構強度和穩(wěn)定性至關重要。承載作用金屬結構的穩(wěn)定性和可靠性直接關系到起重機的使用安全，一旦金屬結構出現(xiàn)問題，可能會導致嚴重的安全事故。安全保障金屬結構的重要性通過對起重機金屬結構進行能力驗證，可以確保其結構強度和穩(wěn)定性滿足使用要求，從而保障起重機的使用安全。確保安全根據相關法律法規(guī)和標準要求，起重機在使用前需要進行能力驗證，以確保其符合安全使用條件。符合法規(guī)要求能力驗證的必要性制定背景隨著起重機技術的不斷發(fā)展和市場需求的變化，原有的起重機標準已經無法完全滿足現(xiàn)代起重機設計和使用的需求。因此，制定新的起重機金屬結構能力驗證標準顯得尤為重要。意義GB/T30024-2020標準的制定為起重機金屬結構的能力驗證提供了更為詳細和具體的指導，有助于提高起重機的安全性和可靠性，促進起重機行業(yè)的健康發(fā)展。GB/T30024-2020標準的制定背景和意義155.2極限設計應力和力01定義極限設計應力是指在金屬結構中最大允許應力值，超過此值可能會導致結構破壞或失效。極限設計應力02重要性極限設計應力是起重機金屬結構設計的基礎，它確保了結構在承受載荷時的安全性和穩(wěn)定性。03確定方法通常通過實驗測定或根據材料性能、工作條件等因素綜合確定。力的考慮靜載荷指起重機在靜止狀態(tài)下所承受的載荷，包括自重、貨物重量等。動載荷指起重機在運動過程中產生的附加載荷，如慣性力、風載荷等。在設計時需考慮動載荷對結構的影響。沖擊載荷指因碰撞或突然加載產生的瞬時大載荷，對起重機金屬結構的安全性有重要影響。在計算極限設計應力和力時，需要綜合考慮各種因素，如材料的力學性能、結構形式、工作環(huán)境等。同時，為了確保起重機的安全可靠運行，必須對金屬結構進行嚴格的能力驗證。這包括靜力強度驗證、疲勞強度驗證以及彈性穩(wěn)定性驗證等方面。通過這些驗證方法，可以確保起重機在各種工作條件下都能保持穩(wěn)定的性能和安全運行。此外，極限設計應力和力的確定還需要遵循相關的國家標準和行業(yè)規(guī)范。例如，GB/T30024-2020就提供了起重機金屬結構能力驗證的具體方法和要求。這些標準和規(guī)范的制定是為了確保起重機的設計、制造和使用過程中的安全性和可靠性。力的考慮165.3驗證的實施1.驗證流程驗證的實施遵循一套明確的流程，包括確定驗證目標、選擇適當?shù)尿炞C方法、收集和分析數(shù)據、以及根據分析結果做出決策。這一流程確保了驗證的全面性和有效性。015.3驗證的實施2.極限狀態(tài)法本標準主要基于極限狀態(tài)法進行驗證。這種方法通過考慮結構在最不利情況下的承載能力，來評估其安全性和穩(wěn)定性。它涉及到對結構在各種可能載荷組合下的反應進行計算和分析。023.靜力強度驗證靜力強度驗證是驗證實施中的重要一環(huán)。它主要檢查結構在靜載荷作用下的強度和穩(wěn)定性。這包括對各種連接、焊縫和構件的詳細檢查，以確保它們能夠承受設計載荷而不發(fā)生破壞。5.3驗證的實施4.疲勞強度驗證考慮到起重機在工作過程中會經歷反復的載荷變化，疲勞強度驗證也是必不可少的。這一驗證環(huán)節(jié)旨在評估結構在長期使用過程中的耐久性，預防因疲勞引起的斷裂或損壞。5.彈性穩(wěn)定性驗證為了確保起重機在受到外力作用時能夠保持穩(wěn)定，彈性穩(wěn)定性驗證也是關鍵步驟。它涉及到對結構在受到壓縮、彎曲或扭轉等力作用時的反應進行分析，以確保結構不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。5.3驗證的實施6.數(shù)據分析和決策：在收集到所有必要的數(shù)據后，需要進行詳細的分析以評估結構的性能。