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关于友商YJK新增膜单元质疑的回复


随着YJK的应用口碑逐年提升,近来友商多次YJK程序提出了公开质疑。首先这里表明一下态度:本着为用户负责的态度,盈建科会慎重对待这些质疑,也欢迎友商或各方用户进一步给我们提意见,我们秉承“有则改之,无则加勉”的态度,让YJK产品接受更多考验,使产品更加完善。

   以下内容是此前友商官方发在土木吧、微信公众号YJK推荐的新膜元是错误的?”回复

 


一、PKPM原文摘要

题:YJK推荐的新膜元是错误的?

1引言

结构分析和设计应该致力于保障结构安全,追求理性和科学。作为设计软件,坚持这样的原则也是必要的。最近YJK提供了一种新的NQ6Star单元,宣传材料称可以使边框柱的内力计算更合理,作为新技术引导用户使用(如图1所示)。就这一问题,我们本着对科学的执着,对结构工程师负责的态度,客观分析YJK的这一改进。

2简析

首先,建立一个简单的模型查看YJK推荐的方法是否合理。这种单元的计算结果是否可靠,应满足计算结果具有收敛性。图2为一12层剪力墙结构模型,我们分别采用SATWE的经典膜元和YJK推荐的改进膜元(NQ6Star),其他所有条件均相同的模型进行对比。

            

图2 模型              图3 计算模型

 

   为了保证计算具有可对比性,首先对比两个模型的计算模型是否一致,经对比,两个模型的计算模型一致(如图3所示),可以从图中看到,墙是按照壳单元进行计算的,连梁是按照杆单元进行计算的。

通过计算,得到以下计算结果。表1X向第一周期随着墙单元网格从小到大变化的趋势,表2为风荷载下顶点位移随着墙单元网格从小到大变化的趋势。

表1   X向第一周期

 

X向第一周期

0.3m网格

0.5m网格

1.0m网格

2.0m网格

SATWE经典膜元

0.947s

0.945s

0.941s

0.934s

YJK-NQ6Star单元

1.204s

1.058s

0.973s

0.954s

表2  风荷载下顶点位移

 

风荷载下顶点位移(mm)

0.3m网格

0.5m网格

1.0m网格

2.0m网格

SATWE经典膜元

4.44

4.42

4.39

4.33

YJK-NQ6Star单元

6.92

5.41

4.64

4.48

从联肢墙面内周期和位移结果可以看出,SATWE经典膜元结果随网格加密变化很小,呈现收敛趋势。而按照YJK推荐新单元的结果没有呈现收敛趋势。

3结论

综上可见,YJK新单元NQ6Star 不具备收敛性,因网格变化产生的刚度误差可超过50%,使用起来相当危险。如不慎误用,可能导致很不合理的结构方案。既然这种单元的计算正确性都不能保证,当然也谈不上使边框柱的内力计算更合理。本着为用户负责的角度,应尽量避免把不成熟的方法推荐给用户。

 

二、YJK回复

1YJK膜单元介绍

   YJK提供经典膜单元、改进膜单元(NQ6star)供用户选择,默认为“经典膜单元”。

YJK提供不同力学单元为了增加软件的适用性,比如计算温度荷载时,采用NQ6star单元Etabs的结果更接近。

 

YJK提供NQ6star单元改进了经典转角自由度可以通过直接的测试算例证明。在友商原文算例的模型中,对结果起显著控制作用的是罚单元梁墙连接关系的处理手段,而非膜单元特性。

众所周知框架单元与(墙膜单元相连时,其连接约束处理是一个典型的难题。一般采用罚单元MPC约束关系等进行处理,但是对于梁高度等因素各软件的处理不能尽善尽美我们也在不断探索改进。

本文暂时不讨论技术细节以及其合理与否,仅通过文中的测试验证软件的计算结果趋势。结果表明 YJK典膜元、YJK改时膜元NQ6starPMSAP典膜元SATWE典膜元不同墙元细分最大控制长度的趋势一致,SATWEPMSAP结果不同单元精度无论如何无法重现友商原文所提SATWE计算结果不随网格尺寸变化的现象

2、例题验证分析

以下为照原文所建立的验证模型,采用不同的网格尺寸对比不同软件的周期差异。

 

 

 

表一 不同墙元细分最大控制长度计算所得第一周期结果

膜单元类型

版本号

不同墙元细分最大控制长度计算所得
第一周期值(S)

差异率        0.3-2)/2*100%

0.3 M

0.5 M

1.0 M

2.0 M

YJK
经典膜元

1.8.2.3

3.6571

3.3238

3.1549

2.9427

24.28%

YJK
NQ6Star
单元

1.8.2.3

3.6567

3.3233

3.1547

2.9423

24.28%

PMSAP
经典膜元

3.1.6

3.6297

3.2703

2.9713

2.7164

33.62%

SATWE
经典膜元

3.1.6

3.2279

3.0789

2.9889

2.3786

35.71%

 



 

在此验证算例中, YJK经典膜元、YJK改进膜单元(NQ6Star)、PMSAP经典膜元SATWE经典膜元2.0m~0.3m网格尺寸下结果变化规律一致,周期随着网格尺寸的减小而增大。SATWEPMSAP0.3M2M的差异率比YJK10百分点。

以下是YJK经典膜元、YJK改进膜单元(NQ6Star)、PMSAP经典膜元SATWE经典膜元风荷载作用下结构顶点位移结果。

表二 不同墙元细分最大控制长度计算所得X向风荷载作用下顶点位移结果

膜单元类型

版本号

不同墙元细分最大控制长度计算所得X向风荷载作用下顶点位移值(mm

差异率        0.3-2)/2*100%

0.3M

0.5 M

1.0 M

2.0 M

YJK
经典膜元

1.8.2.3

8.43

8.40

8.30

8.19

2.93%

YJK
NQ6Star
单元

1.8.2.3

8.39

8.35

8.22

7.91

6.07%

PMSAP
经典膜元

3.1.6

8.81

8.76

8.70

8.63

2.09%

SATWE
经典膜元

3.1.6

8.30

8.31

8.23

8.09

2.60%

 

YJK的改进膜元、YJK经典膜元、SATWEPMSAP的经典膜元在风荷载下的顶点位移变化趋势一致,随着网格尺寸的增大,位移减小。且数值差异较小。

3、小结:

YJK的改进膜单元(NQ6Star)具备和经典膜元相近的收敛性,网格尺寸变化产生的误差和其他软件相当。

另外,针对框架单元与(墙)膜单元相连时,其连接约束处理这一典型难题。目前各软件的处理都不能尽善尽美,我们将会不断的探索改进,也欢迎广大用户给我们提出宝贵建议。

文中算例已上传YJK的官方网站,用户可下载使用。



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