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06YJK实体单元计算原理和应用-2016.4

发布时间:2016-06-24

  

实体单元应用

第一节 实体单元计算的概念

软件在计算前处理的特殊梁定义菜单下设置了实体单元菜单这里可对任意梁剪力墙杆件设置为按实体单元计算

实体单元就是六面体单元是对结构更准确模拟的更高水平的结构计算单元软件对实体单元默认按照300mm边长自动划分,该尺寸可在计算设置文件dsnctrl.ini中修改。

软件对柱梁按照杆件单元计算将他们设置为实体单元后软件将对每根梁或柱按照一组实体单元计算在计算简图中可以看到梁柱的实体单元划分效果梁柱连接处不再有刚域连接两柱之间的梁完全按照其净跨进行计算

软件对剪力墙按照壳单元计算,将他们设置为实体单元后软件将每片剪力墙按照一组实体单元计算在计算简图中可以看到剪力墙的实体单元划分效果。当剪力墙端布置了边框柱时,实体单元的边框柱和剪力墙连接处不再有刚域连接两柱之间的剪力墙完全按照其净跨进行计算

按实体单元计算将使计算量大幅增加,目前用户可以只对局部构件按照实体单元计算。工程中的转换层、错层结构、带边框柱剪力墙等位置,按照杆件单元和壳单元计算常误差较大,可对这些局部部位的杆件设置为体单元计算以改善计算效果。

 

实体单元在框支转换层中的应用

主要解决两个方面的问题

1、转换梁抗剪超限;

2、转换梁上的剪力墙在恒载下的剪力过大,造成该剪力墙抗剪超限。

措施和操作步骤:

1将超限部位转换梁设置为体单元;

2将转换梁上承托的剪力墙设置为体单元;

3、将设置体单元的层以及他们上下的相邻层设置为1个施工次序

4、计算后可在等值线菜单下,用整体云图项、且选择只显示体单元的方式查看实体单元构件的各工况位移和内力结果。

可实现优化的原因:

1、转换梁按净跨计算,比原来的计算模型跨度减少;

2、转换柱截面较大,上层的部分荷载传给柱,从而减少转换梁上的荷载,例如当上层剪力墙有一部分搭接在柱截面范围内时,上层墙的力可直接传给柱,转换梁上直接承托的荷载减少了,而原来把柱当作杆单元计算时,无论上层墙是否和柱截面搭接,的全部荷载都要传导到转换梁上;

3、转换梁和他承托的上层剪力墙用实体单元连接计算,可避免或减缓原来壳单元在竖向荷载下的应力集中现象,从而减少上层墙在竖向荷载下的剪力,避免了墙的剪力超限现象。

 

 

18056

广州番禺城市建筑设计院项目,对购买软件起到关键作用一所项目,在PKPM里面第7层转换层,转换梁都调不超了,但是转入YJK壳元分析后,很多转换梁抗剪超,同时第8层剪力墙抗剪也超限,我把PKPM打包数据发给您,请尽快帮我看一下,此项目一所陈所长亲自关注并表示如果分析装换梁没有优势,采购基本不可能,如果结果理想,一所会想院长建议采购,因此比较关键,希望查看一下什么原因导致在YJK超而PKPM不超,           

 

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

实体单元

655

壳单元

887

体单元减少

26%

转换梁上剪力墙原来剪力超限,体单元计算后正常

19435

 

转换梁剪力对比

1

2

3

4

实体单元

2343

2093

1775

2647

壳单元

2913

2500

1849

2747

体单元减少

20%

17%

5%

4%

 

 

22057

二层右下角的转换梁,托部分剪力墙,计算完后,墙下部分转化梁超限,箍筋过大。请检查下,有没有问题,PKPM里计算整根梁箍筋都3.6,有没有解决办法

谢谢

可以尝试通过改相同位置构件为体单元之后重新计算,做一下对比

 

 

转换梁1剪力对比

左端

右端

实体单元

5331

3115

壳单元

6580

4161

体单元减少

19%

25%

 

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

实体单元

597

壳单元

1479

体单元减少

59%

 

23884

问题描述:第3计算层,FX 2~3轴处有一根托墙转换梁,计算结果显示剪力超限。该转换梁与上部的整片剪力墙形成一根梁高等于层高的深梁,应该不会存在剪力超限的问题。

         请帮忙检查一下模型,计算结果是否有问题.    庞工

  广州精森建筑设计有限公司

 

 

转换梁1剪力对比

左端

右端

实体单元

1376

2230

壳单元

1912

4534

体单元减少

29%

51%

 

