剪力墙的内力分析
剪力墙结构简化计算-内力计算
绿色建筑的发展趋势
节能设计
在剪力墙结构的设计中，应充分考虑节能因 素，采用合理的建筑布局、朝向和窗墙比等 措施，降低建筑能耗，提高能源利用效率。
环保材料，降低建筑对环境的负荷，实
现绿色建筑的可持续发展。
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该方法能够处理复杂的几何形状和材料非线性问题，广泛应 用于工程实践中。
有限差分法
有限差分法是一种离散化的数值计算方法，通过将连续的 空间离散成有限个小的差分网格，并利用差分公式代替微 分方程进行求解。
该方法适用于求解偏微分方程，对于求解剪力墙的内力具 有一定的适用性。
边界元法
边界元法是一种基于边界积分方程的数值计算方法，通过将问题转化为边界积分 方程，并利用离散化的方式求解。
大跨度桥梁剪力墙结构优化设计
针对大跨度桥梁的特点，采用相应的优化设计方法，对剪力墙结构进行优化设计，降低 结构的自重和提高结构的稳定性。
05 剪力墙结构的发展趋势与 展望
新材料的应用
高强度钢材
高强度钢材具有更高的屈服点和抗拉 强度，能够减少钢材用量，减轻结构 自重，提高结构的承载能力和抗震性 能。
求解数学模型
选择合适的优化算法，对数学模型进行求解， 以获得最优解。
建立数学模型
根据问题定义，建立相应的数学模型，包括 目标函数和约束条件。
结果分析
对最优解进行分析，评估其可行性和有效性。
优化设计实例
高层建筑剪力墙结构优化设计
针对高层建筑的特点，采用相应的优化设计方法，对剪力墙结构进行优化设计，提高结 构的承载力和稳定性。
高层剪力墙的内力计算
总结词
高层剪力墙的内力计算需要考虑地震作 用和风荷载等动态因素，需要采用动力 分析方法。
看结构牛人对框架剪力墙结构框架内力调整的分析
看结构牛人对框架剪力墙结构框架内力调整的分析首先，来看看规范是如何执行这个内力调整的：根据高规和抗规的规定：抗震设计时，框架-剪力墙结构中剪力墙的数量必须满足一定要求。
这就是说，在地震作用时剪力墙作为第一道防线承担了大部分的水平力。
但这并不意味着框架部分可以设计得很弱。
相反，框架部分作为第二道防线必须具备一定的抗侧力能力，这就需要在计算时，对框架部分所承担的剪力进行调整。
在高规中，对Vf 其次，理解为什么要进行框架部分的内力调整我想几乎所有的结构工程师都大概的知道这是为了保证框架作为结构二道防线之用。
那么详细分析起来会是如何呢？首先来看典型框架剪力墙的内力分配图（此图为解析推导，与实际情况稍有出路，可以参考理论推导的假设，但是基本规律是合适的）。
由图可见在结构的底部剪力墙需承担大部分的内力，变形上是剪力墙小而框架大，因此剪力墙在此部分起到主导的作用，即第一道防线，若在外力作用下剪力墙屈服则将转移很大的内力给框架，此时只按弹性分析设计出来的框架将无法承担这部分由墙转移出来的作用而破坏，因此我们需要提高底部区域框架的设计内力以实现它的二道防线功能。
那么对于结构的上部区域是否还是这样的情况呢？那就不是了，顶部区域框架可能承担超过层剪力的作用而剪力墙的内力则反向与外力作用相同，因此在上部（尤其是顶部）区域，框架剪力=外力+墙剪力！而变形上框架小剪力墙大，此时实际上框架起到主导作用，是框架在帮剪力墙，那么两道防线的概念则发生了转移，因此在框架剪力墙结构的顶部区域也需要加强框架。
第三，对于普通的框架剪力墙结构而言，执行了规范的规定会出现什么结果？应该分两种情况讨论，第一种情况，当1.5Vf,max0.2V0时，框架剪力墙结构中底部区域的内力调整由0.2V0控制，中部区域不需要调整，上部区域由0.2V0控制，此时也出现了对于顶部区域而言就会出现内力调整系数过大的情况，这种情况下调整框架的内力在结构概念上就意义就不清晰了，因此HiStruct建议，此时若调整系数很大则可直接采用“2”的调整系数，但是一般情况下既然1.5Vf,max>0.2V0则说明框架部分其实也不太弱，即顶部按0.2V0的调整系数一般不会太大，可以设计下来。
第6章剪力墙结构内力计算
对上式微分一次得
最后位移条件 表达为
连梁内力
内力计算
连梁剪力
连梁弯矩 为连梁与墙肢刚度比（或为不考虑墙肢轴向变形时剪
力墙的整体工作系数）； 为剪力墙的整体工作系数； (计算式见后)
D为连梁的刚度；S为 双肢墙对组合截面形 心轴的面积矩
墙肢内力
