ICS53.020.20

J80

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

代替GB/T30024-2013

起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)能力驗(yàn)證

Cranes-Proofofcompetenceofsteelstructures

（ISO20332：2016，IDT）

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

目??次

前言.................................................................................IV

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語、定義、符號和縮略語...........................................................2

4概述...............................................................................6

4.1一般原則.........................................................................6

4.2文件編制.........................................................................6

4.3可選方法.........................................................................7

4.4結(jié)構(gòu)件的材料.....................................................................7

4.5螺栓連接.........................................................................8

4.5.1螺栓材料.......................................................................8

4.5.2概述...........................................................................8

4.5.3剪切和承壓連接.................................................................9

4.5.4夾緊摩擦型（抗滑移）連接.......................................................9

4.5.5受拉連接.......................................................................9

4.6銷軸連接.........................................................................9

4.7焊縫連接.........................................................................9

4.8結(jié)構(gòu)件和連接的能力驗(yàn)證..........................................................10

5靜力強(qiáng)度驗(yàn)證......................................................................10

5.1概述............................................................................10

5.2極限設(shè)計(jì)應(yīng)力和力................................................................10

5.2.1概述..........................................................................10

5.2.2結(jié)構(gòu)件中的極限設(shè)計(jì)應(yīng)力........................................................10

5.2.3螺栓連接的極限設(shè)計(jì)力..........................................................11

5.2.4銷軸連接的極限設(shè)計(jì)力..........................................................17

5.2.5焊縫連接的極限設(shè)計(jì)應(yīng)力........................................................20

5.3驗(yàn)證的實(shí)施......................................................................21

5.3.1結(jié)構(gòu)件的驗(yàn)證..................................................................21

5.3.2螺栓連接的驗(yàn)證................................................................21

5.3.3銷軸連接的驗(yàn)證................................................................22

5.3.4焊縫連接的驗(yàn)證................................................................22

6疲勞強(qiáng)度驗(yàn)證......................................................................22

6.1概述............................................................................22

6.2極限設(shè)計(jì)應(yīng)力....................................................................23

6.2.1特征疲勞強(qiáng)度..................................................................23

I

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

6.2.2焊縫質(zhì)量......................................................................24

6.2.3對疲勞試驗(yàn)的要求..............................................................25

6.3應(yīng)力歷程........................................................................25

6.3.1應(yīng)力歷程的確定................................................................25

6.3.2應(yīng)力循環(huán)發(fā)生的頻率............................................................25

6.3.3應(yīng)力歷程參數(shù)..................................................................26

6.3.4應(yīng)力歷程級別S的確定..........................................................28

6.4驗(yàn)證的實(shí)施......................................................................29

6.5極限設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍的確定..........................................................29

6.5.1適用的方法....................................................................29

6.5.2應(yīng)力歷程參數(shù)的直接使用........................................................29

6.5.3S級別的使用...................................................................29

6.5.4正應(yīng)力和/或剪應(yīng)力聯(lián)合作用.....................................................31

7彈性穩(wěn)定性驗(yàn)證....................................................................31

7.1概述............................................................................31

7.2受壓構(gòu)件的側(cè)向屈曲..............................................................31

7.2.1臨界屈曲載荷..................................................................31

7.2.2極限壓縮設(shè)計(jì)力................................................................32

7.3壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用下的的薄板屈曲..............................................33

7.3.1概述..........................................................................33

7.3.2縱向壓應(yīng)力的極限設(shè)計(jì)應(yīng)力...................................................34

x

7.3.3橫向應(yīng)力的極限設(shè)計(jì)應(yīng)力.....................................................36

y

7.3.4剪應(yīng)力的極限設(shè)計(jì)應(yīng)力..........................................................37

7.4驗(yàn)證的實(shí)施......................................................................38

7.4.1受壓構(gòu)件......................................................................38

7.4.2薄板..........................................................................38

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(shè)計(jì)剪力...........40

Fv,Rd

附錄B（資料性附錄）預(yù)緊螺栓..........................................................41

附錄C（規(guī)范性附錄）設(shè)計(jì)焊縫應(yīng)力和........................................43

w,Sdw,Sd

附錄D（規(guī)范性附錄）斜率常數(shù)m值和特征疲勞強(qiáng)度、.............................47

cc

附錄E（規(guī)范性附錄）極限設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍的計(jì)算值Rd....................................64

