输电线路杆塔优化选型与布置
输电线路铁塔结构优化设计的几点思路
输电线路铁塔结构优化设计的几点思路郭 翔（内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司）摘 要：铁塔结构设计是在满足线路电气间隙要求的基础上，通过荷载计算与组合，杆塔结构型式选择，结构内力与变形计算分析，强度、稳定和刚度等计算，得出最优的杆塔型式的过程。
关键词：铁塔；结构设计；强度；可靠度０ 引言输电线路主要由五大部分组成，即线、金具、绝缘子、塔和基础，杆塔是组成输电线路的重要部分之一，其造价占工程本体的３０％以上，杆塔的选型取决于输电方式（单回、多回、交直流、紧凑型、电压等级）、路径情况（沿线的规划情况、房屋、林木等）、地质情况、地形条件和使用条件，杆塔设计时应在满足上述要求的前提下，根据综合技术经济比较，精心设计，以实现安全、经济、环保、美观的目标［１］。
１ 铁塔结构优化的主要原则杆塔结构优化，应以达到安全可靠、先进适用、经济合理为目标。
（１）确保铁塔有足够的强度和稳定性以保证线路的安全运行。
（２）尽可能减少线路走廊宽度，节省走廊清理费用，保护环境。
（３）采用先进、合理的构造减小铁塔钢材耗量，从而降低工程造价。
结构优化主要从以下几个方面进行［２ ３］：（１）在结构型式上，塔身有最优的坡度。
（２）铁塔构件的布置合理、结构型式简洁，传力路线直接、简短、清晰。
（３）尽可能少用隔面，隔面要采用几何不变结构，隔面结构要合理。
（４）斜材尽可能直接连于主材，尽可能少采用节点板。
（５）合理划分节间，充分发挥构件的承载能力。
２ 依据的规范、规程ＧＢ５０５４５ ２０１０《１１０ｋＶ～７５０ｋＶ架空输电线路设计规范》ＤＬ／Ｔ５１５４ ２０２０《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》ＧＢ５００７ ２０１７《钢结构设计标准》《电力工程高压送电线路设计手册》ＤＬ／Ｔ５４４２ ２０１０《输电线路铁塔制图和构造规定》３ 优化方法３ １ 动态规划法和满应力准则法相结合的设计方法下面给出具体计算方法。
目标函数为：Ｗ＝∑ｎｋ＝１Ｗｋｋ＝１，２，…，ｎＷｋ＝∑ｍｉ＝１ｘｋｉｘｋｉ≥０，ｉ＝１，２，…，ｍ{ｋ（１）式中，ｎ为子结构数；ｍｋ为第ｋ个子结构的杆件数；ｘｋｉ为第ｋ个子结构的第ｉ杆件的截面面积。
浅析220kV高压输电线路窄基钢管塔结构优化设计
浅析220kV高压输电线路窄基钢管塔结构优化设计摘要：窄基钢管塔是一种走廊紧凑、占地面积小新型铁塔，是钢管塔技术在城镇规划区以及城镇郊区地区线路工程的全新应用，与常规铁塔相比，外形美观、结构简单，与城镇周边环境更加和谐，具有良好经济和社会效益，本文通过截面选择、杆件布置、经济性对比等方面分析、为窄基塔规划、设计提供有重要参考。
关键词：高压输电线路；窄基塔；优化设计引言随着我国经济建设发展，城镇规划区的土地日益紧张，高压输电线路多经过成镇绿化带、公路等路径拥挤地段。
对220kV 高压输电线路工程，由于荷载较大，采用钢管杆虽可满足走廊占地要求，但塔重增加较多，经济性较差。
与角钢塔相比，窄基钢管塔结构简单、外形美观，与城市环境更加协调。
与钢管杆相比，窄基塔经济性较好（节约钢材 25%以上），具有良好的经济和社会效益。
一、主材构件断面的优化（一）构件风压对比经过分析计算，窄基塔塔身风荷载的比重约整个内力的为 35~45%，而线条风荷载和塔身自重引起的内力约占整个内力的45~50%和10~12%左右。
通过合理选材降低塔身风载对窄基铁塔设计有重大意义。
