随着yjk的应用口碑逐年提升,近来友商多次对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产品接受更多的考验,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。
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。
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
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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。
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。
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。
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
膜单元类型 |
版本号 |
不同墙元细分最大控制长度计算所得 |
差异率 (0.3-2)/2*100% |
|||
0.3 m |
0.5 m |
1.0 m |
2.0 m |
|||
yjk |
1.8.2.3 |
3.6571 |
3.3238 |
3.1549 |
2.9427 |
24.28% |
yjk |
1.8.2.3 |
3.6567 |
3.3233 |
3.1547 |
2.9423 |
24.28% |
pmsap |
v3.1.6 |
3.6297 |
3.2703 |
2.9713 |
2.7164 |
33.62% |
satwe |
v3.1.6 |
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
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 |
1.8.2.3 |
8.43 |
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