——分别为两墙肢对各自截面形心轴的惯性矩； ——分别为两墙肢的折算惯性矩
或写成连杆是连续分布的取微段高度连杆进行分析该连杆的截面积为惯性矩为切口处剪连杆弯曲变形产生的相对位移顶部集中力作用下的悬臂杆件顶点侧移连杆剪切变形产生的相对位移在顶部集中力作用下由剪切变形产dxdxeipheihagaphgahaeieiha由基本体系可分别写出两墙肢的弯矩与其曲率的关系为相加两式得对上式微分一次得最后位移条件表达为连梁内力为连梁与墙肢刚度比或为不考虑墙肢轴向变形时剪力墙的整体工作系数
（4）双肢墙（联肢墙）介 于整体小开口墙和独立 悬臂墙之间，连梁对墙 肢有一定的约束作用， 墙肢弯矩图有突变，并 且有反弯点存在（仅在 一些楼层），墙肢局部 弯矩较大，整个截面正 应力已不再呈直线分布， 如图所示。变形曲线为宽，连梁与墙肢 的截面弯曲刚度接近， 墙肢中弯矩与框架柱 相似，其弯矩图不仅 在楼层处有突变，而 且在大多数楼层中都 出现反弯点，如图所 示。变形曲线呈整体 剪切型。
多肢墙仍采用连续化方法进行内力和位移计算，其基本假 定和基本体系的取法均与双肢墙类似。
同双肢墙的求解一样，根据切口处的变形连续条件，m+1 列多肢墙可建立m个微分方程。
6.4 壁式框架的内力及位移计算
当剪力墙的洞口尺寸较大，连梁的线刚度又大于或接近于 墙肢的线刚度时，剪力墙的受力性能接近于框架。但由于墙肢 和连梁的截面高度较大，节点区也较大，故计算时应将节点视 为墙肢和连梁的刚域，因此， 壁式框架的梁、 柱实际上都是 一种在端部带有刚域的杆件。按带刚域的框架（即壁式框架） 进行分析，在水平荷载作用下，常用的分析方法有矩阵位移法 和D值法等，本节仅讲述D值法。
高层建筑结构设计 第06章 剪力墙结构内力计算
EI w
EIeq
EI
w
EI
w
1
3.64 EIw
H 2GAw
1
4 EIw
H 2GAw
1
3 EIw
H 2GAw
倒三角荷载 均布荷载 顶点集中荷载
• 由上可知，由于连梁对墙肢的约束作用， 使墙肢弯矩产生突变，突变值的大小主要 取决于连梁与墙肢的相对刚度比。
• 根据剪力墙类型的不同，简化分析时一般 采用以下计算方法：
• （1）材料力学分析法。 • （2）连梁连续化的分析方法。 • （3）带刚域框架的计算方法。
二、剪力墙结构简化分析的基本假 定和计算单元
如果剪力墙在某一水平荷载作用下的顶点位移为u， 而某一竖向悬臂受弯构件在相同的水平荷载作用下也 有相同的水平位移u，则可以认为剪力墙与竖向悬臂 受弯构件具有相同的刚度，故可采用悬向悬臂受弯构 件的刚度作为剪力墙的等效刚度，它综合反映了剪力 墙弯曲变形、剪切变形和轴向变形等的影响。
• 计算等效刚度时，先计算剪力墙在水平荷载作 用下的顶点位移，再按顶点位移相等的原则进 行折算求得。在均布荷载、倒三角形荷载和顶 点集中荷载分别作用下，剪力墙的等效刚度可 按下式计算：
整体小开口墙
当剪力墙的洞口稍大一些，且 洞口沿竖向成列布置，洞口的 面积超过剪力墙墙面总面积的 16%，但洞口对剪力墙的受力 影响仍较小，这类墙体称为整 体小开口墙。
连肢墙
当剪力墙沿竖向开有一列或多列 较大的洞口时，由于洞口较大截 面的整体性大为削弱，其截面变 形已不再符合平截面假定。这类 剪力墙可看成是若干个单肢剪力 墙或墙肢(左、右洞口之间的部 分)由一系列连梁(上、下洞口之 间的部分)联结起来组成，当开 有一列洞口时称为双肢墙，当开 有多列洞口时称为多肢墙。
框架和剪力墙结构的内力与位移计算
框架和剪力墙结构的内力与位移计算在建筑结构设计中，框架和剪力墙结构是一种常见且重要的结构形式。
理解和准确计算这种结构的内力与位移，对于确保建筑物的安全性、稳定性以及使用性能至关重要。
框架结构主要由梁和柱组成，通过节点连接形成空间受力体系。
在承受水平荷载时，框架结构的变形以剪切型为主，即层间位移由下至上逐渐增大。
而剪力墙结构则是由一系列的钢筋混凝土墙板组成，能够有效地抵抗水平荷载，其变形以弯曲型为主，即顶部位移较大。
当框架和剪力墙共同工作时，其内力和位移的计算就变得较为复杂。
首先，我们来探讨内力的计算。
内力包括弯矩、剪力和轴力。
在水平荷载作用下，框架和剪力墙所承担的内力会根据它们的刚度比例进行分配。
对于框架部分，其内力计算通常采用 D 值法。
D 值法考虑了梁柱线刚度比、上下层横梁线刚度比以及层高变化等因素对框架柱抗侧刚度的影响。