如果發(fā)現(xiàn)任何不符合要求的情況，必須采取相應的措施進行改進，以確保起重機的安全性和可靠性。總的來說，《起重機—金屬結構能力驗證》(GB/T30024-2020)中的驗證實施部分是一個綜合性、系統(tǒng)性的過程，它確保了起重機的金屬結構在各種工作條件下都能保持優(yōu)良的性能和安全性?！啊?76疲勞強度驗證疲勞強度驗證是起重機金屬結構能力驗證的重要環(huán)節(jié)。該驗證旨在確保起重機在長期使用過程中，金屬結構能夠抵抗疲勞破壞。驗證概述根據實際使用情況和設計要求，確定起重機金屬結構所承受的疲勞載荷譜。確定疲勞載荷譜驗證方法與步驟可以采用名義應力法、局部應力應變法等對金屬結構的疲勞強度進行分析。選擇合適的疲勞分析方法通過模擬實際工況，對金屬結構進行疲勞加載試驗，以驗證其疲勞強度是否滿足設計要求。進行疲勞試驗應力集中系數(shù)金屬結構中存在的應力集中現(xiàn)象會加速疲勞破壞，因此需要準確計算應力集中系數(shù)。載荷循環(huán)次數(shù)載荷循環(huán)次數(shù)對金屬結構的疲勞壽命有重要影響，需要進行準確估算。材料疲勞極限不同材料的疲勞極限不同，需要根據實際情況選擇合適的材料，并確定其疲勞極限。030201驗證中的關鍵參數(shù)根據疲勞試驗結果，評估金屬結構的疲勞強度是否滿足設計要求。如果驗證結果不滿足要求，需要對金屬結構進行優(yōu)化設計或采取其他措施來提高疲勞強度。將驗證結果與設計要求進行對比分析，為后續(xù)起重機的設計、制造和使用提供參考依據。驗證結果評估與處理010203186.1概述定義起重機是指在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱天車、航吊、吊車。分類起重機按其結構和功能可分為輪胎起重機、履帶起重機、橋式起重機等。起重機的定義與分類金屬結構是起重機的主要承載部件，用于支撐起重機的整體重量和被吊物品的重量。支撐作用合理的金屬結構設計能夠提高起重機的整體穩(wěn)定性，確保在吊運過程中的安全。穩(wěn)定性保障優(yōu)質的金屬結構能夠減少起重機的磨損和損壞，從而延長其使用壽命。延長使用壽命金屬結構在起重機中的重要性制定背景隨著起重機技術的不斷發(fā)展，為確保起重機的安全性和可靠性，需要制定相應的國家標準進行規(guī)范和驗證。意義GB/T30024-2020標準的實施，有助于提高起重機的設計、制造和檢驗水平，保障起重機的安全使用，促進起重機行業(yè)的健康發(fā)展。GB/T30024-2020標準的制定背景與意義196.2極限設計應力在《起重機金屬結構能力驗證GB/T30024-2020》中，極限設計應力是一個核心概念，它涉及到起重機金屬結構在靜力強度、疲勞強度和彈性穩(wěn)定性驗證中的關鍵參數(shù)。以下是對極限設計應力的詳細解讀6.2極限設計應力1.定義與重要性極限設計應力是指在起重機金屬結構設計中，材料所能承受的最大應力值。這個值對于確保起重機的安全性和可靠性至關重要。6.2極限設計應力通過合理設定極限設計應力，可以防止因材料過度應力而導致的結構失效或損壞。2.確定方法6.2極限設計應力極限設計應力的確定通?；诓牧系臋C械性能、安全系數(shù)以及特定的工作條件和載荷要求。在進行起重機金屬結構設計時，需要考慮各種因素如材料的屈服強度、抗拉強度、沖擊韌性等，以確定合適的極限設計應力。6.2極限設計應力通過實驗和計算，可以驗證所設計的起重機結構是否滿足極限設計應力的要求，從而確保其在實際使用中的安全性。在起重機的設計和制造過程中，極限設計應力是評估結構強度的重要指標。3.應用與驗證0102034.相關標準與規(guī)范總之，極限設計應力是起重機金屬結構能力驗證中的一個關鍵參數(shù)，它的合理確定和應用對于保障起重機的安全性和可靠性具有重要意義。