别，共分为八级，列于表1-3。
表1-3 起重机金属结构工作级别的划分
名义应应力状态 力谱系数k? S1-小 S2-中 S3-大 S4-特大 0.125 0.25 0.50 1.00 U0 A1 A2 U1 A1 A2 A3 U2 A1 A2 A3 A4 U3 A2 A3 A4 A5 U4 A3 A4 A5 A6 U5 A4 A5 A6 A7 U6 A5 A6 A7 A8 U7 A6 A7 A8 U8 A7 A8 U9 A8 应 力 循 环 等 级 起重机的载荷谱和工作循环次数是决定构件应力谱和应力循环次数的依据。结构工作级别不一定与起重机的工作级别相同，视具体情况而定。 常用起重机金属结构工作级别，列于表1-4，供设计时参考。
表1-4 常用起重机金属结构工作级别举例
起重机类别 起重机主要用途 一般用途 用抓斗装卸散状货物 龙门起重机 电站用 造船、安装用 装卸集装箱 安装用 门座起重机 装卸一般货物 用抓斗装卸散状货物 金属结构工作级别 起重机类别 A5～A6 A6～A7 A5 A5 A6～A7 A5 A6 A7～A8 塔式起重机 运送混凝土用 轮式起重机履带起重机 起重机主要用途 安装和装卸用 用抓斗装卸散状货物 建筑、施工安装用 H<60m H>60m H<60m H>60m 金属结构工作级别 A4～A6 A6～A7 A5 A6 A6 A7 注：表中H──货物起升高度。
第五节 对起重运输机金属结构的要求及其发展趋向
起重运输机是一种工作十分繁忙的重型机械，又是一种移动机械，为保证其正常工作，对起重运输机金属结构提出如下要求：
起重运输机金属结构必须坚固耐用。金属结构应保证起重机有良好的工作性能，因此，其本身应具有足够的强度、刚度和稳定性；
起重运输机金属结构的自重应力求轻巧。起重运输机金属结构的重量约占整机重量的40～70%，巨型起重机则可达90%以上。由于起重运输机是移动的，因此减轻自重不但可以节省原材料，而且也相应地减轻了机构的负荷和支承结构
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的造价；
起重运输机金属结构的制造工艺性要求简单，安装、维修容易，并应注意改善司机的工作条件；
起重运输机金属结构的外形应尽可能美观、大方。
起重运输机金属结构工作不仅繁忙，且结构自重甚大，消耗钢材很多，金属结构的成本约占总成本的1/3以上。因此，设法提高金属结构的性能，节省材料，减轻自重、减少制造劳动量，从而降低产品成本，是起重运输机金属结构设计与制造工作坚定不移的方针，也是今后发展的总趋势。
根据对起重运输机金属结构的基本要求，提出以下几点今后发展的方向和研究的重点。
一、设计计算理论的研究和改进
到目前为止，在起重运输机金属结构设计中，我国仍采用许用应力计算法。这种方法使用起来比较简便，但其缺点是对不同用途，不同工作性质（受力情况）的金属结构采用同一的安全系数，而且安全系数往往偏大或过小。因此，按许用应力计算法设计的起重机金属结构，或者多消耗金属材料或者安全程度较低。随着生产发展的要求，试验研究工作的开展，促进了计算理论的改进和发展。近年来出现了不少新的计算方法，提出许多新的数据、参数、系数和公式。这些方法正确地考虑了载荷的作用性质，钢材的性能及结构工作特点，如在建筑钢结构设计领域内采用的以概率论为基础的极限状态计算法就是一例。这种计算方法，计算结果比较精确，比较符合金属结构的实际工作情况。因而也能更充分地利用钢材的性能，节省材料。
二、改进和创造新型的结构形式
在保证起重运输机工作性能的条件下，改进和不断创造新型的结构形式，是最有效地减轻起重运输机金属结构自重的方法之一。例如汽车起重机动臂用周长相同的折线闭合断面代替传统的箱形截面（图1-17），使断面几何特性有所改善，因而提高了动臂的强度、刚度和稳定性，降低了动臂的自重。根据动臂的受力特点，国外出现了梯形截面的动臂结构（图1-18），在减轻结构自重方面，