通过计算得到框架柱的抗侧刚度后，再根据水平荷载的大小和分布，就可以计算出框架柱和框架梁的内力。
剪力墙的内力计算则相对复杂一些。
一般来说，可以采用等效抗弯刚度法或者连续连杆法。
等效抗弯刚度法将剪力墙等效为一个悬臂梁，通过计算其等效抗弯刚度来确定内力。
连续连杆法则是将剪力墙视为一系列连续的连杆，通过建立微分方程来求解内力。
在计算框架和剪力墙结构的位移时，需要分别考虑弯曲变形和剪切变形的影响。
对于框架结构，由于其剪切变形较大，需要同时考虑梁柱的弯曲变形和剪切变形。
而剪力墙结构主要是弯曲变形，其位移计算可以基于材料力学中的弯曲理论。
在实际工程中，为了更准确地计算框架和剪力墙结构的内力和位移，通常会借助计算机软件进行分析。
这些软件基于有限元法等数值方法，能够模拟结构在各种荷载作用下的响应。
然而，软件计算结果也并非绝对准确，工程师还需要根据自己的经验和判断对结果进行分析和校核。
例如，在一些特殊的情况下，软件可能无法准确考虑结构的非线性行为或者一些复杂的边界条件。
另外，在设计过程中，还需要考虑一些其他因素对内力和位移的影响。
第4章 剪力墙结构的内力和位移计算
对折线型的剪力墙，当各墙段总转角不大于15º 除上述两种情况外，对平面为折线形的剪力墙， （α＋β≤15º）时，可近似地按平面剪力墙进行计 在十字形和井字形平面中，核心墙各墙段轴线错开距离a 算。 不应将连续折线形剪力墙作为平面剪力墙计算； 不大于实体连接墙厚度的8倍、且不大于2.5 m时，整片墙 当将折线形（包括正交）剪力墙分为小段进行 可以作为整体平面剪力墙来计算，但必须考虑到实际上存 在的错开距离a带来的影响，整片墙的等效刚度宜将计算 内力和位移计算时，应考虑在剪力墙转角处的 结果乘以0.8的系数，并将按整片墙计算所得的内力乘以 竖向变形协调。 1.2的增大系数。
均布荷载
进一步简化，将三种荷载作用下的公式 统一，式内系数取平均值，混凝土剪切模 量G＝0.4E，则上面子式可写成
EIeq
顶部集中荷载
EI q 1 9I q / H 2 Aq
在分配剪力时，整体悬臂墙的等效抗弯刚 度可直接由上式计算。
双肢墙的连续化计算方法
大多数建筑中，门窗洞口在剪力墙中排列整齐，剪力墙可以划分为许多墙肢与连梁。 将连梁看成墙肢间连杆并且沿着墙高离散为均匀分布的连续连杆，用微分方程求解， 称为连续连杆法。这是连肢墙内力以及位移分析的一种较好的近似方法。这种方法把 解制成曲线或者图表，使用也方便。
第4章 剪力墙结构的内力和位移计算
• 荷载分配及计算方法概述 • 整体墙计算方法 • 双肢墙和多肢墙的连续化计算方法 • 小开口整体墙及独立墙肢近似计算方法 • 带刚域框架计算方法
剪力墙结构平面及剖面示意图
荷载分配及计算方法概述
一、剪力墙在竖向荷载下内力 力传递路线：楼板—>墙 除了连梁内产生弯矩外，墙肢主要受轴向力 传到墙上的集中荷载按扩散角向下扩散倒整个 墙；因此除了考虑集中荷载下局部承受压力之 外，按照分布荷载计算集中力对墙面的影响 如果楼板中有大梁，传到墙上的集中荷载可按 45°扩散角向下扩散到整个墙截面。所以，除 了考虑大梁下的局部承压外，可按分布荷载计 算集中力对墙面的影响，见图。 当纵墙和横墙是整体联结时，一个方向墙上的 荷载可以向另一个方向墙扩散。因此，在楼板 以下一定距离以外，可以认为竖向荷载在两方 向墙内均匀分布。
4剪力墙结构内力与位移计算4(壁式框架)
6 EI ab 6 EI (1 ) (1 )l 1 a b (1 )(1 a b) 2 l
V21 V12
m21 m12 12EI l (1 )(1 a b)3 l 2
由刚域段平衡，可得
壁式框架的轴线，取壁梁、 壁柱的形心线。
● ●
h
● ●
两层壁梁形心线之间距离为hw。 hw与层高h不一定相等。
为了简化起见，同时考虑楼 板的作用，我们常常令
hw
●
●
●
●
●
hw＝h
刚域长度的取法
壁式框架刚域的取值比较复杂，刚域长度与壁梁、壁柱的截面高度有关。 通过试验与比较， 目前常用的取值如 图和下列公式所示。
2. 连续化方法的基本假定是什么？他们对该计算方法的应用范围有什么影响？ 3. 连续化方法的计算步骤有哪些？双肢墙和多肢基本的假定、几何参数、查表方法内力和位移计算等有什 么异同？
4. 连肢墙的内力分布和侧移变形曲线的特点是什么？整体系数α 对内力分布和变形有什么影响？为什么?
