Page 15 - 电力与能源2021年第三期

第 42 卷第 3 期 电力与能源
2021 年 6 月 2 7
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DOI : 10.11973 / dl y n y 202103003

直接分析法在钢结构变电站结构设计中的应用

王固萍 , 陈 轩 , 李宾皑 1
2
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( 1. 国网上海市电力公司, 上海 200120 ; 2. 上海电力设计院有限公司, 上海 200025 )

摘 要: 美标、 欧标和我国新版钢结构标准都引入了直接分析法, 以二阶分析方法为主考虑结构几何非线性
和材料非线性以及初始缺陷的直接分析法, 逐步成为各国主要采用的钢结构分析设计方法。直接分析法与
一阶弹性分析法和二阶弹性分析法最大区别在于, 它既考虑了变形对于内力的影响( 不同于一阶分析), 又考
虑了结构和构件缺陷对于结构内力的影响。弹性直接分析法的计算结果介于二者之间, 比一阶弹性分析法
更加接近真实情况, 比二阶弹性分析法更节省材料, 因此在实际工程中具有良好的实用意义。
关键词: 直接分析法; 二阶分析法; 初始缺陷; 钢结构变电站
作者简介: 王固萍( 1962- ), 硕士, 高级工程师, 主要从事电力工程建设管理工作。
中图分类号: TM63 ; TP242 文献标志码: A 文章编号: 2095-1256 ( 2021 ) 03-0277-04
A pp licationofDirectAnal y sisMethodinStructuralDesi g nofSteelStructureSubstation

1 , 2 1
WANGGu p in g CHEN Xuan , LIBin ’ ai
( 1.StateGridShan g haiMunici p alElectricPowerCom p an y , Shan g hai200120 , China ;
2.Shan g haiElectricPowerDesi g nInstituteCo. , Ltd. , Shan g hai200025 , China )

Abstract : Americanstandard , Euro p eanstandardandthenew steelstructurestandardofChinaallhave
introduceddirectanal y sismethod , whichmainl yusesthesecond-orderanal y sismethod , andalsotakesintoac-
countthe g eometricalnonlinearit y ofthestructureandthematerialnonlinearit y aswellastheinitialdefect , and
g raduall ybecomesthemainsteelstructureanal y sisanddesi g nmethodado p tedb yvariouscountries.Thebi g -
g estdifferencebetweenthedirectanal y sismethodandthefirst-orderelasticanal y sismethodandthesecond-or-
derelasticanal y sismethodisthatitnotonl y considerstheinfluenceofdeformationontheinternalforce ( dif-
ferentfromthefirst-orderanal y sis ), butalsoconsiderstheinfluenceofstructureandcom p onentdefectsonthe
internalforceofthestructure.Theresultsofthedirectelasticanal y sismethodareinthemiddleofthetwo ,
whichisclosertotherealsituationthanthefirst-orderelasticanal y sismethod , andsavesmorematerialsthan
thesecond-orderelasticanal y sismethod.Therefore , ithas g oodp racticalsi g nificanceinp racticalen g ineerin g .
Ke ywords : directanal y sismethod , secondorderanal y sismethod , initialdefect , steelstructuresubstation

自从新版钢结构标准 GB50017 — 2017 《 钢结 的材料是完全弹性的, 由于所有的构件都存在一
构设计规范》 发布( 2018 年 7 月 1 日起正式实施) 定的初始缺陷, 在轴向压力下, 大长细比构件不会
之后, 提出了新的设计概念“ 直接分析设计方法” 出现受压强度破坏情况, 而是出现屈曲。理想压
( 简称直接分析法)。直接分析法在新版标准中给 杆的屈曲有 3 种形态: 弯曲屈曲、 扭转屈曲和弯扭
出的定义是: 直接考虑对结构稳定性和强度性能 屈曲。数学家欧拉( L.Euler ) 在 1744 年提出了著
有显著影响的初始几何缺陷、 残余应力、 材料非线 名的欧拉屈曲荷载公式, 这一公式一直沿用至今,
性和节点连接刚度等因素, 以整个结构体系为对 并且是当下最流行的钢结构设计方法, 是计算长
象进行二阶非线性分析的设计方法 [ 1-3 ] 。 度系数法的理论基础。计算 长度系数法 ( Effec-
钢结构设计的核心是需要考虑稳定性, 由于 tiveLen g thMethod , 简称 ELM ) 自1961 年开始,
钢材本身强度高, 因此将其用于建筑结构构件时, 就出现在美国钢结构协会( AISC ) 规范中, 并在我
构件截面可以相对较为薄柔, 这就导致了钢结构 国旧版钢结构规范中沿用至今, 目前仍是我国最
中存在大量的大长细比构件。最初工程师考虑钢 流行的钢结构设计方法。
结构稳定性, 是基于线弹性分析方法, 即假定钢材 结构的稳定承载力除与初始缺陷及残余应力