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06YJK實體單元計算原理和應用-2016.4

發布時間:2016-06-24

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實體單元應用

第一節 實體單元計算的概念

軟件在計算前處理的特殊梁定義菜單下設置了實體單元菜單,這里可對任意梁、、剪力墻桿件設置為按實體單元計算。

實體單元就是六面體單元,是對結構更準確模擬的更高水平的結構計算單元。軟件對實體單元默認按照300mm邊長自動劃分,該尺寸可在計算設置文件dsnctrl.ini中修改。

軟件對柱、梁按照桿件單元計算,將他們設置為實體單元后,軟件將對每根梁或柱按照一組實體單元計算,在計算簡圖中可以看到梁柱的實體單元劃分效果,梁柱連接處不再有剛域連接,兩柱之間的梁完全按照其凈跨進行計算。

軟件對剪力墻按照殼單元計算,將他們設置為實體單元后,軟件將每片剪力墻按照一組實體單元計算,在計算簡圖中可以看到剪力墻的實體單元劃分效果。當剪力墻端布置了邊框柱時,實體單元的邊框柱和剪力墻連接處不再有剛域連接,兩柱之間的剪力墻完全按照其凈跨進行計算。

按實體單元計算將使計算量大幅增加,目前用戶可以只對局部構件按照實體單元計算。工程中的轉換層、錯層結構、帶邊框柱剪力墻等位置,按照桿件單元和殼單元計算常誤差較大,可對這些局部部位的桿件設置為體單元計算以改善計算效果。

?

實體單元在框支轉換層中的應用

主要解決兩個方面的問題

1、轉換梁抗剪超限;

2、轉換梁上的剪力墻在恒載下的剪力過大,造成該剪力墻抗剪超限。

措施和操作步驟:

1、將超限部位轉換梁設置為體單元;

2、將轉換梁上承托的剪力墻設置為體單元;

3、將設置體單元的層以及他們上下的相鄰層設置為1個施工次序

4、計算后可在等值線菜單下,用整體云圖項、且選擇只顯示體單元的方式查看實體單元構件的各工況位移和內力結果。

可實現優化的原因:

1、轉換梁按凈跨計算,比原來的計算模型跨度減少;

2、轉換柱截面較大,上層的部分荷載傳給柱,從而減少轉換梁上的荷載,例如當上層剪力墻有一部分搭接在柱截面范圍內時,上層墻的力可直接傳給柱,轉換梁上直接承托的荷載減少了,而原來把柱當作桿單元計算時,無論上層墻是否和柱截面搭接,的全部荷載都要傳導到轉換梁上;

3、轉換梁和他承托的上層剪力墻用實體單元連接計算,可避免或減緩原來殼單元在豎向荷載下的應力集中現象,從而減少上層墻在豎向荷載下的剪力,避免了墻的剪力超限現象。

?

?

18056

廣州番禺城市建筑設計院項目,對購買軟件起到關鍵作用一所項目,在PKPM里面第7層轉換層,轉換梁都調不超了,但是轉入YJK殼元分析后,很多轉換梁抗剪超,同時第8層剪力墻抗剪也超限,我把PKPM打包數據發給您,請盡快幫我看一下,此項目一所陳所長親自關注并表示如果分析裝換梁沒有優勢,采購基本不可能,如果結果理想,一所會想院長建議采購,因此比較關鍵,希望查看一下什么原因導致在YJK超而PKPM不超,? ? ? ? ? ?

?

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

實體單元

655

殼單元

887

體單元減少

26%

轉換梁上剪力墻原來剪力超限,體單元計算后正常

19435

?

轉換梁剪力對比

1

2

3

4

實體單元

2343

2093

1775

2647

殼單元

2913

2500

1849

2747

體單元減少

20%

17%

5%

4%

?

?

22057

二層右下角的轉換梁,托部分剪力墻,計算完后,墻下部分轉化梁超限,箍筋過大。請檢查下,有沒有問題,PKPM里計算整根梁箍筋都3.6,有沒有解決辦法

謝謝

可以嘗試通過改相同位置構件為體單元之后重新計算,做一下對比

?

?

轉換梁1剪力對比

左端

右端

實體單元

5331

3115

殼單元

6580

4161

體單元減少

19%

25%

?

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

實體單元

597

殼單元

1479

體單元減少

59%

?

23884

問題描述:第3計算層,FX 2~3軸處有一根托墻轉換梁,計算結果顯示剪力超限。該轉換梁與上部的整片剪力墻形成一根梁高等于層高的深梁,應該不會存在剪力超限的問題。

? ? ? ? ?請幫忙檢查一下模型,計算結果是否有問題. ? ?龐工

??廣州精森建筑設計有限公司

?

?

