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标题：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1为x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

1、yjk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提供不同力学单元是为了增加软件的适用性，比如计算温度荷载时，采用nq6star单元和etabs的结果更接近。

 

yjk提供的nq6star单元改进了经典膜元的转角自由度，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等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。一般会采用罚单元、mpc约束关系等进行处理，但是对于梁高度等因素，各软件的处理都不能尽善尽美，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，仅通过原文中的测试例题验证各软件的计算结果趋势。结果表明，yjk经典膜元、yjk改时膜元（nq6star）、pmsap经典膜元、satwe经典膜元在不同墙元细分最大控制长度下的趋势一致，并且satwe与pmsap的结果对于不同单元精度差异更大。但无论如何无法重现友商原文中所提satwe计算结果不随网格尺寸变化的现象。

2、例题验证分析

以下为参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

 

 

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经典膜元在2.0m~0.3m网格尺寸下的结果变化规律一致，周期随着网格尺寸的减小而增大。并且satwe与pmsap对比0.3m与2m的差异率比yjk还高出10个百分点。

以下是yjk经典膜元、yjk改进膜单元（nq6star）、pmsap经典膜元、satwe经典膜元在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