附錄F（資料性附錄）應(yīng)力循環(huán)的估算——示例..........................................66

附錄G（資料性附錄）拉伸載荷作用下連接剛度計(jì)算......................................68

參考文獻(xiàn).............................................................................71

II

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)能力驗(yàn)證

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)基于極限狀態(tài)法規(guī)定了對起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行能力驗(yàn)證所確定的一般條件、要求、方法和參數(shù)

值，以與ISO8686中載荷與載荷組合的適用部分協(xié)同使用。

本標(biāo)準(zhǔn)具有通用性，適用于所有類型的起重機(jī)。對于專用特殊的起重機(jī)，可由其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其能力驗(yàn)

證的特定要求。

通過理論驗(yàn)證計(jì)算和/或測試進(jìn)行能力驗(yàn)證，旨在以所建立的強(qiáng)度極限（如屈服極限、疲勞、脆性斷

裂）來避免與結(jié)構(gòu)性能相關(guān)的危險(xiǎn)。

根據(jù)ISO8686-1，能力驗(yàn)證計(jì)算可以采用兩種方法：分項(xiàng)安全系數(shù)的極限狀態(tài)法、整體安全系數(shù)的許

用應(yīng)力法。而ISO20332僅涉及極限狀態(tài)法。

本標(biāo)準(zhǔn)不包括附屬部件（如欄桿、樓梯、走道、司機(jī)室）的能力驗(yàn)證計(jì)算。但需考慮這些附屬部件對

主要結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T3098.17-2000緊固件機(jī)械性能檢查氫脆用預(yù)載荷試驗(yàn)平行支承面法（ISO15330:1999，IDT）

GB/T5267.1-2002緊固件電鍍層（ISO4042:1999，IDT）

GB/T6974.1-2008起重機(jī)術(shù)語第1部分：通用術(shù)語（ISO4306-1：2007，IDT）

GB/T17505-1998鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術(shù)要求(ISO404:1992,IDT)

GB/T19349-2012金屬和其它無機(jī)覆蓋層為減少氫脆危險(xiǎn)的鋼鐵預(yù)處理（ISO9587:2007，IDT）

ISO148-1:2009金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法（Metallicmaterials—Charpy

pendulumimpacttest—Part1:Testmethod）

ISO273:1979緊固件螺栓和螺釘用通孔（Fasteners—Clearanceholesforboltsandscrews）

ISO286-2:2010產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）ISO線性尺寸公差代碼第2部分：標(biāo)準(zhǔn)公差等級和孔、軸

的極限偏差表，及修改件I(2013)（Geometricalproductspecifications(GPS)—ISOcodesystemfortolerances

onlinearsizes—Part2:Tablesofstandardtoleranceclassesandlimitdeviationsforholesandshafts,

correctedbyISO286-2:2010/Cor1:2013

ISO898-1:2013碳鋼和合金鋼制緊固件機(jī)械性能第1部分：具有規(guī)定性能等級的螺栓、螺釘和螺柱粗啞

螺紋和細(xì)齒節(jié)螺紋（Mechanicalpropertiesoffastenersmadeofcarbonsteelandalloysteel—Part1:

Bolts,screwsandstudswithspecifiedpropertyclasses—Coarsethreadandfinepitchthread）

ISO4301-1:2016起重機(jī)分級第1部分：總則（Cranesandliftingappliances—Classification—Part1:

General）

ISO5817-2014焊接鋼、鎳、鈦及其合金的熔化焊接頭(束焊除外)缺陷質(zhì)量等級（Welding—

Fusion-weldedjointsinsteel,nickel,titaniumandtheiralloys(beamweldingexcluded)—Qualitylevelsfor

