在進行起重機總體設計時，特別是鋼結構設計時，考慮的載荷和工民建鋼結構廠房設計考慮的載荷有很大不同，其特點就是起重機是動態使用的，在考慮載荷時，都要乘乙個係數，現在我把整體設計時最常用的載荷係數簡單得說一下，使對起重機鋼結構設計不了解的人有乙個初步的認識，同時，也請這方面的專家指出不足之處。《規範》中可沒有這麼詳細啊！
一、自重衝擊係數
當貨物突然起公升離地、貨物下降制動、起重機執行通過軌道接縫或運動機構起動、制動時，起重機的的自身重量將產生衝擊和振動。由於這種衝擊和振動，起重機各部分質量會產生附加的加速度，雖然可用計算機計算這種加速度，但計算工作量較大，所以，實際計算時是將自重乘以乙個衝擊係數，以考慮這種附加動載的影響。
按照《起重機設計規範》（gb3811-83），的規定，自重衝擊係數分兩種情況，一是貨物離地或貨物下降制動對自重的衝擊，將起重機自重乘以起公升衝擊係數φ1，二是吊著貨物的起重機執行通過軌道接縫，將起重機自重和起公升載荷均乘以相同的執行衝擊係數φ4，他們都是經驗值。
1、起公升衝擊係數φ1
《規範》規定：0.9≤φ1≤1.1
這個係數的應用分兩種情況：當自重對要計算的元件起增大作用時，取φ1=1.0~1.1，否則取φ1=0.9~1.0。
2、執行衝擊係數φ4
《規範》規定，φ4用下式計算：
φ4=1.10+0.058v√h (注：√h為h開更號）
式中v-----起重機（或小車）的執行速度（m/s)
h----軌道接縫處二軌道面的高度差（mm）
理論表明，當速度較大時（v≤2m/s），衝擊係數並不隨速度增大，只要控制h≤2mm，係數不會大於1.1。
二、起公升載荷動載係數φ2
這是乙個最重要的係數。φ2一般取1≤φ2≤2
當起公升質量突然離地上公升或下降制動時起公升質量將產生附加的加速度，由這個附加加速度引起的慣性力，將對機構和結構產生附加的動應力，我國《規範》規定，將起公升載荷乘以係數φ2予以增大，φ2即為起公升載荷動載係數。
1、φ2的估算值
φ2=1+cv√[1/δg（λ0+yo）]
各符號的意義見《起重機設計規範》（gb3811-83）附錄b
為了檢驗上式的正確性，曾對通用橋式起重機、塔式起重機、門座起重機等做過測定，φ2值與實測值很接近。
2、初步設計階段φ2的估算值
在初步設計階段，上述公式的一些引數未知，φ2如何估算呢？
將上式進行簡化：φ2=1+acv
a=√[1/δg（λ0+yo）]
根據《規範》規定，按照以下公式參考選取：
①φ2=1+0.17v-----做安裝用的、使用輕閒的臂架起重機。
②φ2=1+0.35v------做安裝用的橋式起重機，做一般裝卸和施工用的吊鉤式起重機
③φ2=1+0.70v-----在機加工車間和倉庫用的吊鉤橋式起重機、港口抓斗門座起重機
④φ2=1+1.00v-----抓斗和電磁橋式起重機。
v-----額定起公升速度（m/s)
若φ2＜1.1，取φ2=1.1；若φ2＞2，取φ2=2，此時應採取措施降低離地速度（用電控的方法），使φ2不致太大。
3、φ2值的其他估算方法
以上是《規範》介紹的方法，至於φ2到底多大，也在於參考其他吊車的參考值以及設計者的心得體會，其他方法大家也可以參考，這裡就介紹以下出處，有興趣的可以找資料，也可以找我聯絡。
①《起重機設計手冊》（機械工業出版社）p20
是《規範》未出來之前的常規設計方法