5. 壁式框架与一般框架有什么区别？如何确定壁式框架的轴线和位置和刚域尺寸？ 6. 带刚域杆件和一般框架等截面杆件的刚度系数有什么不同？当两端刚域尺寸不同时这样区分c和c',有什 么规律？ 7. 带刚域框架中应用D值法要注意哪些问题？哪些参数和一般框架中不同？
刚域尺寸
壁梁刚域长度： lb1＝a1－hb/4 壁柱刚域长度： lc1＝c1－hc/4
lb2＝a2－hb/4 lc2＝c2－hc/4
如果计算所得的刚 域长度为负值，则 刚域长度取为零。
带刚域框架计算简图及计算方法
杆件有限元法：适合计算机进行计算，不适合手算。 D值法：只需修改杆件刚度，即可以用D值法来计算杆件内力，并用相应表格确 定反弯点高度，是一种较为方便的近似计算方法。适合于手算，不考虑柱轴向变 形，但是梁、柱的剪切变形可以通过修正杆件刚度考虑进去。
第五讲(一) 剪力墙结构的内力
第五讲（一) 剪力墙结构的内力、位移计算本章内容:一、剪力墙结构的计算图1、剪力墙结构的计算图—水平荷载下剪力墙的计算截面2、剪力墙的分类（1）整体墙和小开口整体墙（2)双肢剪力墙和多肢剪力墙（3）框支剪力墙（4）开有不规则大洞口的墙二、剪力墙构件的受力特点和分类依据1、影响剪力墙受力性能的两个主要指标（1）肢强系数(2）剪力墙整体性系数2、单榀剪力墙受力特点(水平力作用下墙肢中的整体弯矩和局部弯矩)3、剪力墙的分类（1）整截面剪力墙(2）整体小开口剪力墙（3）联肢剪力墙（4）壁式框架三、剪力墙的计算方法1、整体墙和小开口整体墙的计算2、双肢墙的计算1）连续连杆法的基本假设2）力法方程的建立3）基本方程的解4）双肢墙的内力计算5）双肢墙的位移与等效刚度6）关于墙肢剪切变形和轴向变形的影晌7）关于各类剪力墙划分判别式的讨论一、剪力墙结构的计算图1、剪力墙结构的计算图—水平荷载下剪力墙的计算截面下图为一高层建筑剪力墙结构的平面布置及剖面示意图。
从图中可以看出，剪力墙结构是由一系列的竖向纵、横墙和平面楼板组合在一起的—个空间盒子式结构体系。
按照对高层建筑结构计算的基本假定及计算图取法，它可以按纵、横两方向的平面抗侧力结构进行分析。
为了方便，下面采用简单的图形说明问题。
下图所示为剪力墙结构，在横向水平荷载作用下,只考虑横墙起作用，而“略去”纵墙的作用。
在纵向水平荷载作用时，只考虑纵墙起作用，而“略去"横墙的作用。
需要指出的是,这里所谓“略去”另一方向剪力墙的影响,并非完全略去，而是将其影响体现在与它相交的另一方向剪力墙结构端部存在的翼缘，将翼缘部分作为剪力墙的一部分来计算.根据《高层规程》的规定，计算剪力墙结构的内力和位移时，应考虑纵、横墙的共同工作，即纵墙的一部分可作为横墙的有效翼缘，横墙的一部分也可作为纵墙的有效冀缘。
现浇剪力墙有效翼缘的宽度i b可按下表所列各项中最小值取用。
剪力墙通常是布置得规则、拉通、对直的。
剪力墙结构内力与位移计算3(多肢墙)
案例二：大型商业中心多肢剪力墙设计
大型商业中心多肢剪力墙设计需 要充分考虑人流、物流等动态载 荷的影响，以及商业设施的特殊
要求。
设计时应注重结构的抗震性能和 抗侧刚度，以确保在地震等突发 事件中能够保持结构的稳定性和
安全性。
设计中还需考虑商业设施的功能 需求，如商铺、餐饮、娱乐等设 施的空间布局和结构要求，以满
剪力分布
多肢剪力墙的剪力分布与墙肢的长度、 连梁的刚度以及剪力墙的整体性有关。 在墙肢和连梁的交接处，剪力通常较 大。
剪力计算公式
剪力的计算公式基于牛顿第二定律和 平衡条件，考虑剪力墙的截面特性和 荷载情况来确定。
剪力墙的轴力计算
轴力分布
多肢剪力墙的轴力分布与墙肢的长度、截面尺寸以及荷载情况有关。在墙肢和连梁的交接处，轴力可能发生突变。
足商业运营的需求。
案例三：大型桥梁多肢剪力墙设计
大型桥梁多肢剪力墙设计需要充分考虑 风、水流等自然因素的影响，以及桥梁 的跨度、荷载和施工条件等特殊要求。
设计时应采用先进的计算和分析方法， 如数值模拟或风洞试验等，对剪力墙的 受力状态进行详细分析，确保结构的稳
定性和安全性。
设计中还需考虑施工的可操作性、经济 性以及耐久性等因素，以达到最佳的设 计效果。同时，还需考虑桥梁的美观性 和环保要求，以满足社会和经济发展的
在设计多肢剪力墙时，需要充分考虑剪切传递原理，合理配置水平钢筋的位置和 数量，以确保剪力的有效传递和整体结构的稳定性。
弯曲传递原理
弯曲传递原理是指多肢剪力墙中，墙肢之间的弯矩通过竖向 钢筋传递，形成整体共同抵抗弯矩。
在设计多肢剪力墙时，需要充分考虑弯曲传递原理，合理配 置竖向钢筋的位置和数量，以确保弯矩的有效传递和整体结 构的稳定性。
剪力墙受力机理
剪力墙作为一种重要的建筑结构构件，其主要功能是抵抗水平荷载，特别是风荷载和地震作用产生的剪切力，以及传递竖向荷载。
