金属结构是以金属材料轧制的型钢（如角钢、槽钢、工字钢、钢管等）和钢板作为基本构件，通过焊接、铆接、螺栓连接等方法，按一定的组成规则连接，承受起重机的自重和载荷的钢结构。金属结构的重量约占整机重量的40％到70％，重型起重机可达90％；其成本占整机的30％以上。起重机的金属结构是起重机的重要组成部分，它是整台起重机的骨架，将起重机的机械、电气设备连接组合成一个有机的整体，承受和传递作用在起重机上的各种载荷。

一般来说，起重机的金属结构的故障具有全局性，并在相当程度上决定了整机的工作能力。所以我们重点对起重机金属结构进行安全分析，并主要以门桥式起重机为例，通过对其金属结构（钢结构）的检测，继而对起重机安全状况做出综合评价。

2.3.1检测项目

根据起重机的结构形式和工作状态，其检测项目包括：钢结构的强度和剩余寿命，钢结构的塑性变形和刚度，钢结构的腐蚀测量，钢结构的裂纹检测。

2.3.2钢结构的强度和剩余寿命

利用应变片测量钢结构危险截面在最危险情况下的动态应力幅值，据此可以知道钢结构的应力水平和强度储备。根据应力幅和起重机的工作历程可以算出起重机的剩余使用寿命。

（1）疲劳强度的检测

按照GB3811-83《起重机设计规范》的规定，对A6、A7、A8级的结构件应验算疲劳强度。按照GBJ17-88《钢结构设计规范》的规定，当应力循环次数n等于或大于105次时，应进行疲劳强度计算。

起重机金属结构多数是焊接而成的箱形结构或垳架结构。这些焊接的部位容易产生疲劳破坏。

测得的应力幅应小于容许应力幅：△б≤[△б]

如果是常幅疲劳，其疲劳容许应力幅

[△б]=   (N/mm2)

式中  n——应力循环次数；

C、β——与构件和连接类别有关的参数；

构件和连接件的类别分为8类，角焊缝是应力集中最严重的，属于第8类，是要重点要检测的部位，C=0.41×1012，β=3。

如果是变幅疲劳，可将其转换为等效常幅疲劳，按下式进行计算：

△бe≤[△б]

式中△бe——变幅疲劳的等效应力幅，

    △бe=

  ——以应力循环次数表示结构预期使用寿命；

——预期寿命应力幅水平打到 的应力循环次数。

实际中将起重机的载荷状态分为轻、中、重、特重四种，当为重时，它的名义载荷谱系数KP=0.5。

KP= =0.8

(2)剩余使用寿命的计算

①根据检测得到的△б，可以计算出总的应力循环次数n

 n=

②从机械的履历表，可以查到已经完成的作业吨数T,算出年平均作业吨数 。可以认为一个工作循环出现一次最大应力幅。因此已经完成的应力循环次数n1

n1=T/(0.8Q)

式中  Q——额定起重量。

每年完成的应力循环次数 为

＝ /(0.8Q)

③剩余使用寿命（年数）

y=

式中  k——疲劳计算的安全系数。一般取k为2－2.5。

2.3.3钢结构的塑性变形和刚度

钢结构设计、制造时都有一定的拱翘度，利用水准仪可以测量钢结构主梁在空载和额载时拱翘值，据此可以知道钢结构的塑性变形程度，以及是否安全及安全等级。

根据空载与额载时拱翘度的差值知道钢结构的静刚度，根据额定载荷、额定起升高度时

主梁的自振频率知道钢结构的动刚度，据此可以判断起重机的安全状态。

（1）       主梁的垂直静态刚度

①     跨中静态刚度

用空载上拱值减去跨中重载上拱值即为跨中静挠度，它反映了静刚度。静挠度YL应满足YL≤L/1000。

②     悬臂静态刚度

        当满载小车位于悬臂有效工作位置时，该处由于额定起升载荷和小车自重引起的垂直静挠度YL应不大于LC/350。

（2）       两主梁同截面相对高差

这指的是起重机大车四个支点在一个水平面内空载的条件下的两主梁同截面相对高差。实际上四个支点的高程是不同的。要把大车四个支点的高程，按照杠杆折算到测点处的高程。支点处的读数减去这个高程。同一根梁支座处变化引起整个梁读数新变化。变化后同截面的点在进行比较。以某一梁为基准画成一水平直线，另外一根梁与它的相对高差曲线。我们用两条平行的水平线去包容上述曲线，这两线之间的距离是最大相对高差△H，在一般情况下要求△H≤5mm。

（3）旁弯曲线

在一根梁的两端拉一个与梁平行的钢丝，用钢板尺测出钢丝到主腹板的距离，画出俯视图曲线。对于双梁门式起重机，应把两根梁画在一张图上，以两端的连线作为基准，画出曲线。

旁弯的最大值应小于梁总长的1/3000。

2.3.4钢结构的腐蚀测量

GB6067-85《起重机安全规程》规定“主要受力构件发生腐蚀时，应进行检查和测量。当承载能力降低至原设计承载能力的87％时，如不能修复，应报废。对无计算能力的使用单位，当主要受力构件断面腐蚀打到原厚度的10％时，如不能修复，应报废。”

钢结构腐蚀使承载截面减小，而且由于腐蚀的作用，使钢的应力集中、脆性增大，都会降低钢结构的承载能力。先利用目测，观察起重机的腐蚀范围（大范围腐蚀、局部腐蚀）和腐蚀程度（严重腐蚀、轻度腐蚀、无明显腐蚀）。选定重点检测的部位。

对于重点检测部位，应利用测厚仪，测出钢板的实际厚度，与设计的钢板厚度比较，得出腐蚀后的剩余厚度，据此可以判断起重机的安全状况。

2.3.5钢结构的裂纹检测

钢结构都存在大小不等的裂纹，裂纹的进一步发展可能导致钢结构断裂。

根据经验，用肉眼看不到的裂纹，在一年内不会发展到突然断裂；所以，起重机的裂纹检测可以由专业人员目测完成，对一些重要的构件，可以利用磁力探伤仪，发现裂纹，及时采取维修措施可以防止事故。