②《起重機設計手冊》（中國鐵道出版社）p13
是iso（8686-1：1989）的設計方法。
三、突然解除安裝衝擊係數φ3
《規範》中是這樣規定的：
當起公升質量部分或全部突然解除安裝時，將對結構產生動態減載作用，減小後的起公升載荷等於突然解除安裝衝擊係數φ3乘以起公升載荷。
φ3=1-(δm/m)*(1+β3）
δm-------起公升載荷突然卸去的那部分重量
m-----起公升質量
β3------對於抓斗起重機或類似起重機取0.5，對於電磁起重機或類似起重機取1.0
從式中看出，在嚴重情況下（即突然卸去全部起公升質量），起重機將受到與起公升質量相等但方向相反的載荷。
φ3的取值範圍-1~1。
使用時應注意：
1、一般的設計中解除安裝的衝擊影響主要在起重機抗傾覆穩定性計算時應用。
2、對部分起公升載荷突然卸除或墜落屬於正常作業的起重機（例如抓斗或電磁起重機，應考慮突然解除安裝對結構的動力作用。
起公升載荷動載係數φ2的推導：
我國《規範》和aisc《規範》規定起公升載荷動載係數φ2 最大為2，即φ2<=2,(視不同情況選取）
假定一物體m,從高h跌落,其衝擊力為：
用機械能守恆定理:
mg( h+ymax) = 0.5*k*ymax here ymax為結構最大變形，k為勁度係數
靜荷載時 mg=ky
聯立求解 ymax=(1+(1+2h/y)^0.5 )*y
衝擊係數為 (1+(1+2h/y)^0.5)
衝擊力為 f=kymax=k*(1+(1+2h/y)^0.5 )*y
f=ky*衝擊係數
f=mg*衝擊係數 = mg*(1+(1+2h/y)^0.5)
衝擊力為重力與衝擊係數的乘積
當h=0(此時與起公升載荷對機構和結構產生的動應力情況相同）
衝擊係數為 (1+(1+2h/y)^0.5)=2
結論:衝擊係數最大為 2
**：一、你的推導沒有錯誤，但你的力學模型和起重機起公升工況的力學模型不一樣。
你的力學模型如附圖1所示，其實就是一靜止物體突然載入到某彈性物體上的衝擊工況，重物g在初始時靜止彈簧k的自由狀態，g掛上彈簧突然鬆手，此時彈簧的最大受力為2mg，即φ2=2，這就是你的公式的由來，注意，是靜止物體。
二、起重機起公升工況要比上述工況複雜的多，而且不是上述工況。
起重機起公升最理想的工況（衝擊最小）如附圖2所示，彈性鋼絲繩以無限小的速度v0緩緩提起，當kδx等於mg時，物體也以v0緩緩離開地面，此時φ2=1（無衝擊），但這種工況效率太低，不現實，也是不可能的，因此，隨著v0的增大，φ2也會增大，肯定會大於2，例如，v0很大，（如10g），而鋼絲繩的剛度也很大，迫使g在短時間內v0達到10g，（如1秒），則g的平均加速度就為10g/1=10g,其受的慣性力就為10mg，即受拉力為10mg，此時，φ2=10。
三、歸根結底，你的模型未考慮重物與彈簧在初始時就存在相對速度（鋼絲繩動而重物不動）。試想，如果k為無窮大，則重物速度從0變到v0的時間為0，此時，φ2為無窮大。
你提的問題相當好，這正好反映了起重機鋼結構的設計和普通鋼結構建築設計的不同原理，但兩者又有許多相通之處，它們都是鋼結構，但乙個動，乙個靜止而已。
四、試驗載荷動載係數φ6
起重機在投入使用使用以前，必須進行超載動態試驗和超載靜態試驗，也就是大家常說的110%動負荷試驗和125%靜負荷試驗。試驗時風速一般不超過8.3m/s，大約是5級風（8.