遵循這些標準和規(guī)范可以確保起重機的設計符合行業(yè)要求，提高產品的安全性和可靠性。GB/T30024-2020標準中詳細規(guī)定了如何確定和應用極限設計應力，為起重機金屬結構的設計提供了指導。6.2極限設計應力01020304206.3應力歷程應力歷程的定義應力歷程指的是起重機金屬結構在使用過程中所經歷的應力變化過程。它記錄了金屬結構在不同工作狀態(tài)下所受的應力大小和方向的變化。應力歷程的重要性應力歷程是評估起重機金屬結構安全性和可靠性的關鍵指標。通過對應力歷程的分析，可以了解金屬結構在不同工況下的受力情況，從而判斷其是否滿足設計要求?！啊笆褂脩冇嫷葴y量設備對起重機金屬結構進行實時監(jiān)測，記錄應力變化數(shù)據。結合起重機的工作日志和操作記錄，分析應力歷程的變化規(guī)律。應力歷程的監(jiān)測方法應力歷程的分析與應用通過對監(jiān)測數(shù)據的處理和分析，可以得出金屬結構在不同工況下的應力分布和變化情況。根據應力歷程的分析結果，可以評估起重機的安全性能，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。應力歷程的數(shù)據還可以為起重機的設計和優(yōu)化提供重要參考，提高起重機的使用壽命和安全性。綜上所述，應力歷程是起重機金屬結構能力驗證中的重要環(huán)節(jié)，通過對其進行監(jiān)測和分析，可以確保起重機的安全性和可靠性。216.4驗證的實施1.確定驗證方法根據標準規(guī)定，采用分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法進行驗證。這種方法要求對每個相關的載荷情況進行分析，并確定相應的安全系數(shù)。2.收集數(shù)據在進行驗證之前，需要收集起重機的相關設計數(shù)據、材料性能數(shù)據以及預期的使用條件等。這些數(shù)據是進行后續(xù)分析和計算的基礎。6.4驗證的實施6.4驗證的實施4.確定極限設計應力在計算分析的基礎上，確定起重機金屬結構的極限設計應力。這個值是基于材料的屈服強度、疲勞強度等性能參數(shù)來確定的，確保結構在預定的使用壽命內能夠安全可靠地工作。5.驗證結果評估將計算得到的實際應力值與極限設計應力進行比較。如果實際應力值小于或等于極限設計應力，則認為起重機的金屬結構能力符合要求；否則，需要對設計進行修改或優(yōu)化，直到滿足驗證要求為止。3.計算分析根據收集到的數(shù)據，進行詳細的計算分析。這包括對起重機金屬結構的應力分布、變形情況等進行評估，以確定其是否滿足設計要求。0302016.4驗證的實施6.記錄和報告：完成驗證后，應詳細記錄驗證過程和結果，并編寫報告。報告中應包括驗證的目的、方法、數(shù)據收集、計算分析、驗證結果以及可能的改進建議等內容。通過以上步驟的實施，可以確保起重機的金屬結構具有足夠的能力來承受預期的載荷和工作條件，從而保障起重機的安全使用。226.5極限設計應力范圍的確定6.5.1極限設計應力的定義極限設計應力是指在起重機金屬結構設計中，材料所能承受的最大應力值。該值是基于材料力學性能和結構安全性要求確定的，是起重機設計中的重要參數(shù)。極限設計應力通常通過實驗測定，包括材料的拉伸試驗、壓縮試驗和彎曲試驗等。根據實驗結果，結合起重機金屬結構的工作特點和安全要求，綜合確定極限設計應力范圍。6.5.2確定極限設計應力的方法不同材料具有不同的力學性能，因此極限設計應力范圍也會有所不同。材料的種類和性能起重機金屬結構的形式和受力狀態(tài)對極限設計應力范圍有很大影響。結構形式和受力狀態(tài)為了確保結構的安全性，在確定極限設計應力范圍時需要考慮一定的安全系數(shù)。