imperfections）

ISO7452:2013熱軋結(jié)構(gòu)鋼板尺寸和形狀公差（Hot-rolledstructuralsteelplates—Toleranceson

dimensionsandshape）

1

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

ISO7788:1985鋼熱軋鋼板和寬扁鋼板的表面光潔度交貨要求（Steel—Surfacefinishofhot-rolled

platesandwideflats—Deliveryrequirements）

ISO8686.1-2012起重機(jī)載荷與載荷組合的設(shè)計(jì)原則第1部分：總則（Cranes—Designprinciplesfor

loadsandloadcombinations—Part1:General）

ISO8686-2起重機(jī)載荷與載荷組合的設(shè)計(jì)原則第2部分：流動式起重機(jī)（Cranes—Designprinciplesfor

loadsandloadcombinations—Part2:Mobliecranes）

ISO8686-3起重機(jī)載荷與載荷組合的設(shè)計(jì)原則第3部分：塔式起重機(jī)（Cranes—Designprinciplesfor

loadsandloadcombinations—Part2:Mobliecranes）

ISO8686-4起重機(jī)載荷與載荷組合的設(shè)計(jì)原則第4部分：臂架起重機(jī)（Cranes—Designprinciplesfor

loadsandloadcombinations—Part4:Jibcranes）

ISO8686-5起重機(jī)載荷與載荷組合的設(shè)計(jì)原則第5部分：橋式和門式起重機(jī)（Cranes—Design

principlesforloadsandloadcombinations—Part5:Overheadtravellingandportalbridgecranes）

ISO9013：2002熱切割熱切割分類產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量公差（Thermalcutting--Classificationof

thermalcuts—Geometricalproductspecificationandqualitytolerances）

ISO12100機(jī)械安全設(shè)計(jì)通則風(fēng)險(xiǎn)評估與風(fēng)險(xiǎn)減小（Safetyofmachinery—Basicconcepts,general

