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《起重机设计规范》修订情况说明

GB/T3811《起重机设计规范》修订情况说明

国家标准GB/T3811《起重机设计规范》的修订工作，从2003年7月起，历时四年多。

在国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会的指导下，在全国同行各单位、专家的关心和帮助下、在全国起重机标委会秘书处组织领导下，经过本标准修订编写组专家的共同努力，于2006年12月通过全国审查大会的审查，2008年4月30日正式批准发布，并将于2009年6月1日正式实施。

一、修订本标准的指导思想、基本原则和目标

1、修订本标准的现实需要

本标准现行版本GB/T3811-1983《起重机设计规范》，是1980~1982年起草制定、1983年起实施的我国第一个起重机设计规范，1987年荣获国家级科技进步二等奖，25年来，对全国起重机行业的技术进步和产品发展，起到了较大的推动作用。

但由于20多年未作更新和以下原因，具有修订本校准的现实需要：

——国际标准和国外先进工业标准的制定，特别是近20年来ISO国际标准、EN欧洲标准、FEM欧洲搬运工程协会标准等有关于起重机设计共计70多项新标准的公布实施，对设计原则、整机安全等作出了新的规定，需要本标准与国际同步；

——在国内使用的和提供出口的起重机数量日益增多，使用范围的扩大和使用要求的提高，要求起重机向产品多样化，性能适应化，技术高端化发展，更要求行业最基础的设计标准必须与时俱进进行修订；

——新技术新材料在起重机产品中的应用，新的制造工艺和科学严格的检验技术，促进了起重机行业的技术进步，特别是作为国内领军的各主要起重机制造商的生产能力和综合技术水平已有很大的提高，要求起重机设计规范做出相应的更新；

——本行业在研究、设计、制造、使用中新科研成果的出现，与世界各著名的生产起重机的公司的技术合作、技术引进和国外相关标准的采用，需要对本标准尽快予以补充，在20多年使用中发现了本标准中个别内容还存在较为陈旧、不实用等问题，也需要进行改正和调整。

在上述现实需要和背景条件下，在全国起重机同行的强烈呼吁与要求下，2003年开始启动《起重机设计规范》的修订工作。

2、修订本标准的指导思想

本标准修订的指导思想体现为更科学、更合理、更先进、更实用。

更科学——要使起重机的设计建立在更科学的基础上，标准修订后的各项内容的设置和规定，都有科学的依据；

更合理——标准中各项内容、技术要求与控制指标的规定都更适度、合理地符合起重机的使用环境及作业要求，符合我国目前经济和技术现实情况，符合起重机产品及相关技术的发展趋势；

更先进——认真研究近20多年来国际标准和国外先进工业标准所展现的起重机设计新的原则和理念，纠正一些过时的传统观念，赶上世界技术发展的步伐；

更实用——特别重视提高本标准的实用性，既不把本标准编写成起重机设计手册，也不编写成阐述某些专题的理论研究成果的学术论文集，使本标准成为国内同行业技术人员看得懂、易掌握、会使用、可操作的实用性设计规范。

3、修订本标准的基本原则

1）为适合我国目前技术发展基础和起重机行业标准化的现状，根据全国同行大多数技术人员和专家的建议，本次标准修订仍然是编一个集总则、结构、机械、电气、稳定性、安全于一体的综合性的起重机设计规范，而不是编成按起重机的不同类型或设计规范不同篇章内容相互独立的单项标准；

2）要突出强调以人为本的思想，增加与充实了有关起重机安全的设计规定；

3）对本标准的技术内容的选择，坚持以下的原则：

a对现行的与起重机有关的ISO标准仔细消化、正确理解，优先采用和尽量贯彻；

b对EN（欧洲）标准、FEM（欧洲搬运工程协会）标准，积极收集，认真研究，适当参考采用作为对采用ISO标准的补充；

c对我国的国家标准和经验，认真总结，慎重分析，合理继承。

d对本标准由GB转变为GB/T的性质，不再强调标准的法律性，而注重标准的建议性。

对于涉及商务的约定由合同而不是标准体现法律效力。

4、修订本标准的预期目标

1）要尽可能地与国际接轨，以适应我国加入WTO的要求，能够为我国起重机的进出口贸易和国际技术合作与交流提供一个共同的技术基础平台；

2）引进当今国际起重机设计的先进思路和理念，使我国起重机的设计、研究、教学、质检、安监等领域，有一个接近世界先进水平的新起点，并促进我国特种设备管理体系的更加完善；