18736

本例5层转换梁超限,6层剪力墙抗剪超限

 

转换梁剪力对比

1

2

实体单元

441

440

壳单元

2666

2885

体单元减少

84%

86%

 

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

2

实体单元

83

104

壳单元

945

962

体单元减少

91%

89%

转换梁、转换柱和转换梁上剪力墙实体元计算不再剪力超限

 

30258

1. 我用PKPMYJK 计算转换层,发现在转换梁的内力,配筋等方面差别都很大,请帮忙分析下原因。因YJK计算的值比PKPM小很多,公司目前还在用PKPM计算转换结构,未采用YJK的计算结果,贵方若能够提供二者计算差异的原因,也可供我司对比选择更合理的计算结果

2. 转换梁与柱重叠部分应形成刚域的,我在用PKPM计算时有的地方形成了刚域,有的地方又没有形成刚域。YJK计算时也出现过这种情况。

pkpm截图

转换梁剪力对比

1

2

3

实体单元

2395

1226

915

壳单元

3212

1868

1186

体单元减少

25%

35%

23%

设为体单元的转换梁不再抗剪超限。

 

30377

您好!本项目是一33层公寓,在2层转换,用PK转到YJK后发现转换梁和转换柱配筋差别很大,但是模型的周期、质量、位移比等整体指标差别很小,查看发现恒载下内力差别太大,附件有问题描述和PKYJK建模数据,望给出具体原因,谢谢了!

 

但用体单元转换梁剪力没减少,有的稍大,这是因为该转换柱偏心较大,原来的YJK在转换柱内也设置了刚臂,转移了梁上的部分荷载

 

转换梁1剪力对比

左端

右端

实体单元

2921

2868

壳单元

2858

2322

体单元减少

-2%

-23%

 

 

101.85m复杂高层结构

在进行模型计算时候会发现转换层上一层中有转换梁所托剪力墙超限如图

将超限部位定义为实体元

之后计算结果如图

剪力对比

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

2

实体单元

366

78

壳单元

555.2

106.6

体单元减少

34%

27%

实体元变形结果

 

张金盛1030:(4473562010-08-06)(高位)

40层,12标准层,地下室6

7度,2类场地土,2级抗震等级

前处理及计算--特殊梁里对超限位置构件进行实体元定义,数检之后可以在轴侧简图查看实体元划分效果:

轴侧简图.bmp

超限位置为9层的转换梁以及对应的10层的剪力墙,下图为相应位置的壳元计算结果以及实体元计算结果比对

 

查看相应的梁端和剪力墙的恒载内力

剪力对比结果如下:

 

转换梁1剪力对比

右端

实体单元

5485

壳单元

8732

体单元减少

37%

 

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

实体单元

119

壳单元

2277

体单元减少

95%

 

结论:定义实体元之后,都能够起到降低内力的作用,原本的转换梁和剪力墙超限,定义实体元之后不超限。

Yajun

4-5层转换

定义实体元并经过数据检查之后,在轴侧简图查看实体元效果:

轴侧简图.bmp

超限位置为5层的剪力墙,具体位置如图:

查看相应转换梁及剪力墙恒在下剪力:

对于恒载下剪力墙剪力进行比较:

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

实体单元

292

壳单元

1108

体单元减少

74%

 

结论:转换梁上剪力墙实体元计算后不再剪力超限vtk.bmp

 

高位转换刚度比中建9所徐工(高位)

 

发现模型图示位置剪力墙与框支柱节点不对应,手动进行调整:

定义实体元之后轴侧简图效果:

轴侧简图1.bmp

超限位置为8层转换梁,具体位置如下图:

查看壳元和实体元超限转换梁端恒载下剪力:

恒载下梁端剪力对比结果如下:

 

转换梁剪力对比

1

2

实体单元

4187

3816

壳单元

6336

7321

体单元减少

34%

48%

 

结论:转换梁剪力大幅减少,不超限。

 

T704有杆模型

地下室2层,转换层4

定义实体元的轴侧简图效果:

超限位置为4层图示位置的转换梁:

查看恒载下梁端剪力:

超限转换梁梁端剪力结果对比:

 

转换梁1剪力对比

左端

实体单元

2551

壳单元

2939

体单元减少

13%

 

转换梁2剪力对比

右端

实体单元

2548

壳单元

2843

体单元减少

10%

 

结论:转换梁内力减小,不超限。

 

 

 