安全系數(shù)6.5.3極限設計應力范圍的影響因素010203極限設計應力是起重機金屬結構設計的基礎，對于確保起重機的安全性和可靠性具有重要意義。合理確定極限設計應力范圍，可以有效避免起重機在使用過程中出現(xiàn)結構破壞等安全事故。6.5.4極限設計應力的重要性237彈性穩(wěn)定性驗證驗證目的確保起重機金屬結構在受壓狀態(tài)下不會因橫向變形而喪失穩(wěn)定性。預防結構件或部件發(fā)生彈性失穩(wěn)現(xiàn)象，如圓柱殼或開口截面的屈曲。““驗證方法采用二階理論評估受壓狀態(tài)下的構件整體屈曲以及壓應力下的薄板局部屈曲。考慮壓縮力或壓應力和平面外彎曲或結構初始幾何缺陷引起的彎矩聯(lián)合作用。驗證要點評估屈曲載荷N，即最小分支載荷，對于等截面構件，根據歐拉屈曲狀態(tài)邊界條件確定Nk。驗證過程中需詳細分析結構細節(jié)，包括連接和焊縫幾何形狀引起的局部應力集中等效應。驗證過程中應嚴格按照標準規(guī)定的方法和參數(shù)進行，確保驗證結果的準確性和可靠性。如發(fā)現(xiàn)結構存在彈性穩(wěn)定性問題，應及時采取相應措施進行改進和優(yōu)化。彈性穩(wěn)定性驗證是起重機金屬結構能力驗證的重要組成部分，不可忽視。注意事項247.1概述標準制定的背景和目的目的制定《起重機—金屬結構能力驗證》標準，旨在規(guī)范起重機金屬結構能力驗證的方法和要求，提高起重機械的安全性和可靠性。背景隨著起重機械行業(yè)的快速發(fā)展，起重機械的安全問題日益受到關注。為了保障起重機械的安全運行，需要對其金屬結構進行能力驗證。本標準適用于各類起重機的金屬結構能力驗證，具有通用性。對于特殊類型的起重機，可結合其他相關標準進行能力驗證。適用范圍起重機制造商、使用單位、檢驗檢測機構等相關人員在進行起重機金屬結構能力驗證時應遵循本標準。適用對象標準的適用范圍和對象與ISO8686的關系本標準與《起重機—載荷和載荷組合的設計原則》（ISO8686）協(xié)同使用，其中載荷與載荷組合的適用部分與本標準中的能力驗證方法和參數(shù)值相互配合。與其他專用標準的關系對于專用特殊的起重機，可由其他標準規(guī)定其能力驗證的特定要求。本標準提供通用的驗證方法和原則，專用標準可在此基礎上進行細化和補充。與其他標準的關系257.2受壓構件的側向屈曲側向屈曲的定義受壓構件在受到壓力作用時，除了可能發(fā)生軸向壓縮變形外，還可能發(fā)生側向的彎曲變形，即側向屈曲。這是一種穩(wěn)定性問題，與構件的長細比、材料性質以及端部約束條件等因素有關。7.2受壓構件的側向屈曲驗證方法根據《起重機—金屬結構能力驗證》(GB/T30024-2020)標準，對于受壓構件的側向屈曲驗證，需要采用適當?shù)姆椒▉碛嬎闫渑R界屈曲載荷。這通常涉及到復雜的數(shù)學模型和計算方法，如有限元分析等。設計考慮為了避免側向屈曲的發(fā)生，設計師需要在設計階段就充分考慮構件的穩(wěn)定性。這可能包括選擇合適的材料、優(yōu)化構件的幾何形狀和尺寸、以及提供足夠的端部約束等。實驗驗證除了理論計算外，實驗驗證也是確保受壓構件穩(wěn)定性的重要手段。通過實驗，可以模擬實際工況下的載荷和約束條件，從而更準確地評估構件的側向屈曲性能。安全系數(shù)7.2受壓構件的側向屈曲在設計和驗證過程中，還需要考慮安全系數(shù)的問題。這是為了確保在實際使用過程中，即使存在一定的不確定性和誤差，受壓構件仍然能夠保持足夠的穩(wěn)定性。0102267.3壓應力和剪應力作用下的薄板屈曲7.3壓應力和剪應力作用下的薄板屈曲薄板屈曲的概念在壓應力和剪應力的共同作用下，薄板結構可能會發(fā)生屈曲現(xiàn)象。這是一種穩(wěn)定性失效模式，表現(xiàn)為薄板在受到壓力時突然偏離其原始平衡位置。