3）提高本标准的实用性，使新修订的起重机设计规范能促进我国起重机设计、产品和行业的技术进步，制造出更好用、更耐用、更经济、性能更好的起重机，提高起重机产品的安全性和可靠性和市场竞争能力。

二、采用国际标准、国外先进工业标准及继承原国家标准的具体实施方案

1、优先采用国际标准

1）把采用国际标准放在第一位：

近20余年，ISO新发布和重新发布关于起重机的标准共计70多项，经过认真地分析，凡是与起重机设计有关的均在本标准修订中得到优先的采用或参考，见本标准修订版附录后面的“参考文献”，内容采用率达80%以上。

2）特别注意研究国际标准中新内容和引进近年来国际标准中展现的新理念：

——对起重机进行科学的分类：

除了以浮游船体为基础的浮式起重机和甲板起重机外，ISO将以陆地为基础的起重机分为流动式起重机、塔式起重机、臂架起重机、桥式和门式起重机四个大类，这种分类便于建立各类起重机设计内容的内在联系和归纳提出共同的技术要求。

本标准完全采纳这种分类，回避了过去烦杂的起重机类型的划分；不仅简单明了，还为ISO今后公布标准的协调和转化奠定了基础；

——明确设计载荷及载荷组合的作用：

根据ISO8686-3、ISO8686-4标准最新的英文版本，正确理解ISO8686-1:

1989标准中规定的设计载荷可以用于起重机金属结构和机械的设计计算，而载荷组合表只适用于起重机金属结构承载能力的验证计算；

——规定并列使用两种设计方法：

将许用应力设计法和用极限状态设计法作为两种基本设计方法并列描述，并说明了两种设计方法的设计计算程序、设计计算特点与适用场合；

——重视材料的脆性破坏：

对钢结构材料，要根据构件残余应力、材料厚度、环境低温温度等因素进行分组选择、并与钢材的冲击韧性要求挂钩；对机械零件，当采用高屈强比材料时，要用其强度极限而不是屈服点作为设计的极限应力；

——科学合理地规定对起重机金属结构的刚性要求：

既不能对起重机金属结构的刚性不做任何要求，也不能把它看成是起重机金属结构唯一指标，对此性能不分结构特点、设计需要和使用要求作出刻板生硬的规定，要科学、合理和适度，考虑“刚度指数”、“定位精度”、“调速控制”等因素的影响和机械、电控的对金属结构的刚性综合贡献；

——更加重视结构疲劳验算：

不能简单地规定起重机结构件在某工作级别以上就要考虑疲劳问题，而要注意结构应力集中情况等级、接头型式和焊接质量对结构疲劳的影响，特别要重视结构件因发生疲劳而提前失效或破坏；

——重视分析起重机及其结构件和机械零件的极限状态：

注意寿命极限和使用极限，特别是因变形、振动、失稳、过热等达到极限状态而失效；

——重视安全性设计：

特别注意那些不是由设计计算决定的、而是由起重机使用、操作、维修时涉及人身安全和符合人机工程学的操作要求的安全构造设计以及安全防护装置的选用与设置。

3）对国际标准的叙述文本，要在认真分析、消化吸收的基础上，以科学的态度引用：

——注意中文与外文的语言表述方式及习惯上的差别，不用生硬的翻译译文，不作可能有多种解释的不确定的语句表述；

——注意作为标准的文本与学术论文的区别，对内容的来源和得出的结论不作繁琐、过多的演绎和推导，而要准确叙述结论的内容含义。

——注意所阐述技术内容推导的结论和适用的条件、不作不符合条件的、不恰当的超范围表述和随意的推论；

——注意对国际标准或国外标准的技术内容中可疑点的辨析和论证，慎重纠正在其标准中存在的错误。

2、积极参考先进工业国家（地区）的标准

近10余年来，与起重机设计有关和最有代表性的先进工业国家标准是FEM1.001-1998和EN13001-2004。

在本标准的修订中，一是尽最大努力收集标准，二是认真仔细分析研究，三是慎重积极的参考，内容采用率达50%以上。

1）研究上述标准在内容及表述上与相应的国际标准异同之处，特别分析存在不同之处的理由，并由此推断上述标准在这方面的规定或表述今后会有种变化，从而确定如何取舍上述标准的相关内容，对本标准作出补充。

