ICS 53.020.20 CCS J 80
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T41680—2022
起重机 抗震设计通则 Cranes--Principles for seismically resistant design
(ISO11031:2016,MOD)
2022-10-12发布
2022-10-12实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T41680—2022
目 次
前言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义、符号 4抗震设计方法 5采用地震系数修正法进行抗震设计
1
5.1总则 5.2水平地震设计系数(K)的计算 5.3 竖向地震设计系数(Kv)的计算…. 5.4地震设计载荷的计算 6基于最大反应谱法的抗震设计 6.1 通则 6.2 总地震反应(TSR)的计算过程 7地震和非地震作用的组合 7.1总则 7.2 静强度验证：载荷组合符合ISO8686-1 7.3 静强度验证：基于SRSS方法的载荷组合 7.4 整体稳定性验证 7.5起重机结构能力验证附录A（资料性）抗震设计流程图附录B（资料性） 关于最大反应谱法的信息附录C（资料性） 时程分析法与不同抗震设计方法比较附录D（资料性） 基本加速度与麦式震级、里氏震级之间的关系附录E（资料性） 竖向地震烈度参考文献
.
.
10 10 11
12 13 15 17 18 19 GB/T 41680—2022
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用ISO11031：2016《起重机抗震设计通则》。 本文件与ISO11031：2016相比做了下述结构调整 —增加了“术语和定义、符号”一章，将原第3章“符号”调整为3.2；一附录B~附录E对应ISO11031:2016中的附录C～附录F。 本文件做了下列编辑性改动：
将资料性引用的ISO4301-1和ISO4306（所有部分）调整至参考文献；根据GB/T1.1一2020，在第4章增加了附录B的提及，在5.2.1增加了附录D的提及；根据ISO20332：2016的5.2.1，将7.5中一般抗力系数（㎡）的取值由1.0更改为1.1；
-
删除了ISO11031：2016中的附录B（资料性）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国起重机械标准化技术委员会（SAC/TC227)归口。 本文件起草单位：太原科技大学、北京起重运输机械设计研究院有限公司、北京起重运输机械设计
研究院有限公司河南分院、北京科正平工程技术检测研究院有限公司、太原重工股份有限公司、河南卫华重型机械股份有限公司、河南省矿山起重机有限公司、微特技术有限公司、青岛市黄岛区市场监督管理综合保障中心、法兰泰克重工股份有限公司、新乡市起重设备厂有限责任公司、青岛海西重机有限责任公司、宁夏天地奔牛银起设备有限公司、江西起重机械总厂有限公司。
本文件主要起草人：杨明亮、林夫奎、韩婧、张培、韩刚、李军、聂福全、李永亮、郑沛、施昌平、杨兆荣、 袁秀峰、李翔、杨刚、姚天富、朱。
I GB/T 41680—2022
起重机 抗震设计通则
1范围
本文件规定了起重机抗震设计的通用方法，适用于ISO8686（所有部分）定义的地震载荷的计算、 ISO20332定义的金属结构能力验证和ISO4306（所有部分）定义的机械部件和结构的计算。
本文件评估经受地震激励下的起重机动态反应行为一起重机动态特性及其支承结构的函数。本评估不仅考虑了地上工作的起重机位于区域和局部条件下的动态效应，同时，也考虑起重机的工作状态和地震对起重机造成的危害。
本文件仅适用于应力在ISO20332规定的弹性范围内的正常使用极限状态（SLS)。 本文件不适用于包括塑性变形在内的能力验证。若起重机供应商和用户之间有协议允许时，可参
考其他相关标准或文献。
2规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO8686（所有部分） 起重机载荷与载荷组合的设计原则（Cranes一Designprinciplesforloads and load combinations)
注：GB/T22437(所有部分）起重机载荷与载荷组合的设计原则[ISO8686（所有部分)］ ISO20332起重机金属结构能力验证(CranesProofofcompetenceofsteelstructures) 注：GB/T30024—2020 起重机金属结构能力验证（ISO20332：2016，IDT）
3术语和定义、符号
3.1 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。 3.2符号
下列符号适用于本文件。 主要符号见表1。
表1主要符号
符号 Abs A C FH
含义规准化基本加速度规准化地面加速度竖向影响系数水平地震设计力
1 GB/T41680—2022
表1主要符号(续）
符号 Fv FRH、FRv feon fre KH Kv
含义竖向地震设计力
作用在起升载荷上的地震力（水平和竖向）
转换系数重现系数
水平地震设计系数竖向地震设计系数地基放大系数加速度反应系数
β2 β3 βi 7= ? to
基本加速度反应系数；阻尼系数为0.025的起重机的β值，见图2
高危险度系数阻尼修正系数反应放大系数
阻尼比
抗震设计方法
4
地震反应分析方法主要有三种：
地震系数修正法；最大反应谱法；时程分析法。
-
在地震系数修正法中，采用地震系数和起重机质量的乘积来模拟准静态地震力的作用。该地震系数综合考虑了三个主要正交方向上（一个竖向和二个水平)的起重机位置、地震特征、起重机的基本动态特性（例如自振频率/周期和阻尼特征）。