轉換梁1剪力對比

左端

右端

實體單元

1376

2230

殼單元

1912

4534

體單元減少

29%

51%

?

18736

本例5層轉換梁超限,6層剪力墻抗剪超限

?

轉換梁剪力對比

1

2

實體單元

441

440

殼單元

2666

2885

體單元減少

84%

86%

?

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

2

實體單元

83

104

殼單元

945

962

體單元減少

91%

89%

轉換梁、轉換柱和轉換梁上剪力墻實體元計算不再剪力超限

?

30258

1. 我用PKPMYJK 計算轉換層,發現在轉換梁的內力,配筋等方面差別都很大,請幫忙分析下原因。因YJK計算的值比PKPM小很多,公司目前還在用PKPM計算轉換結構,未采用YJK的計算結果,貴方若能夠提供二者計算差異的原因,也可供我司對比選擇更合理的計算結果

2. 轉換梁與柱重疊部分應形成剛域的,我在用PKPM計算時有的地方形成了剛域,有的地方又沒有形成剛域。YJK計算時也出現過這種情況。

pkpm截圖

轉換梁剪力對比

1

2

3

實體單元

2395

1226

915

殼單元

3212

1868

1186

體單元減少

25%

35%

23%

設為體單元的轉換梁不再抗剪超限。

?

30377

您好!本項目是一33層公寓,在2層轉換,用PK轉到YJK后發現轉換梁和轉換柱配筋差別很大,但是模型的周期、質量、位移比等整體指標差別很小,查看發現恒載下內力差別太大,附件有問題描述和PK、YJK建模數據,望給出具體原因,謝謝了!

?

但用體單元轉換梁剪力沒減少,有的稍大,這是因為該轉換柱偏心較大,原來的YJK在轉換柱內也設置了剛臂,轉移了梁上的部分荷載。

?

轉換梁1剪力對比

左端

右端

實體單元

2921

2868

殼單元

2858

2322

體單元減少

-2%

-23%

?

?

101.85m復雜高層結構

在進行模型計算時候會發現轉換層上一層中有轉換梁所托剪力墻超限如圖

將超限部位定義為實體元

之后計算結果如圖

剪力對比

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

2

實體單元

366

78

殼單元

555.2

106.6

體單元減少

34%

27%

實體元變形結果

?

張金盛1030:(447356,2010-08-06)(高位)

40層,12標準層,地下室6

7度,2類場地土,2級抗震等級

前處理及計算--特殊梁里對超限位置構件進行實體元定義,數檢之后可以在軸側簡圖查看實體元劃分效果:

軸側簡圖.bmp

超限位置為9層的轉換梁以及對應的10層的剪力墻,下圖為相應位置的殼元計算結果以及實體元計算結果比對

?

查看相應的梁端和剪力墻的恒載內力

剪力對比結果如下:

?

轉換梁1剪力對比

右端

實體單元

5485

殼單元

8732

體單元減少

37%

?

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

實體單元

119

殼單元

2277

體單元減少

95%

?

結論:定義實體元之后,都能夠起到降低內力的作用,原本的轉換梁和剪力墻超限,定義實體元之后不超限。

Yajun

4-5層轉換

定義實體元并經過數據檢查之后,在軸側簡圖查看實體元效果:

軸側簡圖.bmp

超限位置為5層的剪力墻,具體位置如圖:

查看相應轉換梁及剪力墻恒在下剪力:

對于恒載下剪力墻剪力進行比較:

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

實體單元

292

殼單元

1108

體單元減少

74%

?

結論:轉換梁上剪力墻實體元計算后不再剪力超限vtk.bmp

?

高位轉換剛度比中建9所徐工(高位)

?

發現模型圖示位置剪力墻與框支柱節點不對應,手動進行調整:

定義實體元之后軸側簡圖效果:

軸側簡圖1.bmp

超限位置為8層轉換梁,具體位置如下圖:

查看殼元和實體元超限轉換梁端恒載下剪力:

恒載下梁端剪力對比結果如下:

?

轉換梁剪力對比

1

2

實體單元

4187

3816

殼單元

6336

7321

體單元減少

34%

48%

?

結論:轉換梁剪力大幅減少,不超限。

?

T704有桿模型

地下室2層,轉換層4

定義實體元的軸側簡圖效果:

超限位置為4層圖示位置的轉換梁:

查看恒載下梁端剪力:

超限轉換梁梁端剪力結果對比:

?

轉換梁1剪力對比

左端

實體單元

2551

殼單元

2939

體單元減少

13%

?

轉換梁2剪力對比

右端

實體單元

2548

殼單元

2843

體單元減少

10%

?

結論:轉換梁內力減小,不超限。

?

?

?