33288

我现在做一个框支转换结构,全墙转换,计算下来转换梁抗剪不够。我理解全墙转换转换梁本身应该是一个很大的深梁,应该不会有抗剪超限问题,看了贵公司网站上转换层上层剪力墙剪力超限的研究》一文,文中最后提到采用壳单元(转换梁)+杆单元(柱)模型是最经济的选用模式。我在特殊构件里也选了托墙转换,计算结果也没有太大改善,与PKPM结果基本一致。我尝试柱也用墙单元建模结果会改善一些。想请教贵司对这块有没专门研究过。框支转换怎么分析才能做到安全经济可靠。谢谢。

超限位置如图:

可以通过设置实体元来处理,轴侧简图效果如下:

轴侧简图.bmp

对比梁端恒载下剪力:

转换梁剪力对比

左端

实体单元

1489

壳单元

1811

体单元减少

18%

 

结论:实体元梁内力减小

 

44409

您好,工程是云南省金筑城设计院的:

      提出了几个问题麻烦帮忙看看,谢谢。

1、转换层上层墙超筋,墙已经是300厚了,不好再加大了。有没有更好的处理方案?
2、框支转换层的框支框架倾覆比例超过50%,感觉落地剪力墙已经很多了。
3、模型参数是不是有什么问题?

 

定义实体元之后的轴侧简图单元划分效果:

轴侧简图.bmp

超限位置为6层图示位置的多处剪力墙

 

查看每片墙的内力

恒载下剪力对比结果如下:

 

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

2

3

4

5

6

7

8

实体单元

1185

1199

1218

1185

1134

1187

1200

1141

壳单元

1855

1557

1546

1852

1845

1543

1534

1850

体单元减少

36%

23%

21%

36%

39%

23%

22%

38%

 

结论:原来剪力超限的剪力墙实体单元计算都不再超限

整体云图查看实体元变形情况:

vtk.bmp

 

50520

我们是广州市城市规划勘测设计研究院的结构工程师,我们最新在用盈建科计算软件计算一个高位转换(在地面以上6层转换)的超限高层结构计算模型时,再跟PKPM软件在进行对比分析时发现两个软件对于转换层的等效侧向刚度的计算差距很大,想咨询下你们,这其中有何问题,是否是计算参数输入不正确导致的还是其他原因导致的。

另外,还有个问题,这个盈建科模型在进行罕遇地震的动力时程分析时,在生成数据的读取墙体钢筋时,软件就会出错,但也没有提示具体是什么问题,以上两个问题盼尽快回复,谢谢。

定义实体构件之后轴侧简图的网格划分效果:

轴侧简图.bmp

超限位置为6层转换梁和7层剪力墙,具体位置如图:

查看壳元模型和实体元模型超限构件恒载下剪力:

剪力对比结果如下:

 

转换梁剪力对比

1

实体单元

2546

壳单元

2666

体单元减少

5%

 

转换梁上剪力墙恒载下剪力对比

1

2

3

实体单元

1044

1058

1208

壳单元

1695

1547

1803

体单元减少

38%

32%

33%

 

结论:体单元转换梁不再剪力超限,转换梁上剪力墙实体元计算不再剪力超限

 

整体云图查看实体构件变形效果:

vtk.bmp

40807

模型.bmp

定义实体构件之后轴侧简图效果:

轴侧简图1.bmp

 

超限位置为4层图示位置转换梁查看恒载下转换梁端剪力

内力对比结果:

 

转换梁剪力对比

1

2

实体单元

1907

7194

壳单元

3125

8132

体单元减少

39%

12%

 

结论:梁端剪力减小明显,转换梁不超限。

 

vtk.bmp

 

带边框柱剪力墙方面的应用

主要解决两个方面的问题

1、剪力墙边框柱抗剪超限;

2、剪力墙边框柱配筋过大甚至超筋。

措施和操作步骤:

1、将超限部位的带边框柱剪力墙的边框柱和相邻剪力墙设置为体单元;

2、将设置体单元的层以及他们上下的相邻层设置为1个施工次序

3、计算后可在等值线菜单下,用整体云图项、且选择只显示体单元的方式查看实体单元构件的各工况位移和内力结果。

可实现优化的原因:

剪力墙和边框柱都用实体单元,可以真实反映墙是净跨、柱是全截面的状况,而按原来的计算模型,柱是杆单元、墙是壳单元,墙在柱的截面范围内出现刚度重叠,导致计算结果偏大。因此采用实体单元可减少剪力墙和边框柱的内力,从而减少配筋和边框柱超限

 

 

框剪(框剪-24-1

地上24层,地下2层,转换层层号0,裙房层数0

抗震设防烈度80.2g)度,场地类别2类,设计地震分组1组,框架抗震等级1级,剪力墙抗震等级1级。

 