可以看出，当角钢（或组合角钢）与钢管的截面面积基本相同时，由于体型系数不一样，钢管承受风压投影面积AS比角钢略大，钢管的AS•μs值是角钢的0.6～0.8倍，即钢管构件所受风载为角钢的0.6～0.8倍。
窄基塔主材采用钢管，钢管构件所受的风荷载是角钢构件的0.8倍左右，钢管构件所受的总应力比角钢减少 9～10%，同时有效减小钢管塔的基础力，意义重大。
（二）构件稳定性比较角钢构件有平行轴和最小轴的区别，两者回转半径i差别较大。
钢管构件在任意方向的回转半径i是相同的。
通过表2 的比较，可以看出截面面积基本相同的条件时，钢管的回转半径是单根角钢的1.3倍。
同一计算长度L时，受压构件稳定系数取决于构件长细比λ=L/i。
角钢的稳定系数远小于钢管。
经计算，材料为Q345时，多数角钢构件mN=1.0，部分mN<1.0；材料为Q420 时，mN<1.0的角钢构件比材料为Q345时更多。
110kV输电线路杆塔结构优化设计
110kV输电线路杆塔结构优化设计摘要：论述杆塔结构设计优化的方法和原则，对塔身断面型式、斜材布置、主材长度优化、节点优化做了分析比较，合理优化杆塔结构。
关键词：110kV输电线路；结构优化；斜材布置；节点优化1. 优化原则杆塔结构设计是在满足线路电气性能要求的基础上，通过荷载计算、结构体系选择、结构内力与变形分析，强度、稳定和刚度等计算，得出最优的杆塔型式的过程。
设计中采取以概率论为基础的极限状态设计方法，用可靠度指标度量结构构件的可靠度。
杆塔按铰接的空间桁架结构进行内力分析。
结构或构件的强度、稳定和连接强度，按承载能力极限状态的要求，采用荷载的基本组合，按下列设计表达式进行设计：在结构和构件的强度、稳定及变形均满足要求的基础上，杆塔优化的原则就是追求杆塔及基础综合指标最优、外形美观。
铁塔的优化设计均根据工程的实际情况，针对不同类型铁塔的受力特点和规程规范的要求，在工程荷载和电气间隙条件下，经多方案计算比较，确定合理的控制尺寸和细部结构。
（1）塔头尺寸，在满足电气间隙的前提下尽量紧凑，以降低塔身受风面积，降低风荷载。
这不但节约塔材，也有利于铁塔安全。
（2）塔身布置，在满足铁塔整体强度、稳定的前提下尽量简捷，保证构件正确传力，路线清晰直接。
（3）塔腿根开，选取塔重最小的方案，再结合基础作用力和材料消耗，选取最合理的方案。
（4）节点构造，减少偏心、减少节点板的使用，力求合理。
2.优化方法优化设计计算方法的选择，是铁塔优化设计的前提。
只有在确定计算程序的最优计算方法后才能对整个工程进行优化设计。
在程序分析计算中每一次迭代中都要作一次结构分析；因此，设计变量的个数及迭代到收敛的迭代次数，就构成了问题的规模。
正因为如此，数学规划法在铁塔计算的应用上受到了限制。
单纯的准则法所求的解，只是最优解附近的解，而非最优解。
同时，某些结构准则法会导致结构退化、迭代不收敛的情况。
我们在使用准则法中还发现，准则法迭代到收敛的迭代次数，几乎不受设计变量数的影响。
电力输配电线路工艺
电力输配电线路工艺电力输配电线路是指将电能从发电厂输送到用户的过程，其中的工艺流程和线路设计非常重要。
本文将介绍电力输配电线路的工艺流程，并探讨其中的关键要素和技术细节。
一、输电线路工艺1.线路选址与规划输电线路的选址和规划是最初的关键步骤。
该过程需要考虑诸多因素，包括但不限于环境因素、地形地貌、负荷需求等。
通过综合考虑这些因素，选择合适的输电线路路径和规划方案。
2.杆塔设计与选型杆塔是支撑输电线路的重要构件，其设计和选型也决定了输电线路的稳定性和安全性。
根据线路的长度、负荷、地形等要素，选择适当的杆塔类型和间距，并进行杆塔设计计算，确保其能够承受线路的负荷并抵御自然灾害等外力。
3.导线选择与布设输电线路的导线选择直接影响功率传输效率和线路损耗。