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也取得了显著效果。铁路部门自行设计并制造的三角形断面桁架式龙门起重机金属结构，自重比相同参数的双梁箱形龙门起重机金属结构轻15%-20%。港口小型门座起重机的动臂用矩形断面空腹管结构代替传统的桁架结构，使动臂自重下降20%。我国六机部第九设计院为马耳他设计并制造的起重量150吨，幅度45m的门座起重机的金属结构，全部采用薄壁箱形结构，在减轻整机自重方面取得了明显的效果。
图1-17折线形和八角形闭合断面动臂 图1-18 梯形截面动臂
(a)折线形截面动臂；(b)八角形截面动臂。
三、改进制造工艺过程
广泛地采用焊接，特别是自动焊和改进工艺过程，应用冲压焊接钢板制造起重运输机金属结构，既能简化结构构造，节省材料，又能减少制造安装的劳动量，缩短工期，从而降低产品成本。采用焊接结构比铆接结构可以节省钢材30%以上，所以用焊接代替铆接结构被称为金属结构设计与制造方法的一大改革。目前生产的起重运输机金属结构绝大部分都是采用焊接连接。
应用冲压焊接钢板的金属结构，并用螺栓进行装配，可以省去许多复杂而繁重的组装工艺，防止装配变形，增加结构刚度，保证结构的制造质量。 四、尽量采用先进技术
目前，起重运输机金属结构的设计和制造工作虽然有了一整套可行的方法和工艺，但仍有许多问题有待进一步研究和改进。
在设计方面，如研究采用预应力的方法设计起重机金属结构，可改善结构的
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受力状态，节省钢材。利用有限元法（借助电子计算机）解算复杂的计算问题，能简化设计过程，加快设计进度且可探索断裂设计法在起重运输机金属结构中应用的可能性。起重机金属结构的优化设计，把设计工作的主要精力转到优化方案的选择方面来，使结构设计工作者由被动的校核设计转变为积极主动地从各种可能的设计方案中寻求最优的方案，最优方案可以用数字来表示，用数字来回答问题，优化设计是现代起重运输机金属结构设计的特色。
在制造方面，尽量采用标准化的冲压结构，应用最新的连接方法（高强度螺栓及胶合连接等）和装配式结构，选择更先进的工艺等，这些都能为改善起重机的工作性能，节省材料，提高生产率，降低成本提供有利的条件。 五、提高起重机的参数
近年来，除生产一些轻、小、简、廉的起重设备，以满足各使用部门的需要外，为解决长大笨重货物（如冶炼设备、水坝闸门、化工设备、大型船舶、发电设备和火车头等）的装卸，各国生产的起重机有向大吨位、大幅度（大跨度）、大高度、高速度方向发展的趋势，同时要求有灵活的控制系统，以适应对起重机调速的要求。
由于造船工业的蓬勃发展，船舶吨位由几千吨发展到几十万吨，为解决船体整段组装和机械安装，国外已生产了大型龙门起重机来代替原有的门座起重机和塔式起重机。日本造有载重量为2000～3000kN，跨度为104～140m，高度70m左右的箱形单主梁龙门起重机；西德制成了造船用的载重量为8400kN，跨度140m，全高96m的箱形单主梁龙门起重机，主梁高达8m，满载时总重量达40000kN。英国设计制造了载重量10000kN，跨度150m，高度60m以上的巨形龙门起重机。我国已经设计制造了载重量2000kN，跨度66.5m，全高50m的造船用箱形单主梁龙门起重机（图1-19），铁路系统设计制造了载重量1000kN的双梁箱形O形龙门起重机（图1-3）。
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