principlesfordesign—Riskassessmentandriskreduction）

ISO17659：2002焊接圖示焊接接頭的多語種術(shù)語（Welding—Multilingualtermsforweldedjointswith

illustrations）

3術(shù)語、定義、符號和縮略語

GB/T6974.1-2008中第8章、ISO12100和ISO17659中界定的以及下列術(shù)語、定義、符號和縮略語（見

表1）適用于本文件。

3.1

鋼材等級gradeofsteel

通過鋼材強(qiáng)度（通常用屈服應(yīng)力，有時也用極限強(qiáng)度）評價(jià)。

fyfu

3.2

鋼材質(zhì)量qualityofsteel

通過鋼材相應(yīng)試驗(yàn)溫度下的沖擊韌性評價(jià)。

表1本標(biāo)準(zhǔn)所用的主要符號和縮略語

符號含義

A橫截面面積

Aeq計(jì)算的等效面積

螺栓或銷軸孔處的凈截面面積

An

螺栓根部面積

Ar

螺紋公稱應(yīng)力截面積

As

a幾何尺寸

焊縫熔融的幾何尺寸

ahi

有效焊縫厚度

ar

2

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

b幾何尺寸

c幾何尺寸

DA圓柱體有效承載直徑

銷軸內(nèi)徑

Di

銷軸外徑

Do

d（螺栓/銷軸）直徑

孔的直徑

dh

dw螺栓頭部接觸區(qū)的直徑

do孔的直徑

E彈性模量

，邊界距離

e1e2

F力

Fb螺栓上的拉力

Fb,Rd極限設(shè)計(jì)承壓力

，

Fb,SdFbi,Sd設(shè)計(jì)承壓力

附加力

?Fb

由于外部拉力引起連接中壓力的減少量

Fcr

極限設(shè)計(jì)拉力

Fcs，Rd

極限力

Fd

（螺栓連接上的）外力

Fe，t

特征值（力）

Fk

螺栓預(yù)緊力

Fp

設(shè)計(jì)預(yù)緊力

Fp，d

極限設(shè)計(jì)力

FRd

構(gòu)件的設(shè)計(jì)力

FSd

每個螺栓和每個摩擦面的極限設(shè)計(jì)滑移力

Fs，Rd

，每個螺栓的極限設(shè)計(jì)拉力

Ft1，RdFt2，Rd

每個螺栓的外部拉力

Ft，Sd

每個螺栓銷軸和每個剪切面的極限設(shè)計(jì)剪力

Fv，Rd/

每個螺栓銷軸和每個剪切面的設(shè)計(jì)剪力

Fv，Sd/

法向力剪力

Fσ，τ/

f板的面外缺陷

Fb,Rd,x極限設(shè)計(jì)壓縮縱向應(yīng)力

Fb,Rd,y極限設(shè)計(jì)壓縮橫向應(yīng)力

Fb,Rd,極限設(shè)計(jì)屈曲剪應(yīng)力

極限應(yīng)力

fd

特征值（應(yīng)力）

fk

極限設(shè)計(jì)應(yīng)力

fRd

被連接件的極限強(qiáng)度

fu

螺栓的極限強(qiáng)度

fub

焊縫的極限強(qiáng)度

fuw

fw,Rd極限設(shè)計(jì)焊縫應(yīng)力

fy被連接件的屈服應(yīng)力或0.2%殘余變形的屈服強(qiáng)度

3

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

表1（續(xù)）

符號含義

fyb螺栓的屈服應(yīng)力

fyk結(jié)構(gòu)件的屈服應(yīng)力（最小值）

fyp銷軸的屈服應(yīng)力

h工件的厚度

焊縫與載荷作用接觸區(qū)域之間的距離

hd

I慣性矩

螺栓的剛度（斜率）

Kb

被連接件的剛度（斜率）

Kc

基于所考慮結(jié)構(gòu)細(xì)部的的應(yīng)力譜系數(shù)

kmm

k*具體的應(yīng)力譜比例系數(shù)

Kx,K板的屈曲系數(shù)

L壓縮構(gòu)件的長度

有效夾緊長度

lk

板缺陷的測量長度

lm

lr有效焊縫長度

lw焊縫長度

l1無螺紋處的有效長度

l2有螺紋處的有效長度

極限設(shè)計(jì)彎矩

MRd

設(shè)計(jì)彎矩

MSd

mlogσ/logN曲線的斜率常數(shù)

由和表示應(yīng)力循環(huán)時，因疲勞導(dǎo)致失效時的應(yīng)力循環(huán)數(shù)

Na,im,j

壓縮力

Nc

壓縮構(gòu)件的臨界屈曲載荷

Nk

極限設(shè)計(jì)壓縮力

NRd

設(shè)計(jì)壓縮力

NSd

參考點(diǎn)的循環(huán)次數(shù)

Nref

Nt事件的總次數(shù)

NC缺口效應(yīng)級別

NDT無損檢測

ni在應(yīng)力范圍i內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

n承受相同載荷的螺栓數(shù)量

Ps可靠性概率

p1，p2螺栓中心距

Q剪力

沖擊韌性參數(shù)

qi

設(shè)計(jì)抗力

Rd

r車輪半徑

S應(yīng)力歷程參數(shù)級別，s

設(shè)計(jì)應(yīng)力或力

Sd

4

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

表1（續(xù)）

符號含義

應(yīng)力歷程參數(shù)

sm

T溫度

TIG鎢極惰性氣體保護(hù)焊

t厚度

U工作循環(huán)等級

u形狀系數(shù)

v直徑比

彈性截面模量

Wel

承壓連接特征系數(shù)

極限焊縫應(yīng)力系數(shù)

w

疲勞強(qiáng)度具體抗力系數(shù)

mf

一般抗力系數(shù)

m

p分項(xiàng)安全系數(shù)

總的抗力系數(shù)

R

螺栓的總抗力系數(shù)

Rb

受拉狀態(tài)下有孔截面處的總抗力系數(shù)

Rc

結(jié)構(gòu)件的總抗力系數(shù)

Rm

Rp銷軸的總抗力系數(shù)

防滑連接的總抗力系數(shù)

Rs

具體抗力系數(shù)

s

螺栓連接的具體抗力系數(shù)

sb

結(jié)構(gòu)件的具體抗力系數(shù)

sm

sp銷軸連接的具體抗力系數(shù)

夾緊摩擦型連接的具體抗力系數(shù)

ss

受拉狀態(tài)下有孔截面處的具體抗力系數(shù)

st

附加伸長

t

p預(yù)緊伸長

斜拉構(gòu)件的傾斜

i

離散角

焊縫方向接觸區(qū)的寬度

滑動摩擦系數(shù)

應(yīng)力范圍發(fā)生的相對總次數(shù)

直徑比

D

各應(yīng)力的表達(dá)