根据输电距离、负荷需求、线路电流等因素，选择适当的导线类型（如铝合金导线、钢芯铝绞线等），并合理布设导线，避免过大的电阻和电感损耗。
4.绝缘子及附件安装绝缘子和其附件的安装是保证输电线路安全性的重要环节。
根据线路电压等级和运行环境，选择适当的绝缘子类型，并按照规范的要求进行正确的安装和固定，确保线路的绝缘性能和可靠性。
二、配电线路工艺1.线路规划与布置配电线路的规划和布置需要充分考虑用户用电负荷需求、线路长度、供电可靠性等因素。
根据这些要素，合理规划和布置配电线路，确保电能传输的快捷和稳定。
2.配电变压器安装与配置配电变压器是将电能从输电线路转换为用户用电电压的重要设备。
根据用户需求和用电负荷特点，选择适当容量的配电变压器，并进行正确的安装和配置，确保用户的用电需求得到满足。
3.电缆敷设与连接配电线路的电缆敷设和连接需要遵循一定的工艺要求和标准。
根据线路负荷和长度，选择适当的电缆类型，并进行正确的敷设和连接，保证线路的可靠性和电能传输效率。
4.配电开关设备配置在配电线路中，配电开关设备的配置非常重要。
根据线路的供电方式、用电负荷等要素，选择适当的开关类型和配置方案，确保线路的安全性和稳定性。
输电线路铁塔基础选型设计及其优化思路
输电线路铁塔基础选型设计及其优化思路发布时间：2022-12-07T03:17:07.778Z 来源：《中国电业与能源》2022年15期作者：谭速[导读] 作为关系到社会稳定与国计民生的工程，确保施工安全质量非常必要。
谭速中国电建集团青海省电力设计院有限公司青海省西宁市 810008摘要：作为关系到社会稳定与国计民生的工程，确保施工安全质量非常必要。
企业是电网工程建设的责任主体，为了确保施工安全质量，在实际运行过程中，应结合工程实际需求，不断地提升自身的技术装备与工艺水平，还需不断强化施工现场管理工作，以便于很好地促进电网工程的发展。
铁塔作为电力传输中作为重要的支撑设施承载着整个输电网络的负载，尤其是随着近些年电力网络线路的升级改造，线路重力负载有了很大程度的上升，这会对铁塔的基础造成非常大的负载压力，对于基础来说是非常严峻的考验。
另外，输电线路铁塔基础常常会受到所在区域的地质环境情况、气候条件、施工方案等方面的影响，比较容易出现基础下沉、基础偏移甚至坍塌的情况，从而引发电力网络的崩溃问题。
所以对于输电线路铁塔基础来说，不管是在选型还是在设计以及施工方面都要按照所在地的实际情况选择合适的方案，保证基础可以承载输电线路的载荷，从而确保电力传输的安全性和稳定性。
关键词：输电线路；铁塔基础；选型设计；优化1影响输电线路铁塔基础设计的因素输电线路铁塔的施工工艺相对较为复杂，而且其所处的地理环境多变，因此，可能对输电线路铁塔基础造成影响的因素不能够一概而论，对于不同的环境来说可能存在着截然不同的影响因素。
首先，施工技术因素。
由于输电线路铁塔对于施工工艺的要求较高，如果施工技术不能够达到标准，如铁塔基础应力结构发生偏差，基础型式选择与实际工程情况不能较好匹配，铁塔基础设计过程中存在失误或者是工程材料运输过程中受到损坏等都会对铁塔基础造成一定的影响。
其次，施工环境因素。
输电线路铁塔建设工程所处的地理位置需要依据线路走线来确定，地质条件的不同往往会对工作人员的铁塔基础设计产生一定的阻碍。
输电线路杆塔的结构优化与分析
输电线路杆塔的结构优化与分析输电线路杆塔是电力系统中的重要设施，用于支撑输电线路，保障电能的传输和分配。
杆塔的结构优化和分析是提高输电线路安全性能和经济性的关键。
本文将从杆塔结构的优化设计、力学分析、材料选用等方面探讨输电线路杆塔的优化与分析。
一、杆塔结构的优化设计输电线路杆塔的结构优化设计是提高杆塔整体性能并减少杆塔重量的关键。