剪力墙的受力机理主要包括以下几个方面：1.水平荷载作用下的受力：o在水平荷载如风荷载或地震作用下，剪力墙作为一个整体构件，主要通过墙体自身的弯曲变形来消耗能量并传递剪力。
墙体两侧因受力而产生相对剪切变形，墙体内的混凝土和钢筋共同工作，其中混凝土承受大部分剪切应力，而水平分布钢筋（箍筋和水平筋）主要抵抗剪切变形导致的裂缝发展和延展。
2.竖向荷载作用下的受力：o对于竖向荷载（自重和楼面活荷载），剪力墙类似于厚壁梁，通过墙体本身的压缩变形来承受垂直荷载，并通过墙体底部的基础或梁将荷载传递至地基。
3.墙肢和连梁的协同工作：o在有洞口的剪力墙中，墙肢（无洞口部分）和连梁（位于洞口上方或下方的梁）形成一个整体，共同受力。
连梁不仅传递水平荷载，还通过其弯曲变形协调各个墙肢间的变形，使整个剪力墙结构保持稳定。
4.内力分布：o剪力墙内部的内力分布是复杂的，包括剪力、弯矩和轴向压力。
这些内力由墙体中的主筋（竖向钢筋）和分布钢筋（箍筋）共同承担，主筋主要负责抵抗墙体的弯曲和轴向压力，而箍筋则增强墙体抵抗剪切的能力。
5.屈曲约束钢板剪力墙：o在特殊设计的剪力墙中，如两边连接屈曲约束钢板剪力墙，通过引入钢板提高剪力墙的延性和耗能能力，钢板在剪力墙发生塑性变形时起到约束作用，从而改变墙体的受力机理，提高结构的抗震性能。
总结起来，剪力墙的受力机理在于其利用自身材料（混凝土和钢筋）的物理力学特性，通过合理设计和布置钢筋，确保在不同荷载工况下能够有效地分散、传递和消耗各种荷载，实现结构的安全和稳定。
整截面剪力墙的内力和位移计算
整截面剪力墙的内力和位移计算：
1）内力计算在水平荷载作用下，整截面墙可视为上端自由，下端固定的竖向悬臂梁构件。
在侧向荷载作用下的墙肢截面内的正应力分布为线性分布。
截面变形后可保持平截面，因此其内力可采用材料力学公式进行计算。
2）位移和等效刚度整截面墙的侧移，即墙顶部的水平位移可按材料力学公式进行计算。
由于剪力墙的截面高度大，在计算位移时，应考虑弯曲变形，并同时考虑剪切变形的影响。
其顶部位移公式为：将顶部位移公式代入前面的等效刚度有关公式，则可得到整截面墙的等效刚度计算公式为：为简化计算，《高层建筑混凝土结构技术规程》将上述三式写成统一公式，并以G=0.4E代入，可得到整截面墙的等效刚度计算公式。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
广州陶粒厂广东陶粒厂 编辑:ejdnchh。
剪力墙的分类
剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构，承受竖向荷载和水平荷载，是高层建筑中常用的结构形式。
由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载作用下，侧移较小，因此这种结构抗震及抗风性能都较强，承载力要求也比较容易满足，适宜于建造层数较多的高层建筑。
剪力墙主要承受两类荷载：一类是楼板传来的竖向荷载，在地震区还应包括竖向地震作用的影响；另一类是水平荷载，包括水平风荷载和水平地震作用。
剪力墙的内力分析包括竖向荷载作用下的内力分析和水平荷载作用下的内力分析。
在竖向荷载作用下，各片剪力墙所受的内力比较简单，可按照材料力学原理进行。
在水平荷载作用下剪力墙的内力和位移计算都比较复杂，因此本节着重讨论剪力墙在水平荷载作用下的内力及位移计算。
一、剪力墙的分类及受力特点为满足使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。
理论分析和试验研究表明，剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。
洞口是否存在，洞口的大小、形状及位置的不同都将影响剪力墙的受力性能。
剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙（多肢墙）和壁式框架等几种类型。
不同类型的剪力墙，其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同，计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。
1．整体剪力墙无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的15%，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整体剪力墙（或称为悬臂剪力墙）。
整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算。
