起重机金属结构设计的主要目的是,在经济合理的前提下,使所设计的结构在预定的使用期限内,满足各种预期的功能,即具备一定的可靠性。为了达到这个目的,研究一种科学合理的结构设计方法是非常重要的。许用应力法虽已沿用多年,但无论从理论上还是在实际计算中,这种方法都存在一些缺点。极限状态法以可靠性理论和概率论与数理统计为基础,用结构完成其预定功能的概率大小来衡量结构的可靠性,较之许用应力法笼统地用安全系数来衡量结构是否安全更为科学、合理。因此,从许用应力法发展到极限状态法,标志着起重机金属结构设计开始由长期采用的定值法转向概率法,由以经验为基础的定性分析阶段进入以统计数学为基础的定量分析阶段,这是结构设计思想和设计方法上的一个重要演进。 目前,国外已经对极限状态法应用于起重机金属结构设计方面有了一定研究,一些起重机设计规范中已引入了相关的内容,但是我国在这方面的研究起步较晚,现行的起重机设计规范中仍沿用许用应力法,所以有必要对极限状态法进行系统的研究,将这种方法应用于我国的起重机金属结构设计中。 本论文借鉴我国建筑钢结构的极限状态法设计原理及应用,以及国内外的相关标准、规范等,来研究起重机金属结构的极限状态法的理论,包括可靠度的计算方法,载荷与结构抗力的统计分析方法,目标可靠指标的确定方法等,并从理论上与许用应力法进行了对比。还研究了起重机金属结构的极限状态法的实用设计方法,包括载荷分项系数、结构抗力分项系数、结构重要性系数等的确定方法,并以履带起重机桁架臂结构为例,以现有实例为基础,通过极限状态法与许用应力法以及国内外不同规范中极限状态法的计算结果的比较,证明极限状态法确实优于许用应力法,并对许用应力法的计算结果进行了修正,希望可以解决应用许用应力法带来的一些问题,能够对我国起重机设计规范今后的修订和其它机械结构的设计有所帮助和参考,以此提高机械结构的设计质量和可靠性。