优化设计的主要目标是确保杆塔的稳定性和抗风性能，同时降低运载杆塔的重量，减少杆塔成本。
通过数值模拟和实验数据分析，确定合理的杆塔高度、截面尺寸和杆塔架设方式等因素，以最大限度地提高杆塔的整体性能。
二、杆塔力学分析杆塔的力学分析是评估杆塔结构强度和抗风能力的基础。
杆塔承受的主要力包括垂直荷载、水平荷载和风荷载等。
在进行力学分析时，需要考虑杆塔的材料特性、截面形状和外部荷载条件等因素。
通过有限元分析等方法，分析杆塔在不同荷载作用下的应力和变形情况，评估杆塔的结构安全性能。
三、杆塔材料选用杆塔的材料选用是保证杆塔结构强度和耐久性的重要环节。
常见的杆塔材料包括钢材、木材和混凝土等。
钢材具有高强度、耐腐蚀性好等优点，广泛应用于输电线路杆塔。
木材在一些特殊环境下也被使用，但其强度和稳定性相对较低。
混凝土杆塔在高压输电线路中较为常见，具有良好的耐久性和稳定性。
根据杆塔的具体使用环境和技术要求，选择合适的材料，确保杆塔的结构安全和寿命。
四、杆塔结构优化与环境保护杆塔结构优化还需要考虑对环境的保护。
传统的杆塔设计和建设方式常常对环境产生一定的影响，例如土地利用、生态破坏等。
在进行杆塔设计时，需要充分考虑生态保护和环境可持续性发展的要求，减少对生态环境的破坏。
同时，根据地理地形和气候特点，优化杆塔的布局和高度，减少对风能利用和风景的影响。
总之，输电线路杆塔的结构优化和分析是电力系统中重要的研究方向。
通过合理的结构设计、力学分析和材料选用，可以提高杆塔的安全性能和经济性，同时减少对环境的影响，实现电力系统的健康发展。
输电线路铁塔基础选型设计及其优化思路
输电线路铁塔基础选型设计及其优化思路摘要：输电线路施工架设过程中，铁塔是整个线路重力负载的主要支撑设施，特别是近些年整个电力网络线路持续改造升级，线路重力负载越来越大，这就对铁塔基础的负载能力提出了更高的要求和挑战。
而且输电线路铁塔基础还容易受外界气候、地质条件及施工方案等诸多因素的影响，若无法保证各方面条件的科学性与合理性，可能会引发基础偏移、下沉甚至是坍塌事故，造成整个电力网络的崩溃。
为了避免此类问题的发生，我们必须对输电线路铁塔基础进行科学选型设计，不断优化设计方案，确保铁塔基础具备足够的承载能力，为电力能源提供稳定安全的输送环境。
关键词：输电线路；铁塔；基础选型；设计优化1影响输电线路铁塔基础设计相关因素铁塔对整个输电线路运行稳定性具有很大的影响，但铁塔基础易受施工环境、人为及其他特殊因素的干扰和影响，可以说铁塔基础质量的好坏直接决定着铁塔的整体承载能力和稳定性能，所以我们有必要深入分析研究输电线路铁塔基础设计相关影响因素，并在此基础之上进一步优化设计方案，提升铁塔基础设计质量，为电力输送提供良好的外部环境。
根据以往经验总结，输电线路铁塔施工工艺复杂，施工环境较为恶劣，导致铁塔基础设计影响因素无法一概而论，不同环境最终体现出的影响存在较大的差异。
大致可以归纳如下：首先，施工技术影响因素。
众所周知，输电线路铁塔施工要求比较高，如果所采用的技术水平不达标，比如：铁塔基础选型不符合工程实际情况、基础应力结构存在一定的偏差、施工材料运输期间受损、或者基础设计不合理等，都会影响铁塔基础设计成效。
其次，施工环境影响因素。
铁塔基础位置的确定需根据整个输电线路走向进行合理布设，同时区域地质条件和外界环境也可能对基础设计造成一定的制约和阻碍[1]。
比如：铁塔基础设计过程必须综合考虑区域地质条件和水文环境，否则后期可能会出现位移、沉降或形变问题，而这些问题会直接影响铁塔基础使用性能的发挥。
再次，其他影响因素。
浅谈输电线路杆塔结构设计