该方法简单易行（见第5章），是本文件的基础。它的计算过程是作为设计迭代过程的一部分执行的，该过程见附录A的流程图。
最大反应谱法（见第6章和附录B）是另外一种地震反应分析方法，应用于以下场合：
需要更精确的起重机地震反应，采用地震系数修正法已无法满足要求；在经济上可接受大量计算资源的需求。
最大反应谱法仅应用于线性系统和存在非线性但非线性可以忽略的系统。 在最大反应谱法中，首先计算出起重机的自振频率、周期和相关振型，然后利用最大反应加速度及
所计算的起重机的振型、频率和质量分布等条件，对起重机结构的选定振动模态进行地震力和起重机反应计算。最大反应加速度从最大反应谱中选择，它考虑了起重机所处位置的地震特征和起重机结构阻尼特征。
时程分析法是地震反应分析的第三种可用方法。应用于以下条件：
可接受起重机的精确地震反应（见附录C)；如果存在非线性（由于材料特性如塑性变形、应力，或动态非线性如间隙、摩擦、车轮脱离轨道或绳索松弛等），需要考虑；
2 GB/T41680—2022
可接受高成本计算需求。 在时程分析法中，地震反应的计算是通过数值分步积分法即时求解起重机结构的运动方程和相应
的地面激励，并选取起重机工作场地的地震条件。
5采用地震系数修正法进行抗震设计
5.1总则
在这种方法中，作用于起重机上的地震力和加速度是用水平和竖向地震设计系数（K和Kv）来计算的。对于高风险起重机，给定一个高危险度系数（），该高危险度系数比单位值大，具体数值见第 7章。 5.2水平地震设计系数(K)的计算 5.2.1通则
水平地震设计系数(K）的计算公式见公式(1)：
K=AgXβ2XβXfeon=AXβXfon
..(1)
式中： Abg 规准化基本加速度（见5.2.2）： A— 一规准化地面加速度； β2—地基放大系数（见5.2.3)； β:—加速度反应系数(见5.2.4)； fcon 转换系数，当转换系数on=0.16时，相当于475年的回归期（见5.2.2）转换为抗震起重
机正常使用极限状态（SLS)工作72年。
除非另有规定，规准化加速度（Ab和A）的方向是任意的。此时，加速度应施加到能产生最大影响的方向。
附录D给出了基本加速度与麦式震级、里氏震级之间的关系。 5.2.2 确定规准化基本加速度（A）
规准化基本加速度（Ab），按公式（2)计算：
Abg=ag/gXfree
..(2)
式中： ag- 最大水平基本加速度，单位为米每二次方秒（m/s"）； g
重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s"）；
frec——重现系数，取决于递归区间R；设计起重机时通常选择设计地震，该地震可在100年～
475年间重现（R=100～475）。
当R=475时，fre=1.0，这是默认值；当R=100时，fre=0.5，仅用于在不同地点临时使用的起重机。 对于不同国家需要考虑区域地震损坏的历程和区域地震活动性。 通常，加速度（A和A）是基于475年的重现期（free=1.0）。 注：475年是可利用的地震数据中为大多数人所接受的重现期。
5.2.3确定地基放大系数(β2）
地基放大系数表示土壤表面对地震激励的烈度和频率的影响。这种影响的原理如图1所示。
3 GB/T41680—2022
0
10
2
标引序号说明：
地震对地表的影响（记录地震图），在本文件中用A表示； -岩石；软至中等硬度地面；坚硬地面； -规准化基本加速度（Ag）（与地震基岩有关）。
1- 2- 3-
L.
5
图1地基放大系数(β2）图示
表2给出了以函数s,30来进行划分的地基分类，Us,30表示30m土层表面的平均剪切波速。起重机所在工作位置的地基所对应的地基放大系数(β2)应符合表2的规定。
表2 确定β2的值
横波速度(a.）
地基
β2 1.0 1.4 1.6 2.0
类别 0
m/s .30>800 360<.3≤800 180<.3≤360 30≤180
岩石坚硬地面，由坚硬的沙土地层组成，覆岩类型为稳定的砂、砾石沉积，或硬粘土中等硬度地面，不包括第1类和第3类软至中等硬度地面，由冲积土层或淤泥质土层组成，其特征为约30m或更多的软到中等硬度粘土
I
2
3
5.2.4 确定加速度反应系数（β3） 5.2.4.1 通则
加速度反应系数(β3）的值，应根据以下方面确定：
在适当的情况下考虑起重机支撑结构的动态特性；在所考方向上，起重机最重要的频率和周期；相同振型的阻尼比；起重机所在位置的地基类别。 GB/T 41680—2022
起重机最重要的振型是从自振周期和频率中选择的，该自振周期和频率可由公认的方法测量或计
算确定。
β3按公式(3)计算：
B=
(3)
式中： β:———基本加速度反应系数（见5.2.4.2)； n- 阻尼修正系数（见5.2.4.3）； ——反应放大系数（见5.2.4.4)。
5.2.4.2基本加速度反应系数(β;）
β是阻尼比为0.025的起重机结构的基本加速度反应系数。 其值是通过与起重机自振频率/周期及起重机所在地基类别相关的函数而获得，如图2所示。
Y 10
3.75
3.25
.
2.25/T
3.25/
1.25/T
0. 1
0. 333 0.643 1
0. 033
10XI
0. 1
L
LI
3020
10
0. 5 0.30.2 0.1X2
5
3 2
1
1.555
标引序号说明： 1
地基类别0和1；地基类别2；地基类别3：
2 3
X1 表示起重机结构的自振周期（T。）的轴，单位为秒(s)； X2- 表示起重机结构的自振频率（f。）的轴，单位为赫兹（Hz)；
表示基本加速度反应系数(β:）的轴。 图2系数β：（关于起重机自振周期/频率和起重机所在位置的地基类别的函数）
Y
5.2.4.3 3阻尼修正系数（m）
公式(3)中的阻尼修正系数（n)应根据起重机结构阻尼比（r)的值来定义，如表3所示。
5