33288

我現在做一個框支轉換結構,全墻轉換,計算下來轉換梁抗剪不夠。我理解全墻轉換轉換梁本身應該是一個很大的深梁,應該不會有抗剪超限問題,看了貴公司網站上轉換層上層剪力墻剪力超限的研究》一文,文中最后提到采用殼單元(轉換梁)+桿單元(柱)模型是最經濟的選用模式。我在特殊構件里也選了托墻轉換,計算結果也沒有太大改善,與PKPM結果基本一致。我嘗試柱也用墻單元建模結果會改善一些。想請教貴司對這塊有沒專門研究過??蛑мD換怎么分析才能做到安全經濟可靠。謝謝。

超限位置如圖:

可以通過設置實體元來處理,軸側簡圖效果如下:

軸側簡圖.bmp

對比梁端恒載下剪力:

轉換梁剪力對比

左端

實體單元

1489

殼單元

1811

體單元減少

18%

?

結論:實體元梁內力減小

?

44409

您好,工程是云南省金筑城設計院的:

????? 提出了幾個問題麻煩幫忙看看,謝謝。

1、轉換層上層墻超筋,墻已經是300厚了,不好再加大了。有沒有更好的處理方案?
2、框支轉換層的框支框架傾覆比例超過50%,感覺落地剪力墻已經很多了。
3、模型參數是不是有什么問題?

?

定義實體元之后的軸側簡圖單元劃分效果:

軸側簡圖.bmp

超限位置為6層圖示位置的多處剪力墻

?

查看每片墻的內力

恒載下剪力對比結果如下:

?

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

2

3

4

5

6

7

8

實體單元

1185

1199

1218

1185

1134

1187

1200

1141

殼單元

1855

1557

1546

1852

1845

1543

1534

1850

體單元減少

36%

23%

21%

36%

39%

23%

22%

38%

?

結論:原來剪力超限的剪力墻實體單元計算都不再超限

整體云圖查看實體元變形情況:

vtk.bmp

?

50520

我們是廣州市城市規劃勘測設計研究院的結構工程師,我們最新在用盈建科計算軟件計算一個高位轉換(在地面以上6層轉換)的超限高層結構計算模型時,再跟PKPM軟件在進行對比分析時發現兩個軟件對于轉換層的等效側向剛度的計算差距很大,想咨詢下你們,這其中有何問題,是否是計算參數輸入不正確導致的還是其他原因導致的。

另外,還有個問題,這個盈建科模型在進行罕遇地震的動力時程分析時,在生成數據的讀取墻體鋼筋時,軟件就會出錯,但也沒有提示具體是什么問題,以上兩個問題盼盡快回復,謝謝。

定義實體構件之后軸側簡圖的網格劃分效果:

軸側簡圖.bmp

超限位置為6層轉換梁和7層剪力墻,具體位置如圖:

查看殼元模型和實體元模型超限構件恒載下剪力:

剪力對比結果如下:

?

轉換梁剪力對比

1

實體單元

2546

殼單元

2666

體單元減少

5%

?

轉換梁上剪力墻恒載下剪力對比

1

2

3

實體單元

1044

1058

1208

殼單元

1695

1547

1803

體單元減少

38%

32%

33%

?

結論:體單元轉換梁不再剪力超限,轉換梁上剪力墻實體元計算不再剪力超限

?

整體云圖查看實體構件變形效果:

vtk.bmp

40807

模型.bmp

定義實體構件之后軸側簡圖效果:

軸側簡圖1.bmp

?

超限位置為4層圖示位置轉換梁查看恒載下轉換梁端剪力

內力對比結果:

?

轉換梁剪力對比

1

2

實體單元

1907

7194

殼單元

3125

8132

體單元減少

39%

12%

?

結論:梁端剪力減小明顯,轉換梁不超限。

?

vtk.bmp

?

帶邊框柱剪力墻方面的應用

主要解決兩個方面的問題

1、剪力墻邊框柱抗剪超限;

2、剪力墻邊框柱配筋過大甚至超筋。

措施和操作步驟:

1、將超限部位的帶邊框柱剪力墻的邊框柱和相鄰剪力墻設置為體單元;

2、將設置體單元的層以及他們上下的相鄰層設置為1個施工次序

3、計算后可在等值線菜單下,用整體云圖項、且選擇只顯示體單元的方式查看實體單元構件的各工況位移和內力結果。

可實現優化的原因:

剪力墻和邊框柱都用實體單元,可以真實反映墻是凈跨、柱是全截面的狀況,而按原來的計算模型,柱是桿單元、墻是殼單元,墻在柱的截面范圍內出現剛度重疊,導致計算結果偏大。因此采用實體單元可減少剪力墻和邊框柱的內力,從而減少配筋和邊框柱超限;

?

?

框剪(框剪-24-1

地上24層,地下2層,轉換層層號0,裙房層數0,

抗震設防烈度80.2g)度,場地類別2類,設計地震分組1組,框架抗震等級1級,剪力墻抗震等級1級。

?