2）研究上述标准的内容选择、图文表达方式、及标准内容选择中技术上的内在联系。

凡是在国际标准文本中没有、或表达不够清楚，而在EN标准或FEM标准中表达的更完整、更清楚、更便于使用的，则在本标准中考虑用这些先进工业国家（或地区）标准中的内容替代国际标准中的内容。

当然，在做这样的替代时更要仔细分析这些标准的内容和国际标准体系中其它标准的兼容性和一致性，要使之能形成一个统一的整体，不出现矛盾或歧义。

3、以认真务实的态度分析和沿用我国原有国家标准并补充新经验

1）对原规范GB/T3811-1983中已有的内容，一方面不认为对原标准的“修订”就是对原标准“不做大的改动”，另一方面也不认为既然是“修订”就要对原标准“全盘否定”。

以20多年来原标准中该部分的实用情况，以该部分内容在修订后的本标准中的作用来决定是否保留或舍去。

凡ISO标准和国外先进工业标准中欠缺或不实用者，而在我国原标准中已有规定且应用较好的内容，应继续采用，但要注意与作为优先采用的ISO标准基本体系的协调与兼容，避免发生矛盾；

2）对近20多年来我国起重机行业科研、设计、产品开发与使用、质量监督检验、技术引进、对外技术合作等方面积累的成功经验，或创新的设计方法，在经过慎重分析确认其正确有效的前提后，补充进本标准，使本标准增加内容上具有独创性和技术“亮点”。

三、对本标准修订版返回意见的汇总与处理

2005年初，根据南京会议的讨论意见，各修编组又作了内容上的补充与修改，整理出本标准修订版的《征求意见稿》。

2005年3月，起重机标委会秘书处将《征求意见稿》上网公布，并将纸质文件寄给全国252个单位或专家审查。

这252个单位或专家包括：

全国起重机械标准化技术委员会委员35名，编写组成员及有关专家29名，流动式起重机的单位17名，塔式起重机的单位12名，桥门式起重机的单位17名，港口起重机的单位20名，铁路起重机的单位3名，制动器和变频电机的单位8名，各地特种设备处4名，设计院7名，原GB/T3811-1983标准起草人及其它各单位的知名专家100名。

据统计，返回意见总共有1251条。

在返回的意见中，有些是对国际标准和国外先进标准的情况不熟悉，对标准修订向国际标准进一步靠拢，而对原标准GB/T3811-1983的一些变化不理解而提出的问题；有的是对修改后的条文语言表达及文字组织方面不甚妥当之处提了一些意见；还有的是对一些涉及起重机设计的一些深层次的理论问题提出不同的看法。

总之，返回的意见既有广度又有深度，是各位专家经过深思熟虑以极其认真负责的态度提出的。

根据所返回的意见，特别是涉及技术性实质问题的意见，按其内容相同或相近的原则，进行了归类与合并，把1251条意见归纳为692条，其中采纳的有407条，占总数的58.82%，未采纳的225条，占总数的32.51%，作解释说明的60条，占总数的8.67%。