0~17.9m/s，離地10m高）。
1、動態試驗是起吊額定負荷的110%，且處於起重機最不利位置，按要求完成各種運動和組合運動。此時，雖然是全速上公升或下降，但離地及下降制動均比較謹慎，按照《規範》：
φ6=（1+φ2）/2
2、靜態試驗是加額定載荷的125%，且處於起重機最不利位置，載荷應平穩無衝擊載入。載荷離地100~200mm，懸空時間不得少於10min。《規範》規定，有特殊要求的起重機，其試驗載荷由使用者和製造廠簽定合同予以規定。
起重機試驗詳見《起重機試驗規範和程式》（gb5905-86）
五、彈性振動增大係數φ5和剛性動載係數φ8
這兩個係數是用於傳動機構動載荷計算的。
起重機機構啟動時原動機發出的轉矩要比機構的靜阻轉矩大，增大的轉矩用來加速機構的運動質量。因此機構啟動存在動載荷。
電動機的額定功率pn(kw)、額定轉矩mn(和轉速n（r/min)存在以下關係：
mn=9550*pn/n
零件承受的總載荷為靜力矩和慣性力矩之和
mmax=mj+mg=φ8*mn
考慮到機構傳動系統在起動和制動時產生的扭轉振動，則
mmax=φ5*φ8*mn
剛性動載係數φ8和電動機的驅動特性及計算零件兩側的轉動慣量的比值有關，一般φ8=1.2~2.0。
彈性振動增大係數φ5，對突然起動的機構，取1.5~1.7，對較平穩的機構，取1.1~1.5。
事實上，機構起動和制動時，除傳動機構承受動載荷外，起重機的金屬結構也將承受水平動載荷，因此，也可先將起重機各個質量的慣性力按照剛體動力學的方法計算出，然後再乘以φ5。
六、碰撞緩衝器考慮的彈性振動動載係數φ7
起重機執行軌道的終端設有彈性緩衝器，一般有彈簧和液壓兩種。
一般的碰撞力分析是以剛體動力學的基礎匯出的，實際應考慮碰撞時起重機結構將產生彈性振動。
按照iso/tc-96工作小組擬訂的關於起重機計算載荷的檔案，須將緩衝力乘以動載係數φ7，以考慮彈性振動對緩衝力的影響，並規定：
對於線性彈簧緩衝器：φ7=1.25
對具有不變緩衝力的液壓緩衝器 ：φ7=1.60
在我國規範中規定：φ7=1
我在《起重機設計規範》裡，還真的沒有找到這個係數（或許不常用），在規範裡，只是有緩衝器碰撞時作用在執行機構驅動軸上的力矩計算的經驗公式，還不錯，在《起重機設計手冊》裡，有詳細的計算步驟，我估計，這可能和iso有不同之處，具體得有機會請教專家了。
現在，把起重機設計所用的8個載荷係數φ1~φ8都簡要地講完了，大家可能是一頭霧水---------這幾個係數都知道了，但是起重機鋼結構設計都還考慮哪些載荷呢？是的，這些係數是和載荷密切相關的，它和一般的工業廠房考慮的載荷的確不一樣，下面我就將這些載荷一一列出，因為在上面已經將載荷係數講清了，那麼，下面就直接引用，思路也就很清楚了。
一、自重載荷pg
考慮乘以起公升衝擊係數φ1
二、起公升載荷pq
考慮乘以起公升載荷動載係數φ2。
必要時，考慮乘以突然解除安裝衝擊係數φ3（參見上述φ3係數的解釋）
三、在不平路面執行產生的衝擊載荷
考慮乘以執行衝擊係數φ4，注意：pg和pq分別乘
四、機構起動（制動）產生的水平慣性載荷
1、執行慣性力
ph=φ5*m*a≤pad
m---------執行部分質量
a起制動加速度
pad-------驅動車輪和鋼軌（或地面）粘著力
2、迴轉或變幅運動時的水平慣性力
ph=pq*tgα
鋼絲繩對鉛垂線的偏擺角
五、風載荷pw
pw=c*kh*q*a
c------風力係數，考慮結構體型、尺寸等因素對風壓的影響
kh------風力高度係數
q------計算風壓
a-------起重機或起吊物品垂直於風向的迎風面積。
六、起重機偏斜執行時的水平側向力ps
ps=σr*λ/2
σr------起重機產生側向力一側最大輪壓之和
水平側向力係數，與起重機跨度l和大車輪距b之比有關，
七、坡度載荷
起重機不平時，自重載荷和起公升載荷會產生與坡度方向平行的分力。
沿軌道執行的起重機，若水平誤差不大於0.5%，則不予考慮。
八、特殊載荷
1、溫度載荷：一般不予考慮。如有特殊情況，應根據使用者提供的資料進行專門計算。
2、**載荷：在我國一般不考慮。如有要求，按照使用者提供的**資料計算。
3、安裝載荷：在起重機安裝時，金屬結構或機構承受的載荷為安裝載荷。應校核構件的強度。它取決於吊裝的方法和吊點的位置。同時應註明安裝時允許的風力。
4、運輸載荷：起重機在用鐵路運輸時，在調車編組作業和行駛時，由於車輛振動和車輛間的相互碰撞，以及彎道執行執行時的離心力和風力，作用在起重機結構和機構上的垂直和水平載荷，稱為運輸載荷。
起重機由公路運輸時，由於路面不平，會產生衝擊，應考慮φ4，推薦採用2。
5、碰撞載荷
考慮φ7
6、工藝載荷：是起重機為完成某種特定工藝時產生的載荷，如冶金平爐車間的加料起重機。
7、試驗載荷：考慮φ6
8、船體搖擺載荷：指裝在船上的起重機
9、冰雪載荷：起重機一般不考慮
10、傳動機構的載荷：考慮彈性振動增大係數φ5和剛性動載係數φ8。
（載荷完）
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