浅谈输电线路杆塔结构设计输电线路杆塔结构设计是电力工程中非常重要的一环，它承载着输电线路的重要负荷，直接关系到输电线路的安全稳定运行。
本文将从杆塔结构设计的需求、设计原则、设计方法等方面进行浅谈。
杆塔结构设计的需求。
输电线路杆塔结构设计需满足以下几个方面的需求：1. 承载能力：杆塔需能承受输电线路的重要荷载，如导线重量、风荷载、冰载等。
2. 稳定性：杆塔需具有足够的抗倾覆和抗滑动能力，以保证输电线路的稳定运行。
3. 经济性：杆塔需在满足承载能力和稳定性的前提下，尽可能减少材料和成本。
4. 施工性：杆塔需便于施工安装。
杆塔结构设计的原则。
1. 合理性原则：杆塔结构设计要符合力学原理，合理布置结构材料，确保承载能力和稳定性。
2. 安全性原则：杆塔结构设计要满足国家相关技术标准和规范，确保输电线路的安全运行。
3. 经济性原则：杆塔结构设计要在满足安全稳定的前提下，尽可能减少材料和成本。
4. 实用性原则：杆塔结构设计要考虑施工、运输、维护等因素，便于实际应用。
杆塔结构设计的方法。
1. 经验法：根据已有的经验和技术积累，确定杆塔结构类型和参数。
2. 仿真模拟法：利用计算机软件对杆塔结构进行力学分析和应力分析，评估其承载能力和稳定性。
3. 优化设计法：通过对不同结构方案进行比较和优化，选取最佳结构方案。
4. 正态分布法：根据输电线路的荷载特性和设计要求，采用正态分布法对杆塔结构进行设计。
输电线路杆塔结构设计是一个复杂而重要的任务，需要考虑承载能力、稳定性、经济性和施工性等多个方面的需求，遵循合理性、安全性、经济性和实用性的设计原则，采用经验法、仿真模拟法、优化设计法和正态分布法等设计方法，以确保输电线路的安全稳定运行。
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输电线路杆塔优化选型与布置
摘要：随着社会经济的不断发展与进步，我们的电网也得到了极大的完善。
电网的核心内容就是架空高压输电，它在整个过程中具有非常重要的作用，而输
电杆塔又是架空高压输电中的重中之重。
其中塔腿作为输电杆塔的主要承重构件，其作用自然是不言而喻。
本文主要对输电杆塔塔腿及塔腿V面布置进行分析和叙述，后提出相应的可优化策略。
关键词：输电线路；杆塔结构；塔腿结构布置
1 架空输电线路面临的问题
1.1 输电铁塔的重要性
随着经济的发展，社会对用电量的要求越来越高。
输电铁塔成为了满足社会
大用电量的必备条件。
近年来，国家大大加速了特高压的建设。
在如此密集的建
设周期下，如何降低工程造价成为了必须要关注的话题。
而一条输电线路工程中，铁塔造价约占20%-30%。
因此，如何提高输电铁塔的经济性显得尤为重要。
本文
将从铁塔塔腿布置型式方面来探讨如何提高铁塔的经济性。
1.2 输电铁塔的经济性
输电铁塔主要承受由于大风引起的横向荷载，导线张力引起的纵向荷载以及
导线等铁塔附属构件引起的垂直荷载。
不同的铁塔型式对铁塔承载力影响非常大。
铁塔主材是整个铁塔结构的骨架，主材的强弱直接影响铁塔的受力性能。
据计算，主材重量占整个铁塔重量的40%左右。
因此，提高主材的承载能力是非常重要的
一步。
2 铁塔塔腿的受力性能分析
输电铁塔的实际受力是非常复杂的，为了简化计算，通常我们把铁塔当成一
个桁架体系。
主材主要承受拉力或者压力，在各种复杂的工况条件下，经常既承
受拉力作用又承受压力作用。
根据《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》
(DL/T 5154-2012)第6.1.2规定：
式中：N——轴心压力设计值(N)；
——轴心受压构件稳定系数；
A——构件毛截面面积；
——压杆稳定强度折减系数；
——钢材的强度设计值。
