设计计算方法

的许用应力。
根据载荷的性质可划分为：自重载荷、工作载 荷、惯性载荷、冲击载荷、自然载荷以及其它 载荷。 根据载荷作用的概率可划分为：基本载荷、附 加载荷和特殊载荷。
一、载荷种类
1.自重载荷
自重载荷是指机械的结构、机构和电气设备等的 重力。
机械非作业时，自重载荷为静态。当机械作业时， 因结构振动自重载荷将产生动载效应。在结构设 计时习惯上计入动载系数来考虑，即自重载荷乘 上相应的载荷增长系数以反映自重载荷的动载效 应。
1.总安全系数的许用应力计算法
考虑到各种不利因素影响，用一个总安全系数K来解决，
即将钢材可以使用的最大强度（如屈服强度）除以一个 笼统的安全系数。作为结构的计算时容许达到的最大应 力-许用应力。
N S S K
-构件计算应力； N-构件内力；S-构件几何特征； s-钢材屈服强度；K-安全系数；
• 设Z=R-S • 当Z>0，即R>S时结构处于可靠状态； • Z<0，即R<S时结构处于不可靠状态； • Z=0，即R=S时为结构处于极限状态。 • 设Ps—结构的可靠概率，Pf—结构的失效概率 • 则 Ps+Pf=1
（2）许用应力的计算
• 建筑工程机械金属结构的安全系数和许用应力，是根 据大量试验和工程实践而确定的。对结构材料的拉伸、 压缩和弯曲许用应力，按不同机种的不同载荷组合， 规定相应的安全系数和基本许用应力。例如起重机金 属结构设计时，按照三类载荷组合情况分别取用不同

i
i
K1-- 载荷系数, 反映实际载荷可能超过标准载荷 K2--材料系数, 反映材料的变异情况
K3--调整系数, 考虑结构的重要性程度
4.以概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法
• 极限状态的概率设计法是把各种参数（载荷效应、材 料抗力）作为随机变量，运用概率分析法并考虑其变 异性来确定设计采用值。这种把概率分析引入结构设 计的方法显然比许用应力设计法先进。
2.工作载荷
机械结构在工作状态中承受的载荷称为工作载荷。此 载荷是结构主要承受的载荷。由于机械作业时都存在 较大振动，因此，在计算工作载荷时往往应考虑动载 效应。
3.惯性载荷和冲击载荷
机械的惯性载荷和冲击载荷属于动力载荷。
惯性载荷又称惯性力，通常包括：机械的变幅机构非稳 定运动时作变速运动的质量惯性力、回转机构工作时回 转质量的法向惯性力和回转机构非稳定运动时回转质量 的切向惯性力、机械自身质量等的水平惯性力等。 冲击载荷是指运行机构沿道路或轨道行使时，由于道路 不平或轨道接头的影响，对结构产生的垂直方向的最大 振动惯性力。
5.其它载荷
其它载荷包括结构在运输或安装过程中产生的振动冲 击力、捆扎力、吊装力等特殊载荷；机械偏斜运行时， 轨道作用在车轮上的水平侧向力；机械作试验时的试 验载荷等。
二、载荷组合
根据上述载荷的不同特点和载荷出现的频繁程度，也可 将载荷划分为基本载荷、附加载荷和特殊载荷三大类。 基本载荷——机械主要承受的载荷，是始终或经常作用 在结构上的，包括自重载荷、工作载荷、惯性载荷和冲 击载荷； 附加载荷——机械在正常工作状态下结构所受到的非经 常性作用的载荷，包括工作状态下的风载、机械运行过 程中引起的水平侧向力等； 特殊载荷——指机械处于非工作状态或试验状态下的载 荷，包括风载、安装载荷、地震载荷、试验载荷、碰撞 载荷、湿度载荷等。
载荷效应是指各种载荷温度变化和地震等对结构或构件的作用产生的效应亦即同时作用于结构或构件的若干种载荷是载荷效应用s表示
第三章
设计计算方法
本章内容
§3-1 作用在金属结构上的载荷及其组合 • §3-2 金属结构的设计计算方法
§3-1作用在金属结构上的载荷及其组合
2. 三个系数的极限状态计算法
' ' K1' N i K 2 K 3 s S
• • • • • •
K1’—载荷系数； K2’—匀质系数； K3’— 工作条件系数； Ni—载荷引起的内力 S—构件几何特性 s—钢材屈服强度
用 下 3. 以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全 产 生 系数的许用应力计算法 的 内 s s Ni 力 [ ] [ ] K K K K 组 1 2 3 S N 合； P S是构件的几何特性。
• 设结构或构件的承载能力为R， R取决于材料的抗力和 构件的几何特性。这些参数都是随机变量，根据它们 各自的统计数据运用概率法来确定它们的设计值。
• 载荷效应是指各种载荷、温度变化和地震等对结构或 构件的作用产生的效应，亦即同时作用于结构或构件 的若干种载荷分别在结构或构件中产生的内力，这些 内力的总和也就是载荷效应，用S表示。各种载荷也都 是独立的随即变量。根据他们各自的统计数值，用概 法确定其设计值。
§3-2 金属结构的设计计算方法
我国钢结构计算方法，在建国以来曾经有过四次变化，
即建国初期到1957年，采用总安全系数的许用应力计 算法；1957年到1974年，采用三系数的极限状态计算 方法；1974年到1988年，采用以结构的极限状态为依 据，进行多系数分析，用单一安全系数的许用应力计 算法；目前新《钢结构设计规范》，采用以概率论为 基础的一次两阶矩极限状态设计法。
4.自然载荷
自然载荷是指结构受自然环境因素影响所造成的载荷， 如风、雪、冰、温度变化和地震等载荷。 除风载荷外，其余载荷对于常用工程机械而言一般不考 虑。
风载荷是自然载荷中的重要载荷，因为工程机械大多露 天作业，尤其是一些机械（如塔式起重机、龙门起重机 等）高达几十米，受风载荷影响很大。对起重机等类工 程机械必须考虑风载荷的作用。