对返回的意见逐一认真研究并妥善地予以处理，做到条条有答复，件件有回应。

四、本标准修订版的体系及相关比较

（一）目次、前沿和引言部分

1、目次列出了本标准修订版的章节条目及附录的名称。

2、前言增加了前言，前言中列出了本标准替代的标准，及与原标准相比的主要变化，和标准的附录的性质、标准的提出、归口、起草、发布等。

3、引言参考FEM1.001-1998标准的部分内容。

特别是：

（1）本标准的实质和作用、标准的适用对象、标准应用目的；

（2）使用本标准应考虑到的原则问题和允许对本标准做出何种不同的使用；

（3）起重机用户在订货及选购起重机时，要特别注意确定和选择起重机整机、机构的工作级别；

（4）关于起重机的有效使用期的说明；

（5）关于风压、物品迎风面积等，需请用户特别提供实用可靠的信息。

（二）正文部分

1、范围适用范围及必要的举例和提示。

2、规范性引用文件按国家标准、行业标准、国际标准的先后顺序排列。

3、分级

（1）本章内容：

工作级别的划分，起重机整机的分级、机构的分级、结构件和机械零件的分级。

包括：

分级的定义、分级考虑的因素、分级的内容、确定分级的载荷谱系数、应力谱系数的计算、分级的确定、分级的举例参考和附录A、B。

附录A起重机整机分级举例；

附录B起重机机构分级举例。

（2）主要采用或参考的标准：

ISO4301-1：

1986起重机和起重机械——分级——第1部分：

总则；

ISO4301-2：

1985起重机和起重机械——分级——第2部分：

流动式起重机；

ISO4301-3：

1993起重机和起重机械——分级——第3部分：

塔式起重机；

ISO4301-4：

1989起重机和相关设备——分级——第4部分：

臂架起重机；

ISO4301-5：

1991起重机——分级——第5部分：

桥式和门式起重机。

对以上各标准的内容采用率均达90%以上。

FEM1.001-1998《欧洲起重机设计规范》，1998年修订版的2.1.4节“零部件的分级”，内容采用率90%以上，其它部分作了改进。

（3）相关比较：

与ISO4301和GB/T3811-1983标准相比，本标准更全面：

1）修改了关于起重机的使用等级、载荷状态级别对应的文字解释及表中的说明；

2）修改了关于起重机机构的使用等级、载荷状态级别对应的文字解释及表中的说明；

3）取消了起重机名义载荷谱系数的概念，引入了起重机载荷谱系数的概念，用载荷谱系数的范围值与起重机整机载荷状态级别对应；

4）取消了机构名义载荷谱系数的概念，保留了机构载荷谱系数，用载荷谱系数的范围值与起重机机构载荷状态级别对应；

5）引入了结构件和机械零件的使用等级、应力状态级别、应力谱系数的概念，增补了结构件和机械零件分级的内容。

4、起重机设计的计算载荷与载荷组合

（1）本章内容：

确定载荷的原则、计算载荷与载荷系数，起重机金属结构的基本设计方法、载荷情况与载荷组合、起重机机械设计的载荷、载荷情况与载荷组合正文和附录C、D、E、F、G、H。

附录C某些起重机的起升状态级别举例；

附录D偏斜运行时的水平侧向载荷；

附录E关于风载荷计算的资料；

附录F许用应力设计法和极限状态设计法的应用；

附录G各典型起重机金属结构计算的载荷与载荷组合；

附录H用于载荷组合中的能力验算系数

、

和

的值。

（2）主要采用或参考的标准：

ISO4302：

1981起重机——风载荷估算；

ISO8686-1：

1989起重机——载荷与载荷组合设计原则——第1部分：

总则；

ISO8686-2：

2004起重机——载荷与载荷组合设计原则——第2部分：

流动式起重机；

ISO8686-3：

1998起重机——载荷与载荷组合设计原则——第3部分：

塔式起重机；

ISO8686-4：

2005起重机——载荷与载荷组合设计原则——第4部分：

臂架起重机；

ISO8686-5：

1992起重机——载荷与载荷组合设计原则——第5部分：

桥式和门式起重机。

对以上各标准内容采用率均达90%以上，其余部分作了修改后采用。

FEM1.001-1998《欧洲起重机设计规范》，1998修订版的2.5节“有关结构设计的载荷”及2.6节“载荷情况”，内容采用率100%；

EN13001-1：

2004起重机——总体设计——第1部分：

总则，第4.2.5节“极限状态”（英文版）。

对以上标准有关部分内容采用率100%；

EN13001-2：

2004起重机——总体设计——第2部分：

载荷效应的4.2.2.2.1“起升地面荷重的载荷”（英文版），内容采用率95%；4.2.3.1“工作状态风载荷”和4.2.4.2“非工作风载荷”（英文版），内容采用率60%；表10“载荷组合”（英文版），内容采用率10%；

