随着结构设计方法的发展，继续采用单一安全系数的许用应力法已不能满足我国起重机的设计要求，它是将影响结构安全的各种随机变量看成定值，这与实际情况并不相符。为此，国内外相关规范提出了以可靠度理论为基础的极限状态设计方法，认为载荷、几何尺寸参数、材料性能等随机变量均服从某种概率分布，实践证明这更加符合起重机实际情况。本文以QTZ4508型塔机为研究对象，对塔式起重机金属结构的强度极限状态设计方法进行了较为系统的研究，论文主要内容如下:　　(1)简要介绍了塔机金属结构设计方法:许用应力法和极限状态法，分析对比了两种方法的优劣点。归纳总结了我国极限状态设计标准的3个层次体系。　　(2)提出了基于可靠度理论的塔机极限状态设计思想，定义了塔机极限状态。分析对比了结构可靠指标计算方法的优缺点，对随机变量服从不同分布时的可靠指标计算公式进行了推导。　　(3)参考我国建筑钢结构极限状态设计方法，确定自重载荷、起升载荷和风载荷的概率分布模型及其统计参数。通过查阅大量文献资料，分析了影响结构抗力的主要因素，确定Q235钢材静强度和疲劳强度的概率分布模型及其统计参数。　　(4)运用ANSYS软件建立QTZ4508型塔机有限元模型，分别采用许用应力法和极限状态法对塔机进行静力学分析，说明极限状态法在强度校核方面的优越性，同时根据静力学分析结果确定了塔机疲劳危险点。再对塔机进行瞬态分析，得到疲劳危险点1536单元的应力-时间历程，采用疲劳分析软件ncode中的雨流计数功能对应力-时间历程进行处理，得到应力幅值和循环次数，由应力幅值和循环次数的统计结果假定应力幅服从对数分布，经K-S法检验，验证应力幅服从对数分布。　　(5)采用“校准法”确定结构目标可靠指标，运用验算点法求解塔机金属结构构件的静强度可靠指标，通过MATLAB软件编制程序计算静强度可靠指标。运用应力-强度干涉法计算疲劳可靠指标。根据计算得到的可靠指标给出QTZ4508型塔机静强度和疲劳强度目标可靠指标的建议值。　　(6)对极限状态设计表达式中的分项系数进行了论述，选用验算点法计算静强度极限状态设计表达式中的分项系数，通过MATLAB软件编制程序计算载荷分项系数和抗力分项系数。选用一般分离法，计算疲劳强度的载荷分项系数和抗力分项系数。根据计算得到的分项系数，建立QTZ4508型塔机极限状态设计表达式。