影響因素薄板屈曲的發(fā)生受到多種因素的影響，包括材料的彈性模量、泊松比、板厚、邊長比以及所受的壓應力和剪應力的大小和分布等。驗證方法為了驗證薄板在壓應力和剪應力作用下的屈曲性能，標準中提供了相應的驗證公式和計算方法。這些方法基于彈性穩(wěn)定性理論，通過計算薄板在不同應力狀態(tài)下的臨界屈曲載荷，來評估其屈曲安全性。設計考慮在進行起重機金屬結構設計時，需要充分考慮薄板屈曲的影響。設計師應根據實際情況選擇合適的板厚、材料以及加強措施等，以提高薄板的屈曲承載能力。同時，在使用過程中也應避免使薄板承受過大的壓應力和剪應力，以防止屈曲事故的發(fā)生。7.3壓應力和剪應力作用下的薄板屈曲277.4驗證的實施明確需要驗證的起重機金屬結構，包括主要受力構件和連接等。確定驗證對象收集與驗證對象相關的設計、制造、安裝、使用等資料。收集資料根據驗證對象的特點和目的，制定詳細的驗證方案，包括驗證方法、步驟、所需儀器和設備等。制定驗證方案7.4.1驗證準備通過施加靜載荷，測試金屬結構的承載能力和變形情況，以驗證其是否滿足設計要求。靜力強度驗證通過模擬起重機實際工作過程中的循環(huán)載荷，測試金屬結構的疲勞壽命和裂紋萌生情況。疲勞強度驗證通過施加壓縮載荷或壓應力，測試金屬結構在受壓狀態(tài)下的穩(wěn)定性，以防止其發(fā)生屈曲失穩(wěn)。彈性穩(wěn)定性驗證7.4.2驗證方法7.4.3驗證過程預處理對驗證對象進行必要的清理、檢查和準備工作，以確保其處于良好的待測狀態(tài)。加載與卸載數(shù)據采集與分析按照驗證方案的要求，逐步施加或卸除載荷，并記錄相應的數(shù)據。使用合適的儀器和設備采集驗證過程中的數(shù)據，如應力、變形、裂紋長度等，并進行必要的分析處理。結果判定如果發(fā)現(xiàn)驗證對象存在不滿足要求的情況，應分析原因并提出相應的處理措施，如修復、加固或更換等。問題處理驗證報告編制根據驗證過程和結果，編制詳細的驗證報告，以供相關方參考和使用。根據采集的數(shù)據和分析結果，判定驗證對象是否滿足設計要求和相關標準的規(guī)定。7.4.4驗證結果評估28附錄A(資料性附錄)多個剪切面連接中每個螺栓和每個剪切面的極限設計剪力Fv,Rd螺栓的極限設計剪力計算010203螺栓材料性能根據螺栓材料的屈服強度和抗拉強度，確定螺栓的極限承載能力。螺栓直徑影響螺栓直徑越大，其極限設計剪力也相應增加，因為更大的直徑意味著更多的材料來承受剪切力。螺栓預緊力適當?shù)念A緊力可以提高螺栓連接的可靠性和極限設計剪力，但過大的預緊力可能導致螺栓或連接件的損壞。剪切面的極限設計剪力計算01剪切面的材料性能，如屈服強度、抗拉強度和沖擊韌性等，對極限設計剪力有重要影響。剪切面的粗糙度會影響螺栓與剪切面之間的摩擦力，從而影響極限設計剪力。較粗糙的表面可能提供更大的摩擦力，但也可能導致應力集中和疲勞裂紋的產生。剪切面的幾何形狀，如寬度、厚度和形狀因子等，也會影響極限設計剪力。一般來說，較寬的剪切面可以提供更大的承載能力。0203剪切面材料性能剪切面粗糙度剪切面幾何形狀連接方式的考慮因素螺栓數(shù)量和布局多個螺栓的連接方式可以提高整體的承載能力，但需要考慮螺栓之間的相互影響和應力分布。連接的緊固程度連接的緊固程度對極限設計剪力有重要影響。過松的連接可能導致螺栓松動或剪切面滑移，從而降低承載能力；而過緊的連接可能導致螺栓或連接件的損壞。環(huán)境因素的影響環(huán)境因素如溫度、濕度和腐蝕等也可能影響螺栓和剪切面的性能，從而影響極限設計剪力。在惡劣環(huán)境下，需要采取適當?shù)姆雷o措施來確保連接的可靠性和安全性。29附錄B(資料性附錄)預緊螺栓附錄B(資料性附錄)預緊螺栓預緊螺栓的作用在起重機金屬結構中，預緊螺栓起到連接和固定的關鍵作用。通過對螺栓進行預緊，可以確保其連接的穩(wěn)定性和可靠性，防止在工作過程中出現(xiàn)松動或斷裂的情況。