應(yīng)力范圍

應(yīng)力范圍i

i

?最大應(yīng)力范圍

應(yīng)力范圍的下極限值

b

5

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

表1（續(xù)）

符號含義

特征疲勞強(qiáng)度（正應(yīng)力）

c

e板屈曲的參考應(yīng)力

為單一參數(shù)應(yīng)力循環(huán)分級而選擇的恒定平均應(yīng)力

m

極限設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍（正應(yīng)力）

Rd

*

Rd,1對于k=1的極限設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍

設(shè)計(jì)應(yīng)力（正應(yīng)力）

Sd

設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍（正應(yīng)力）

Sd

Sd,x設(shè)計(jì)壓縮縱向應(yīng)力

Sd,y設(shè)計(jì)壓縮橫向應(yīng)力

應(yīng)力范圍的上極限值

u

w,Sd設(shè)計(jì)焊縫應(yīng)力（正應(yīng)力）

x,y正應(yīng)力在x，y方向的分量

最大應(yīng)力幅度

?a

min,max應(yīng)力極限值

剪應(yīng)力

特征疲勞強(qiáng)度（剪應(yīng)力）

c

設(shè)計(jì)應(yīng)力（剪應(yīng)力）

Sd

設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍（剪應(yīng)力）

Sd

極限設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍（剪應(yīng)力）

Rd

w,Sd設(shè)計(jì)焊縫應(yīng)力（剪應(yīng)力）

動載系數(shù)

i

板的應(yīng)力比

4概述

4.1一般原則

應(yīng)對在載荷或重復(fù)載荷循環(huán)作用下可能失效、斷裂或變形而影響起重機(jī)功能的構(gòu)件、桿件以及細(xì)部進(jìn)

行能力驗(yàn)證計(jì)算。

注：為獲取適用于各種類型起重機(jī)驗(yàn)證計(jì)算的更多信息，請參考ISO8686。并非所有的計(jì)算都適用于每類起重機(jī)。

4.2文件編制

能力驗(yàn)證文件應(yīng)包括：

——設(shè)計(jì)假定，包括計(jì)算模型；

——適用的載荷與載荷組合；

——材料性能；

——根據(jù)ISO5817確定焊縫質(zhì)量等級；

——連接件的性能；

——相關(guān)極限狀態(tài)；

——能力驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果及適用性測試。

6

GB/T30024—XXXX/ISO20332:2016

4.3可選方法

除采用計(jì)算的方法進(jìn)行能力驗(yàn)證外，也可通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證，或由二者協(xié)同驗(yàn)證。試驗(yàn)過程中

的載荷大小和分布應(yīng)符合相關(guān)極限狀態(tài)下的設(shè)計(jì)載荷與載荷組合。

此外，對于先進(jìn)的和公認(rèn)的理論或試驗(yàn)方法，只要符合本標(biāo)準(zhǔn)的原則，通常可以使用。

4.4結(jié)構(gòu)件的材料

推薦采用符合如下國際標(biāo)準(zhǔn)的鋼材：

——ISO630[1]；

——ISO6930-1[6]；

——ISO4950[2]；

——ISO4951-1，ISO4951-2和ISO4951-3，[3],[4],[5]。

在使用其他鋼材的場合，應(yīng)已知其極限強(qiáng)度和屈服應(yīng)力的具體值。而鋼材的力學(xué)性能和化學(xué)成

fufy

分應(yīng)根據(jù)GB/T17505確定。此外應(yīng)滿足下列條件：

——當(dāng)fu/fy1.05時，設(shè)計(jì)值fyfu/1.05；

——斷面面積A7%的伸長量的計(jì)算長度L05.65S0（S0為初始截面面積）

——應(yīng)詳細(xì)給出材料的焊接性或非焊接性，并且，對于焊接材料，需進(jìn)行焊接性證明。

——用于冷成型的材料，應(yīng)給出相關(guān)參數(shù)。

板厚的負(fù)公差等于或大于ISO7452:2013級別A的規(guī)定值時，能力驗(yàn)證采用板厚的標(biāo)準(zhǔn)值。否則應(yīng)采用

板厚的實(shí)際最小值。

當(dāng)驗(yàn)證用于受拉構(gòu)件的鋼材質(zhì)量和等級（參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）時，應(yīng)考慮沖擊韌性參數(shù)的綜合影響。表

qi

給出不同影響因素下的值。表給出了依據(jù)∑確定的所需沖擊能量和試驗(yàn)溫度，而這些應(yīng)當(dāng)由鋼材制

2qi3qi

造商根據(jù)ISO148-1確定。

表2沖擊韌性參數(shù)

qi

序號影響因素

qi

0≤T0

-10≤T＜01

-20≤T＜-102

1工作環(huán)境溫度T（°C）

-30≤T＜-203

-40≤T＜-304

-50≤T＜?406

≤300

fy0

300＜≤460

fy1

屈服應(yīng)力（2）460＜≤700

2fyN/mmfy2

700＜≤1000

fy3

1000＜≤1300

fy4

t≤100

材料厚度t（mm）

310＜t≤20