邊緣構件配筋對比

1

2

3

實體單元

9209

2914

1260

殼單元

21806

4930

2564

體單元減少

58%

41%

51%

?

?

邊緣構件配筋對比

1

2

3

實體單元

10661

3273

3561

殼單元

15489

3337

3579

體單元減少

32%

2%

1%

?

?

邊緣構件配筋對比

1

2

3

實體單元

2395

1226

915

殼單元

3212

1868

1186

體單元減少

25%

35%

23%

?


超限減少1半,配筋減少10-50%。

?

框剪(框剪-27層)

地上27層,地下2層,轉換層層號0,裙房層數0,抗震設防烈度80.2g)度,場地類別2類,設計地震分組2組,框架抗震等級1級,剪力墻抗震等級1級。

?

調整之后對比結果如圖

天津港建

2-4層對比統計:

超限數量,從7處降為4

剪力墻計算配筋面積,降低50%以上。

?

框剪(框剪-23層)

地上23層,地下2層,轉換層層號0,裙房層數0,

抗震設防烈度80.2g)度,場地類別3類,設計地震分組1組,框架抗震等級1級,剪力墻抗震等級1級。

定義實體元后軸側簡圖效果:

超限位置為2-4層帶有邊框柱的剪力墻,具體位置如下:

結論:3層邊緣構件配筋由原來的16876降低到14400,減小15%

44414(帶邊框剪力墻體單元解決超限)

該模型在幾層轉換層位置,外圍轉換柱均出現抗剪超限。請問超限的柱子均有剪力墻相連,為什么會出現抗剪超的情況?有什么好的解決辦法么??

超限位置為11層的4個邊框柱,如圖:

定義實體元的軸側簡圖效果:

軸側簡圖.bmp

實體元計算之后,邊框柱不在超限

?

?

?

?

查看構件信息,實體元計算內力明顯減?。?/span>

VTK查看實體元變形效果:

vtk.bmp

節 錯層梁柱方面的應用

44410

你好,現有一工程,2層有兩個框柱抗剪截面超限,但單獨調著兩個柱構件信息,其各組合下地震剪力都比較小,無法計算到超配筋信息中的剪壓比。

請針對這兩柱的超限情況做一簡單說明,謝謝。? 湘潭市建筑設計院綜合設計二所羅曉勇 15273205163

45102

YJK錯層柱計算超筋,剪力彎矩極大,感覺計算有問題

節 應用實體單元應注意的問題

應用實體單元時,目前還應注意以下幾點

1目前提供給用戶的實體單元計算還只限于局部的、簡單的應用,因為軟件對于斜交桿件、弧形桿件等復雜連接尚未處理,這些部位的桿件還不能成為實體單元,還有待后續的改進版本。

2由于實體單元構件的長度都是凈跨的長度,實體桿件和其他桿件的連接須滿足相關要求,比如實體梁兩端連接的柱必須同時設置為實體柱,否則梁與柱連接不上,同樣實體梁搭在梁上時,支撐梁也必須同時為實體梁;實體墻兩端和柱連接時,該柱也必須同時設置為實體柱。

實體單元構件和上下層相關構件的連接時,上下層必須設置同樣位置的節點,比如轉換柱為實體單元時,上層剪力墻在柱的位置必須節點對應,否則墻和下層柱的連接會出問題。

3用實體單元代替其他單元的計算結果剛度偏大,為了使實體單元與其他類型單元混合應用的計算結果更加合理,目前軟件對實體單元剛度進行了適度折減,折減系數在計算配置文件dsnctrl.ini中可以修改。

4在使用施工模擬3計算時,實體單元的柱墻和其相鄰的非實體單元柱墻必須保持在一個施工次序中,也就是說必須把實體單元所在的樓層和上下相鄰的非實體單元樓層合并為一個施工次序,這樣才能得出正確的結果。

5設置了實體單元的工程計算完成后,可首先通過荷載平衡校驗來校驗結果是否異常,打開Wmass.Out文件中的荷載平衡段落查看。

?

第六節 YJK與MIDAS實體單元計算結果對比

下面進行YJKMIDAS實體單元計算結果對比。

(a)????? YJK模型圖????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ????????????? ? (b) MIDAS模型圖

?

計算振型周期結果對比如下,可見二者計算結果完全相同。

(a). YJK振型周期計算結果

?

(b). MIDAS振型周期計算結果

?

同樣模型按照傳統的桿件單元計算,YJKMidas的計算結果如下,可見二者相同,但都比實體單元周期長,說明目前的實體單元剛度比桿件單元偏大。

(a)????? YJK桿件模型振型周期計算結果

?

(b)????? MIDAS桿件模型振型周期計算結果

?

?

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