几何非线性分析在钢结构节点设计中通常并非必要。以下两种情况除外：
- 空心截面节点
- 屈曲控制设计的情况
其他情况下，几何线性分析在小变形条件下（塑性应变低于 5%）已足够，因为有无几何非线性的计算结果几乎相同。
几何非线性通常更接近实际情况，但可能与设计假定存在偏差。它在结构设计中被广泛应用，例如，屈曲系数较低的框架应采用几何非线性分析并考虑侧移缺陷进行建模。
空心截面节点
空心截面节点易发生非弹性屈曲。这意味着随着变形增大，板件的弯曲也随之增大。这对于最常见的破坏模式——弦杆面破坏和弦杆侧壁破坏——尤为重要。强烈建议对空心截面节点使用 GMNA。
屈曲控制设计的情况
在某些情况下，屈曲（甚至非弹性屈曲）可能控制承载力。在这些情况下，GMNA 给出的承载力低于 MNA。最常见的情况是连续柱承受较大压力，同时通过刚性连接梁传递弯矩。弯矩在柱中引起失稳，并随荷载增大而增长。尽管屈曲系数较高，但在板件塑性应变达到 5% 之前，承载力可能已先行达到。下图中，IPE 360 焊接于 HEA 200，\(\alpha_{cr}=5.16\)。
由 GMNA 确定的承载力因所谓的 \(P-\Delta\) 效应（二阶效应）而偏小。此外，MNA 的荷载-变形曲线由于钢材及各组件荷载-变形图的持续上升而始终递增，因此承载力由塑性应变或组件承载力控制。另一方面，GMNA 的荷载曲线也可能因 \(P-\Delta\) 效应而出现下降。若下降发生在板件和组件达到破坏准则之前，则承载力取为所达到的最大荷载。
在这些相当常见的情况下，确实有必要使用 GMNA 以获得安全的结果。IDEA StatiCa 与 ISISE 开展了一项焊接弯矩节点验证联合项目。在所研究的 563 个模型中，柱轴力等于柱塑性轴向承载力的 70%（\(0.7\cdot N_{pl,Rd}\)），使用 GMNA 代替 MNA 的平均承载力降低幅度为 13.1%，最大降低幅度为 19.8%。随着柱压力的减小，GMNA 承载力的降低幅度逐渐减小。结果见下表。当无轴力时，GMNA 与 MNA 给出相同的承载力。下表中，降低幅度按 \(M_{Rd,MNA} - M_{Rd,GMNA} -1\) 计算。
| 无轴力 | 30% \(N_{pl,Rd}\) | 50% \(N_{pl,Rd}\) | 70% \(N_{pl,Rd}\) | |
| 工况数量 | 1380 | 619 | 606 | 563 |
| 平均降低幅度 | 0.4% | 6% | 9% | 13.1% |
| 最大降低幅度 | 2.9% | 11% | 16.2% | 19.8% |
建议对连续柱（或桁架弦杆）轴向压力至少达到 30% \(N_{pl,Rd}\) 的情况使用 GMNA。
承载力提高示例
GMNA 可能给出更高承载力的一个示例是薄板 T 形件，其中薄膜力在解析解中未被考虑（欧洲规范或 AISC 设计指南中的组件法）。在以下示例中，两个 T 形件背靠背连接。其中一块板明显更薄——5 mm，而另一块为 20 mm。较厚的板形成近似刚性支撑。GMNA 给出的承载力比 MNA 高 12.5%。请注意，这是一个极端情况，通常结果几乎相同。还需注意，这是经试验验证的真实行为，但在传统设计方法中并未加以考虑。
常见问题
遗憾的是，不能。GMNA 若要捕捉局部屈曲等问题，模型中必须存在引起弯曲增长的初始缺陷。这称为初始缺陷。为了捕捉大多数屈曲效应，必须在模型中引入初始缺陷。GMNIA（含初始缺陷的几何和材料非线性分析）可在 Member 软件中执行。
GMNA 应用于板件弯曲可能随轴力增大而增大的情况。GMNA 可能给出比 MNA 更低或更高的承载力。最安全的方法是同时进行 MNA 和 GMNA 分析，并取较低的承载力。
另一方面，GMNA 是更高级的分析方法，其结果将更接近实际受力行为。
不会。LBA（线性屈曲分析）是一种独立分析，不受其他分析中几何非线性的影响。
请注意，几何非线性分析更为高级，对求解器的要求也更高。它可能会揭示模型中的某些不准确之处，并可能需要更多约束，例如更谨慎地选择构件模型类型。
建议用户同时研究两种选项，亲自了解几何非线性对结果的影响。
您是否需要担心之前未考虑几何非线性的设计？只有在压力极为显著的情况下才需要担心。根据该研究，柱的承载比总体平均值为 0.49，范围为 0.12–0.72，其中弯矩也对柱的承载比有所贡献。因此，70% \(N_{pl,Rd}\) 的示例在实际中几乎难以实现。还需注意，欧洲规范或 AISC 公式对柱腹板受剪组件完全忽略了柱轴力的影响，对柱腹板横向受压和受拉组件的考虑也不充分，如该论文所示。因此，IDEA StatiCa 并非唯一未能充分处理这一问题的软件，而现在 IDEA StatiCa 率先通过 GMNA 解决了这一问题。