GB/T3811-1983起重机设计规范2.2“计算载荷”，内容采用率约20%。

（3）相关比较：

与ISO8686和GB/T3811-1983标准相比，本标准更系统：

1）明确了本标准规定的计算载荷用于起重机结构件和机械零部件的验算，而载荷组合表则用于起重机结构的验算；

2）修改了起升动力系数

的计算方法，列出了确定

的公式及所用的稳定起升速度

的表格；

3）明确了加速动载系数

的用法、取值，特别是补充了：

对于按质量弹簧系统不能正确计算的有很大的反向冲击的情况，

的取值可以取为3；

4）列出了起重机或小车在水平运动时的加速时间和加速值的推荐表；

5）将原规范计算风压的数值p=0.613vs2修改为数值p=0.625vs2，与最新公布的欧洲标准EN13001-2：

2004一致。

6）明确了工作风压和非工作风压计算用的瞬时风速是时距为3s的平均风速；

7）把安装、拆卸和运输引起的载荷归入载荷组合表中特殊载荷的一栏中；

8）明确规定起重机金属结构计算可用许用应力设计法或极限状态设计法，并分别给出具体表格；

9）明确了起重机机械设计的载荷和载荷组合为

、

型以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组合；

10）辨析了英文版ISO8686-2～ISO8686-5的载荷组合表中的错误，并一一作了改正。

11）对某些起重机（例如铸造起重机或核能部门用起重机发生失效时将对人员或经济造成特别严重的后果，引入了高危险度系数的概念和并推荐了应用数据。

5、结构

（1）本章内容：

起重机的金属结构件、结构计算原则、材料和许用应力、结构构件和连接强度计算、起重机及其结构构件的刚性校验、构件抗失稳的核算、板件和壳体抗屈曲的核算、结构的疲劳强度核算和构造要求及附录I、J、K、L、M、N、O。

附录I影响脆性破坏因素评价和钢材质量组别的选择；

附录J受压构件的计算长度和格构式构件的换算长细比；

附录K轴心受压构件的稳定系数；

附录L受弯梁构件的侧向弯扭屈曲稳定系数（整体稳定系数）

；

附录M压弯构件整体稳定性计算；

附录N薄板局部稳定性及计算中的屈曲系数；

附录O用于机构疲劳强度核算的构件连接的应力集中情况等级和构件接头型式。

（2）主要采用或参考的标准

GB/T3811-1983起重机设计规范

GB50017-2003钢结构设计规范

FEM1.001-1998欧洲起重机械设计规范，1998年修订版，表T.A.3.6

（1），内容采用率100%；

BS2573/1：

1993起重机设计规范第1部分：

分级、应力计算和结构设计原则；

DIN15018/1：

1984起重机钢结构验证和分析；

DIN15018/2：

1984起重机钢结构设计和构造原则；

DIN15018/3：

1984流动式起重机——钢结构计算原则；

JISB8821：

1976起重机钢结构计算。

以上标准，适当参考。

（3）相关比较：

与GB/T3811-1983标准相比，本标准更实用：

①材料：

规定了结构件什么情况不应采用沸腾钢、选用高强度钢材应参考的关键问题，提出了根据影响脆性破坏的条件来选择钢材质量组别的原则和方法；

②充实了结构构件强度计算的内容，特别是对局部压应力和复合应力计算的几种情况；

③丰富了连接强度计算的内容，特别是细化了对接焊缝与角焊缝的计算和高强度螺栓的计算；

④以全新的“定位精度概念”提出对起重机的刚性要求，特别是将原标准的规定值改为现标准的推荐值。

提出可以由设计本身的需要或使用要求提出起重机的静刚性要求、对起重机的动态刚性一般不做要求、不把起重机满载自振频率作为结构垂直动刚性唯一指标等新的规定；

⑤引入了轴心受压构件截面分类，简化了压弯构件稳定性验算的计算方法；明确了壳体加劲肋的惯性矩计算方法和用（多条）加劲肋分隔的局部区格板的局部压应力及其分布长度的计算公式；