2．小开口整体剪力墙当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积的15%时，通过洞口的正应力分布已不再成一直线，而是在洞口两侧的部分横截面上，其正应力分布各成一直线。
这说明除了整个墙截面产生整体弯矩外，每个墙肢还出现局部弯矩，因为实际正应力分布，相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力。
第十五讲剪力墙结构的内力和位移计算
第十五讲剪力墙结构的内力和位移计算在建筑结构领域，剪力墙结构是一种常见且重要的结构形式。
为了确保剪力墙结构在设计和施工中的安全性、稳定性以及经济性，对其内力和位移的准确计算至关重要。
首先，我们来了解一下什么是剪力墙结构。
剪力墙，顾名思义，就是能够承受水平和竖向荷载的钢筋混凝土墙体。
它像一堵坚固的屏障，有效地抵抗风荷载、地震作用等水平力，同时也承担着建筑物自身的重量等竖向荷载。
那为什么要计算剪力墙结构的内力和位移呢？简单来说，内力反映了结构内部各部分之间的相互作用力，而位移则体现了结构在荷载作用下的变形情况。
通过准确计算内力和位移，我们可以判断结构是否能够满足强度、刚度和稳定性的要求，从而保证建筑物在使用过程中的安全可靠。
接下来，我们探讨一下剪力墙结构内力计算的方法。
目前常用的方法主要有手算法和计算机软件计算法。
手算法虽然相对繁琐，但对于理解内力计算的原理非常有帮助。
比如，在水平荷载作用下，可以采用等效抗弯刚度的方法，将剪力墙等效为一根竖向的悬臂梁，然后按照材料力学的方法计算其内力。
这种方法在简单结构中应用较为方便，但对于复杂的剪力墙体系，计算量较大，容易出错。
随着计算机技术的飞速发展，各种结构计算软件应运而生。
这些软件可以根据输入的结构参数和荷载条件，自动计算出剪力墙的内力。
常见的软件有 PKPM、YJK 等。
使用软件计算时，需要准确地建立结构模型，包括墙体的尺寸、材料属性、连接方式等，并合理地施加荷载。
但需要注意的是，软件计算结果也并非绝对准确，需要结构工程师具备一定的判断能力，对结果进行分析和校核。
在计算剪力墙结构的内力时，还需要考虑多种因素。
比如，剪力墙的形状和布置对内力分布有着显著的影响。
如果剪力墙的开洞较大或形状不规则，其内力分布会变得更加复杂。
此外，不同的荷载组合，如风荷载与地震作用的组合，也会导致内力的差异。
说完内力，我们再来看位移计算。
位移计算的目的是评估剪力墙结构在荷载作用下的变形程度，以确保其满足正常使用的要求。
剪力墙的内力计算方法
剪力墙的内力计算方法剪力墙的内力计算方法1. 引言剪力墙是一种常用的结构墙体，用于承受纵向荷载和地震力。
在设计剪力墙时，需要进行内力计算以确定墙体的尺寸和配筋。
本文将详细介绍剪力墙的内力计算方法，包括水平荷载的引入、剪力分布的确定和内力计算的具体步骤。
2. 水平荷载的引入剪力墙主要承受水平荷载引起的剪力作用。
水平荷载可以分为地震力和风载荷载两种情况。
地震力是剪力墙设计中最重要的荷载，根据地震区划和设计等级确定地震作用。
风载是根据建筑物高度、形状和地理位置等确定的。
在内力计算中，需要将这些水平荷载引入计算模型。
3. 剪力分布的确定剪力墙的内力分布是根据墙的几何形状和荷载情况来确定的。
通常情况下，剪力墙受到的剪力是不均匀分布的，因此需要确定剪力的分布规律以进行内力计算。
常用的剪力分布假设有均布剪力、三角形剪力和梯形剪力等。
4. 内力计算的具体步骤进行剪力墙的内力计算时，可以按照以下步骤进行：(1) 确定剪力墙的尺寸和布置，包括墙体的高度、厚度和纵向间距等。
(2) 确定荷载情况，包括水平荷载和垂直荷载。
(3) 根据荷载情况和剪力分布规律，确定墙体各截面的剪力大小。
(4) 根据墙体的材料性能和截面形状，计算截面的抗剪强度。
(5) 对于超过抗剪强度的截面，需要进行配筋计算，并根据构造措施确定墙体的抗剪能力。
(6) 根据内力计算结果，进行剪力墙尺寸和配筋的调整。
5. 附件本文档所涉及的附件如下：附件1：剪力墙设计图纸附件2：剪力墙内力计算表格6. 法律名词及注释本文档所涉及的法律名词及注释如下：1) 剪力墙：一种用于承受水平荷载的墙体结构。
2) 内力计算：根据力学原理和设计要求，计算结构内部的受力情况和内力大小。
4剪力墙结构内力与位移计算1(整体墙)
剪力分配
各片剪力墙是通过刚性楼板联系在一起的。当结构的水平力合力中心与结构刚度中心 重合时，结构不会产生扭转，各片剪力墙在同一层楼板标高处的侧移将相等。因此， 总水平荷载将按各片剪力墙的刚度大小向各片墙分配。所有抗侧力单元都是剪力墙， 它们有相类似的沿高度变形曲线——弯曲型变形曲线，各片剪力墙水平荷载沿高度的 分布也将类似，与总荷载沿高度分布相同。因此，分配总荷载或分配层剪力的效果是 相同的。 当有m片墙时，第i片墙第j层分配到的剪力是
b01
