【规范解读】光伏支架檩条欧标验算的两种方法
方法一常被称为长度系数法/稳定系数法；方法二常被称为直接分析法/高级分析法。
虽然方法一在分析模型中没有缺陷、扭矩、7自由度、双力矩等因素，但是在构件验算时，这些因素都包含在了稳定系数的求解中。操作少，但适用范围有限。
方法二虽然没有验算构件稳定性，但是构件横向扭转失稳的因素都在分析模型中考虑了。操作多，但通用。
对于本案例，坡度较小时，弱轴弯矩忽略后可采用方法一。如果坡度大，弱轴弯矩不能忽略甚至还考虑偏心扭矩只能采用方法二。
本案例中坡度7度，方法一比方法二的应力比大2%，略微保守。若坡度较大，弱轴弯矩不可忽略，应力比差异会不同。
一、檩条验算报错
使用RFEM6 软件按照欧标进行光伏支架设计时，经常会遇到檩条验算报错，如下：
原因分析：
EN1993-1-1中双向受弯稳定验算时，会执行条文6.3.3双向压弯构件公式，而该公式的应用前提为截面为双轴对称截面。
1-受力分析：
受力图可见，强轴弯矩3.91kn*m，弱轴有一个不是很大的弯矩0.012kn*m。强轴弯矩为弱轴的326倍。
二、解决方法1：忽略弱轴弯矩
上面内力分析可见，强轴弯矩是弱轴的326倍。是否可以忽略弱轴弯矩，按照单向受弯验算稳定呢？
怎么实现呢？答案是可以的！
软件默认只要各个内力成分大小大于千分之一的截面塑性承载力，就会自动考虑其内力。我们将弱轴弯矩阈值调到5%(一般工程允许误差)。
1.验算结果
：
屈曲模态为风吸组合工况下翼缘受压产生的横向扭转屈曲模态：
该杆件集横向扭转屈曲验算时的边界条件如下：
横梁限制其弱轴平动和转动；组件节点限制上翼缘弱轴平动；拉条限制下翼缘弱轴平动。
三、解决方法2：直接分析法
如前面构件验算报错时的建议所示：对于非双轴对称截面，可使用二阶分析（并考虑7自由度）并添加初始弯曲缺陷进行计算。其实就是受弯构件的直接分析法。
EN1993-1-1条文5.2.2(7)a规定：
如果分析模型中考虑了导致构件失稳的因素：二阶效应和构件缺陷，那么无需再进行构件稳定验算（厦门简称直接分析法）。
那么缺陷怎么模拟呢？
弱轴方向添加构件初始弯曲缺陷，大小为表格5.1的0.5倍即可，而且只需要添加该弯曲缺陷，不需要扭转缺陷（
因为考虑7自由度、二阶效应、弱轴弯曲缺陷时，构件自然会产生扭转，注意上面三者缺一不可
）。
由截面信息可知，绕弱轴为b类截面。缺陷取值1/500。
步骤1：添加缺陷
步骤2：激活7自由度，定义杆件集
只有定义了杆件集，杆件与杆件之间的翘曲自由度才是连续的。默认杆件与杆件之间翘曲不连续，双力矩在端点处为零。
步骤3：所有组合考虑缺陷和二阶效应
由于开口截面在添加弱轴缺陷后，荷载作用下会产生较大变形。采用二阶分析不容易收敛，这里采用大变形分析。
步骤4：设置拉条撑杆偏心
默认情况下 撑杆作用在檩条形心，大变形分析时，不能考虑其抗扭刚度贡献，结构扭转变形时有些组合会不收敛。如果模型计算不收敛，可以再给组件连接点添加节点扭转约束。前面按照公式进行杆件横向扭转屈曲验算时也考虑了拉条撑杆和组件连接点的抗扭作用，这里也考虑上，在边界上达到统一。
步骤5：取消构件稳定验算并修改分项系数
验算结果
考虑强轴弯矩/弱轴弯矩/双力矩，应力比0.833：
上面验算过程可见，最大应力比为正应力验算。正应力来自于强/弱轴弯矩和双力矩，接下来看下内力分布图：
四、
长度系数法和直接分析法结果对比
|
内力
|
方法一
|
方法二
|
|
My
|
3.91
|
3.87
|
|
Mz
|
0.012（忽略了）
|
0.049
|
|
Mω
|
0
|
0.02
|
|
应力比
|
0.851
|
0.833
|
方法一虽然忽略了较小的弱轴弯矩/扭矩/缺陷，但是方法一进行了横向扭转屈曲验算，得到结果比方法二还大2%。相比于方法二，还是比较保守的。
方法二中，由于考虑了弱轴弯曲缺陷和大变形，竖向荷载在弱轴缺陷上会产生弱轴弯矩和扭矩。并且激活了7自由度后，荷载默认作用在重心，檩条为单轴对称截面剪心不在荷载作用平面内，会产生另外的扭矩（总扭矩最大0.313，如果不设置拉条撑杆偏心，不考虑组件连接点抗扭约束，那么该扭矩会更大导致模型不收敛，也即结构失效）。
开口薄壁截面受扭时，会产生双力矩(会产生正应力）。
在檩条支座处，两端往同一边扭转时，翘曲自由度连续时，翘曲变形收到约束，产生了双力矩（如果没有定义杆件集，杆件端部翘曲自由度不连续，就得不到正确的双力矩；如果软件不支持杆件的7自由度，也得到不正确的正应力）。
方法一常被称为长度系数法/稳定系数法
方法二常被称为直接分析法/高级分析法
虽然方法一在分析模型中没有缺陷、扭矩、7自由度、双力矩等因素，但是在构件验算时，这些因素都包含在了稳定系数的求解中。操作较为简单一般为默认方法。
方法二虽然没有验算构件稳定性，但是构件横向扭转失稳的因素都在分析模型中考虑了。操作较为繁琐，需要一定有限元软件使用经验。
五、国标直接分析法和欧标的差异
国标的直接分析法只规定了弯曲屈曲所需要的整体缺陷和局部缺陷，只能解决轴压稳定问题（弯曲屈曲），对于整体稳定还是通过稳定系数解决。
而欧标的直接分析法给出了受弯构件横向扭转屈曲验算所需的缺陷大小（0.5*e0）和计算要求(二阶分析和7自由度），类似于对杆件做了一个仿真实验，因为仿真实验过程中就考虑了导致失稳的因素，使得工程师在分析中就能解决横向扭转屈曲的问题。
六、建议
对于檩条的验算，建议使用方法一，效率比较高，通过简化构件的受力，尽量满足规范的要求。方法一的重点在于影响构件横向扭转屈曲的约束/计算长度系数是否能合理指定。
方法二提供了更通用的稳定验算思路，但是操作步骤较多。边界条件和分析方法设置不当会导致扭矩值过大（计算不收敛）或者扭矩偏小（应力比偏小），这对于结果都有很大影响。
如果有些内力成分太大无法忽略，截面无法替换，那再考虑用方法二。
(2条)
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