边缘构件配筋对比

1

2

3

实体单元

9209

2914

1260

壳单元

21806

4930

2564

体单元减少

58%

41%

51%

 

 

边缘构件配筋对比

1

2

3

实体单元

10661

3273

3561

壳单元

15489

3337

3579

体单元减少

32%

2%

1%

 

 

边缘构件配筋对比

1

2

3

实体单元

2395

1226

915

壳单元

3212

1868

1186

体单元减少

25%

35%

23%

 


超限减少1半,配筋减少10-50%

 

框剪(框剪-27层)

地上27层,地下2层,转换层层号0,裙房层数0,抗震设防烈度80.2g)度,场地类别2类,设计地震分组2组,框架抗震等级1级,剪力墙抗震等级1级。

 

调整之后对比结果如图

天津港建

2-4层对比统计:

超限数量,从7处降为4

剪力墙计算配筋面积,降低50%以上。

 

框剪(框剪-23层)

地上23层,地下2层,转换层层号0,裙房层数0

抗震设防烈度80.2g)度,场地类别3类,设计地震分组1组,框架抗震等级1级,剪力墙抗震等级1级。

定义实体元后轴侧简图效果:

超限位置为2-4层带有边框柱的剪力墙,具体位置如下:

结论:3层边缘构件配筋由原来的16876降低到14400,减小15%

44414(带边框剪力墙体单元解决超限)

该模型在几层转换层位置,外围转换柱均出现抗剪超限。请问超限的柱子均有剪力墙相连,为什么会出现抗剪超的情况?有什么好的解决办法么? 

超限位置为11层的4个边框柱,如图:

定义实体元的轴侧简图效果:

轴侧简图.bmp

实体元计算之后,边框柱不在超限

 

 

 

 

查看构件信息,实体元计算内力明显减小:

VTK查看实体元变形效果:

vtk.bmp

节 错层梁柱方面的应用

44410

你好,现有一工程,2层有两个框柱抗剪截面超限,但单独调着两个柱构件信息,其各组合下地震剪力都比较小,无法计算到超配筋信息中的剪压比。

请针对这两柱的超限情况做一简单说明,谢谢。  湘潭市建筑设计院综合设计二所罗晓勇 15273205163

45102

YJK错层柱计算超筋,剪力弯矩极大,感觉计算有问题

节 应用实体单元应注意的问题

应用实体单元时目前还应注意以下几点

1目前提供给用户的实体单元计算还只限于局部的简单的应用因为软件对于斜交杆件弧形杆件等复杂连接尚未处理这些部位的杆件还不能成为实体单元还有待后续的改进版本

2由于实体单元构件的长度都是净跨的长度实体杆件和其他杆件的连接须满足相关要求比如实体梁两端连接的柱必须同时设置为实体柱否则梁与柱连接不上,同样实体梁搭在梁上时,支撑梁也必须同时为实体梁实体墙两端和柱连接时该柱也必须同时设置为实体柱

实体单元构件和上下层相关构件的连接时上下层必须设置同样位置的节点比如转换柱为实体单元时上层剪力墙在柱的位置必须节点对应否则墙和下层柱的连接会出问题

3用实体单元代替其他单元的计算结果刚度偏大为了使实体单元与其他类型单元混合应用的计算结果更加合理目前软件对实体单元刚度进行了适度折减折减系数在计算配置文件dsnctrl.ini中可以修改。

4在使用施工模拟3计算时,实体单元的柱墙和其相邻的非实体单元柱墙必须保持在一个施工次序中,也就是说必须把实体单元所在的楼层和上下相邻的非实体单元楼层合并为一个施工次序,这样才能得出正确的结果。

5设置了实体单元的工程计算完成后,可首先通过荷载平衡校验来校验结果是否异常,打开Wmass.Out文件中的荷载平衡段落查看。

 

第六节 YJK与MIDAS实体单元计算结果对比

下面进行YJKMIDAS实体单元计算结果对比

(a)      YJK模型图                                                                                      (b) MIDAS模型图

 

计算振型周期结果对比如下,可见二者计算结果完全相同。

(a). YJK振型周期计算结果

 

(b). MIDAS振型周期计算结果

 

同样模型按照传统的杆件单元计算,YJKMidas的计算结果如下,可见二者相同,但都比实体单元周期长,说明目前的实体单元刚度比杆件单元偏大。

(a)      YJK杆件模型振型周期计算结果

 

(b)      MIDAS杆件模型振型周期计算结果

 

 

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