0.15 H
b02
0.15 H
剪力墙有效翼缘宽度 bf 取表中所列各项较小值。
非直线墙的处理
由于建筑述简化方法来近似进行计算。
对折线型的剪力墙，当各墙段总转角不大于 15º 除上述两种情况外，对平面为折线形的剪力墙， （α＋β≤15º）时，可近似地按平面剪力墙进行计 在十字形和井字形平面中，核心墙各墙段轴线错开距离a 算。 不应将连续折线形剪力墙作为平面剪力墙计算； 不大于实体连接墙厚度的8倍、且不大于2.5 m时，整片墙 当将折线形（包括正交）剪力墙分为小段进行 可以作为整体平面剪力墙来计算，但必须考虑到实际上存 在的错开距离a带来的影响，整片墙的等效刚度宜将计算 内力和位移计算时，应考虑在剪力墙转角处的 结果乘以0.8的系数，并将按整片墙计算所得的内力乘以 竖向变形协调。 1.2的增大系数。
本课主要介绍用手算可 以实现的近似计算方法
2．连续化方法及带刚域框架计算方法 3．有限条方法
开有一排较大洞口的剪力墙叫双肢剪力墙；开有多排较大洞口的剪力墙叫多肢 剪力墙。由于洞口较大，剪力墙是一系列由连梁约束的墙肢所组成。这时可以用连 续化方法或带刚域框架方法作近似计算。当简化为带刚城框架时，可以用D值法进行 手算，也可以用杆件有限元以及短阵位移方法，由计算机计算。 对于形状及开洞都比较规则的墙，近年来发展了用有限条计算内力和位移的方法。 把剪力墙划分为竖向条带，条带的应力分布用函数形式表示，连结线上的位移为未 知函数。这种方法较平面有限元未知量大大减少，中小型计算机都可实现其计算。 这是一种精度较高的计算方法。
剪力墙结构的内力与位移计算
7）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置。宜避免使用错洞墙和叠合错 洞墙。
8）当剪力墙与平面外方向的梁刚接时，可加强剪力墙平面外的抗弯刚度和 承载力（可在墙内设置扶壁柱、暗柱或与梁相连的型钢等措施）；或减小梁 端弯矩的措施（如设计为铰接或半刚接）《高规》7.1.6。 9）短肢剪力墙是指墙肢截面厚度不大于300mm，各肢截面高度与厚度之比 为5~8的剪力墙，当墙肢截面高度与厚度之比不大于4时，易按框架柱进行截 面设计。高层结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙结 构的最大适用高度应适当降低。
整体小开口墙
3）联肢墙： 几何判定： 沿竖向开有一列或多列较大的洞口，可以简化 为若干个单肢剪力墙或墙肢与一系列连梁联结起来 组成。
受力特点：
联肢剪力墙
连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩 较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。
4）壁式框架：
几何判定：
当剪于墙肢的 刚度。 受力特点： 与框架结构相类似。
10）楼面梁不宜支承在剪力墙或核心筒的连梁上。
11）计算剪力墙的内力与位移时，可以考虑纵、横墙的 共同工作。 有效翼缘的宽度按下表采用，取最小值。
bf b bf S 01 b bf S 02 bf b
考虑方式
截面形式 T形或I形 L形或[形
按剪力墙间距
按翼缘厚度
b
S01 S02 2 2
b
S02 2
3、引入等效刚度 EIeq ，可把剪切变形与弯曲变形综合成弯曲变形的表达形式，则式 可进一 步写成下列形式
问题：如何考虑洞口对截面面积及刚度的削弱影响？
（1）小洞口整体墙的折算截面面积为：
框架—剪力墙分析解析
.
第二节 框剪结构内力计算
刚接体系计算步骤：
.
第三节 框剪结构内力、位移特征
刚度特征值，反映了框架抗侧刚度（包括连 梁约束刚度）与剪力墙抗弯刚度的比值影响。
当＝0时即为纯剪力墙结构，当＝∞时即为 纯框架结构。
.
第三节 框剪结构内力、位移特征 一、位移曲线
<1时，变形曲线呈弯曲形 >6时，变形曲线呈剪切形 ＝1～6时，变形曲线呈弯剪型
.
第三节 框剪结构内力、位移特征
剪力墙及框架顶部剪力不为0的原因是由协调变形 相互作用产生的。
协同工作使得框架各层剪力趋于均匀，有利于框架 柱的设计。梁、柱尺寸从上到下可以比较均匀。
框架的剪力最大值在结构中部某层，相对座标大约 在0.3～0.6之间，随刚度特征值的增大，最大剪力层向下 移动。可以根据最大剪力值控制柱断面配筋。
位剪切变形所需的水平剪力
CF h Dj
.
第二节 框剪结构内力计算
在工程实际中，总框架各层抗侧移刚度Cf及总剪力墙各 层等效抗弯刚度EIeq沿结构高度不一定完全相同，而是有变 化的，如果变化不大，其平均值可采用加权平均法算得：
hiC fi
Cf
m
H
hiEIwi
EIw m H
.
第二节 框剪结构内力计算 四、按铰接体系框剪结构的内力计算
.