⑥对接构件的工作级别与是否需要引进疲劳校核提出更科学的表述，全面引入了FEM关于结构件应力集中情况等级和构件接头型式的表格，使起重机疲劳校核与国际接轨；

⑦结合20多年制造起重机的新经验，修订了关于起重机结构的构造要求的内容。

6、机械

（1）本章内容：

机构设计计算原则（起升机构、有轨运行机构、回转机构、变幅机构）、起重机的通用机械零件的设计计算（计算内容和方法、计算载荷与载荷情况、强度计算、刚性计算、耐磨及防过热计算、疲劳强度的计算）、起重机特殊零部件的选用计算（滚动轴承、钢丝绳、滑轮和卷筒、车轮与轨道、缓冲器、联轴器、齿轮设计、吊钩、链条）及附录P、Q、R、S、T。

附录P起重机各机构电动机的初选；

附录Q起重机机构电动机容量选择计算中的JC值、CZ值和G值；

附录R电动机的过载校验；

附录S电动机的发热校验；

附录T形状系数

、尺寸系数

、表面情况系数

、腐蚀系数

的确定。

（2）主要采用或参考的标准

ISO4308-1：

2003起重机和起重机械——钢丝绳选择——第1部分：

总则；

GB/T3811-1983起重机设计规范；

FEM1.001-1998欧洲起重机械设计规范，1998年修订版，4.1.1“极限强度核算”、4.1.3“疲劳核算”、4.2.1“滚动轴承选择”、4.2.2“绳索选择”、4.2.3“滑轮、卷筒的选择和绳索固定装置”、4.2.4“轨道轮选择”。

内容采用率达60%以上，适当参考了BS2573/2：

1980起重机设计规范第2部分：

分级、应力计算和机构设计原则。

（3）相关比较：

与GB/T3811-1983标准相比，本标准更具体：

①给出了按不同方法计算和初选电动机功率的规定；

②给出了制动器选择及制动安全系数的规定，支持制动、减速制动、安全制动的设计原则；

③按主要机构给出了起动计算、制动计算、减速器选择、联轴器选择等主要机构设计内容；

④对通用机械零件，规定了用

/

≥0.7的材料时以

为材料的极限应力的新观点；

⑤对通用机械零件的疲劳计算，引入了国际通用的史密斯图、威勒曲线、临界疲劳应力图；

⑥对特殊零部件钢丝绳的选择建立在我国钢丝绳新国标上，选择方法与国际接轨又承袭了我国沿用方法；

⑦对车轮计算，除按线接触疲劳计算外，补充了按点接触疲劳计算及按静强度校验的方法，开辟了设计的新前景；

⑧对滚动轴承、缓冲器、联轴器、吊钩、链条等，都建立在与现有国家标准协调的选用计算上，更具体可操作

7、电气

（1）本章内容：

总则、电源和供电、配电系统、电气保护、电气控制、电气设备的工作环境、电动机选择、电线电缆及其敷设、起重吊具的电气、辅助电气设备及附录U：

附录U导线载流量的校正

（2）主要采用或参考的标准

GB/T3811-1983起重机设计规范；

FEM1.001-1998欧洲起重机设计规范，1998年修订版，第5章电气设备内容采用率50%。

（3）相关比较：

与FEM1.001-1998、GB/T3811-1983等标准相比，更有创新，更为协调：

①参考了FEM1.001-1998标准内容的体系，重新组织标准本章的设计，比原标准GB/T3811-1983有了较大改动，系统性更好，内容有创新；

②新增了电源和供电一节，把GB/T3811-1983“馈电装置”内容提前并作了补充，更符合当今电源供电等技术发展与现状；

③在“配电系统”一节中，集中阐述了对系统的保护，体现了比原标准GB/T3811-1983更重视安全性；

④在“电气控制”一节中，比原标准GB/T3811-1983更全面阐述了对控制元件、控制系统、控制方式和传动控制方案的要求，包含了对