預緊力的確定預緊螺栓的預緊力需要根據具體的使用環(huán)境和要求進行確定。過大的預緊力可能會導致螺栓或連接件的損壞，而過小的預緊力則可能無法保證連接的穩(wěn)定性。因此，確定合適的預緊力是確保起重機安全運行的重要環(huán)節(jié)。螺栓材料和性能要求預緊螺栓需要采用高強度材料制造，以保證其承受大的預緊力和工作載荷時不會發(fā)生斷裂或塑性變形。此外，螺栓還需要具有良好的抗腐蝕性能，以應對各種惡劣的工作環(huán)境。安裝和維護要求預緊螺栓的安裝需要嚴格按照規(guī)范進行，確保螺栓和螺孔的對中性和垂直度。在使用過程中，還需要定期對預緊螺栓進行檢查和維護，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的問題，以確保起重機的安全運行。附錄B(資料性附錄)預緊螺栓30附錄C(規(guī)范性附錄)設計焊縫應力σw,Sd和τw,Sdσw,Sd設計焊縫的正應力，即在焊縫上產生的拉伸或壓縮應力。τw,Sd設計焊縫的剪應力，即在焊縫上產生的剪切應力。設計焊縫應力的定義通?；诤缚p的幾何尺寸、材料屬性和所受外力等因素，通過力學公式或有限元分析等方法進行計算。正應力σw,Sd的計算與正應力的計算方法類似，需要考慮焊縫的幾何形狀、材料特性以及外部載荷等因素。剪應力τw,Sd的計算設計焊縫應力的計算方法VS確保焊縫的應力水平在安全范圍內，防止因焊縫強度不足而導致的結構失效。驗證方法通過實驗測量或數(shù)值模擬等手段，對焊縫的實際應力進行測定，并與設計值進行比較。驗證目的設計焊縫應力的驗證焊縫的幾何形狀、焊接工藝參數(shù)、材料性能以及外部載荷等都會對焊縫應力產生影響。影響因素通過優(yōu)化焊縫設計、選擇合適的焊接材料和工藝參數(shù)、進行焊后熱處理等手段，可以降低焊縫應力，提高焊接結構的安全性和可靠性。優(yōu)化措施焊縫應力的影響因素及優(yōu)化措施31附錄D(規(guī)范性附錄)斜率常數(shù)m值和特征疲勞強度Δσc、Δτc斜率常數(shù)m值定義與意義斜率常數(shù)m是描述材料疲勞性能的重要參數(shù)，反映了應力范圍與疲勞壽命之間的關系。確定方法通過實驗測定，通常采用成組試驗法，根據試驗數(shù)據擬合得到m值。影響因素材料的類型、熱處理狀態(tài)、應力集中系數(shù)等都會對m值產生影響。特征疲勞強度ΔσcΔσc是在一定循環(huán)次數(shù)下，材料不發(fā)生疲勞破壞所能承受的最大應力范圍。定義與意義通過疲勞試驗機進行測定，記錄在不同應力水平下的疲勞壽命，從而確定Δσc。測定方法在起重機金屬結構設計中，Δσc是評估結構疲勞壽命的重要依據。應用Δτc是在一定循環(huán)次數(shù)下，材料在剪切應力作用下不發(fā)生疲勞破壞所能承受的最大應力范圍。定義與意義特征疲勞強度Δτc類似于Δσc的測定方法，通過剪切疲勞試驗進行測定。測定方法Δτc與Δσc存在一定的關系，通常可以通過材料的泊松比和彈性模量等參數(shù)進行換算。在起重機金屬結構設計中，需要綜合考慮Δσc和Δτc的影響，以確保結構的安全性和可靠性。與Δσc的關系32附錄E(規(guī)范性附錄)極限設計應力范圍的計算值ΔσRd和ΔσRd1ΔσRd的計算定義ΔσRd表示在極限狀態(tài)下，結構或構件的設計應力范圍。計算公式ΔσRd=σmax-σmin，其中σmax為最大設計應力，σmin為最小設計應力。影響因素材料性質、截面尺寸、荷載情況等均會影響ΔσRd的值。重要性ΔσRd是評估結構或構件在極限狀態(tài)下安全性能的重要指標。ΔσRd1表示在特定條件下（如溫度、腐蝕等環(huán)境因素影響下），結構或構件的設計應力范圍。根據具體情況進行調整，通常涉及環(huán)境