其中为构件稳定系数，主要取决于受压构件的长细比，长细比越大，则越小，构件所能承受的受压稳定承载力就越小。
当构件承受拉力作用时，构件的强度承
载力与并无关系。
因此，为了提高受压承载力，就必须减少主材的计算长度，除了合理的布置主材分段外，一般通过布置辅助才来增加主材分段，从而达到减少主材计算长
度的目的。
但布置过多的辅助才，不单单增加了铁塔重量，还增大了铁塔挡风面积，使得整个铁塔受力更大，主材规格可能需要更高。
因此当铁塔主材是稳定控制时，合理的设
置主材分段，达到最优长细比能够很好的控制整个塔重。
1.1 主材的最优长细比分析
最优长细比即为在一定的计算长度下，构件同时稳定控制和强度控制，此长
度下构件的长细比即为最优长细比。
评判的标准即为稳定承载力和强度承载力相等。
但在实际铁塔设计过程中，完全做到两者相等是很难的，只能尽量两者接近。
经过计算，在单角钢情况下，构件的经济长细比约为40左右。
1.2 V面布置
塔腿斜材是一个非常重要的构件，当塔腿主材在收到压力的过程中，塔腿斜
材给予了一个非常大的支撑，这种支撑让塔腿主材的受力性能得到了保障，在很
多铁塔真型试验中，塔腿斜材往往由于支撑主材受力而先塔腿主材破坏。
我们在
用铁塔软件计算塔腿斜材时，尽量让塔腿斜材欲度不要过满，并且要注意塔腿斜
材和铁塔主材的刚度需要匹配。
一般在刚度匹配的情况下，塔腿斜材应力比若较小，可考虑塔腿斜材是否平行轴控制，若为最小轴，可将布置型式改为平行轴控制，这样可减少塔腿正面辅材布置量，充分利用塔腿斜材的承载能力。
如下图所
示：当考虑布置圆圈中的辅助才时，塔腿斜材为最小轴控制，此时若塔腿斜材应力较小，可考虑删除这根辅助才，将最小轴控制改为平行轴控制。
1.3铁塔主材节间分段探讨
在如今输电线路中，高电压等级线路使用范围越来越广，导地线受力性能越来越好，为了相应匹配导地线受力性能，这就要求输电铁塔的承载力也要越来越高。
同时高压线路经常需要穿越高山峻岭，在那种坡度较陡的地方，为了减少基础开方量，经常需要加高基础与铁塔长短腿配合使用。
因此对于一些特殊铁塔，在设计过程中可能需要近10m的减腿。
这样铁塔塔腿的主材长度就非常长。
合理设计塔腿分段对于降低塔腿主材规格具有非常大的意义。
上图为若干较常用的集中塔腿布置型式，每种塔腿布置都有相应的道理。
一般情况下，塔腿主材与斜材的角度控制在不小于20°。
因此当减腿较多时为了满足这个角度要求，在某些情况下会在塔身与塔腿交界处加上一个裤衩来增大主材与斜材的夹角。
但是设置裤衩对铁塔的整体抗扭刚度是不利的，在设计中重冰区
铁塔时尽量避免这种裤衩型式。
还有一种简单的办法就是增加铁塔根开，这样可
虽可以保证塔腿斜材与主材的夹角，并且一定程度减少基础作用力以及主材规格，但是会增大铁塔占地面积以及塔身斜材的规格。
在塔腿分段中，可以参考本文上述论述的最优长细比章节。
在尽量减少塔身
辅助才的同时能够最大程度的利用塔腿的承载能力。
但是对于双拼角钢组成的主材，对于长细比的敏感程度远不及单角钢。
因此，当塔腿主材用到双角钢的时候，我们往往并不会一位的通过设置辅助才减少主材节间长度。
3 总结与分析
在铁塔受力过程中，主材承受着铁塔的大部分力；斜材不仅仅承受着主材传
递的小部分力，也给予了主材一个支撑增大其承载力；辅助才支撑着塔腿主材与
斜材。
三者组成了铁塔的主要受力骨架。
三者的关系也是相辅相成。
在铁塔设计
过程中，我们需要保证铁塔主材充分得到利用的前提下尽可能的少布置构件，减
小铁塔挡风面积。
同时我们可以通过设置辅助才减少受压主材的计算长度，而在
受拉主材中尽可能的少布置辅材。
并且尽可能的让铁塔主材接近最优长细比，达
到受压承载力与强度承载力尽可能相等。