第二节 框剪结构内力计算
总剪力墙内力与弯曲变形的关系
EIwd dx4y 4 p(x)pf(x)pm(x)
E Iwd dx 4y 4p(x)Cf .d dx 2y 2i n1m h abi d dx 2y 2
第二节 框剪结构内力计算
整理后可得：
d4y(Cf
剪力墙结构的内力与位移计算
剪力墙结构的内力与位移计算在现代建筑结构设计中，剪力墙结构因其良好的抗震性能和空间整体性而被广泛应用。
要确保剪力墙结构的安全性和稳定性，准确计算其内力与位移至关重要。
接下来，让我们一起深入探讨剪力墙结构内力与位移计算的相关知识。
剪力墙，简单来说，就是主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。
它如同建筑物的坚强卫士，能够有效地抵抗侧向力，保障建筑的稳定。
内力计算是剪力墙结构设计的关键环节之一。
在水平荷载作用下，剪力墙会产生弯矩、剪力和轴力。
计算这些内力时，需要考虑多种因素。
首先是荷载的确定。
水平荷载通常包括风荷载和地震作用。
风荷载的大小取决于建筑物所在地区的基本风压、体型系数以及高度等因素。
地震作用则需要根据抗震设防烈度、场地类别等进行计算。
其次，剪力墙的几何形状和尺寸对内力计算有着重要影响。
比如，墙的长度、厚度以及开洞情况等。
开洞会使剪力墙的刚度发生变化，从而影响内力分布。
在计算方法上，常用的有等效抗弯刚度法和有限元法等。
等效抗弯刚度法相对简单，适用于规则形状的剪力墙。
它将剪力墙等效为一个具有一定抗弯刚度的杆件，通过结构力学的方法计算内力。
有限元法则能够更精确地模拟剪力墙的复杂受力情况，适用于各种形状和开洞的剪力墙，但计算过程相对复杂。
位移计算同样不容忽视。
位移过大可能导致建筑物使用功能受限，甚至影响结构的安全。
计算剪力墙的位移，需要先确定其侧向刚度。
侧向刚度与剪力墙的材料、几何形状、边界条件等密切相关。
对于混凝土剪力墙，其刚度会随着混凝土的龄期和受力状态而变化。
在计算位移时，要考虑多种因素的影响。
比如，梁和柱对剪力墙的约束作用，以及填充墙等非结构构件对结构刚度的贡献。
实际工程中，为了更准确地计算剪力墙结构的内力和位移，通常会借助计算机软件进行分析。
这些软件基于各种成熟的计算理论和算法，能够快速给出精确的结果。
然而，软件计算结果并不是绝对可靠的，工程师需要对其进行判断和校核。
这就要求工程师具备扎实的专业知识和丰富的工程经验，能够识别计算结果中的不合理之处，并进行必要的调整。
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第十五部分——专题
剪力墙的内力分析
一、概述
剪力墙在钢筋混凝土高层建筑结构中有着广泛的应用，目前剪力墙常用的分析方法和结构计算模型,主要有以下几种：
剪力墙的分析方法可以归纳为三大类：数值计算方法；解析方法;半数值半解析方法。
剪力墙计算模型：
1、解析法等效连续化法或微分方程法。
将结构各层的受力构件沿高度方向进行
连续化,然后用微分方程来求解结构的内力和变形。
解析法中应用最多的是等效夹层梁法,最早是应用于分析框架结构,剪力墙出现后被推广应用于联肢剪力墙。
这种方法局限性很大,只能用于形状和开洞规则的剪力墙,且此方法对低层和多层建筑误差较大。
2、数值解法此法又称等效离散化法。
把一个整体结构连续体离散化为大小和类
型不同的单元体,通过节点连接成整体来代替原有结构,使之满足整体的平衡条件和变形协调条件,从而可以通过位移法、力法和混合法等方法进行数值求解。
由于这种方法通用性强,易于编制计算程序,又有较高的计算精度,在工程界广为应用。
根据所采用的单元类型的不同,可分成微观模型和宏观模型两大类。
（1）微观模型随着计算机技术的发展和钢筋混凝土本构关系的深入研究,诞生于20世纪60年代的钢筋混凝土有限元方法被运用到分析剪力墙结构上，有限元方法还处于不断发展和完善之中，许多理论问题尚待深入研究,同时,庞大的自由度引起的数值分析上的困难和需要繁重的计算工作量,使得这一方法目前主要用于分析结构部件或局部结构以及试验的计算机模拟,而在分析和设计实际结构中应用较少。
目前,用于剪力墙结构的微观模型主要有平面应力膜单元和壳单元。
（2）宏观模型这种模型相对比较简单,宏观模型是目前最主要的研究和使用的模型,已在工程设计中广泛应用。
ａ）等效梁模型用等效梁单元对剪力墙沿墙轴线进行离散。
该单元的全部非性变形集中到两端的塑性铰上,可用两端的非线性弹簧表示,中间部分为弹性的,如图1所示。
显得过于粗糙。
ｄ）、壳元墙元模型是在墙单元模型的板壳单元基础上,根据静力凝聚原理开发的一
种四节点矩形单元。
该单元既有墙所在平面内的刚度,又具有平面外的弯曲刚度。
SATWE就是采用的这种模型原理，目前用于剪力墙结构分析的主要是壳元模型。
e)、空间薄壁杆件模型在高层结构分析程序TBSA和TAT系列中应用了此计算模型。
这种模型考虑了杆件的弯曲、剪切和轴向变形和截面翘曲的影响,在目前高层结构分析中广为应用。
工程应用经验表明,对于高度较大、结构布置比较规则的结构,薄壁杆件模型是比较理想的,精度足以满足工程设计要求,但对于高度较低或布置比较复杂的结构,此模型不够理想。
３、半解析半数值法有限元法的优点是众所周知的,但对于许多具有规则几何形状的平面和简单边界条件的结构来说,完全的有限元分析常常是既浪费又不必要。
以力学问题经典的数学分析方法(解析法)与纯数值方法结合产生的半解析半数值法,吸收了两者的优点,精度高而未知量不多,。
根据上述对各种剪力墙结构计算模型的分析,不难发现各种模型的优缺点和应用上的局限性。
总的说来,解析法和半解析半数值法只适用于形状和开洞都比较规则的剪力墙,且主要用于剪力墙结构的弹性分析,应用上有很大的局限性;数值解法中的有限元模型由于需要庞大的计算量,且在进行非线性分析时许多理论尚未成熟,在分析实际结构,尤其在进行非线性分析时有一定困难;数值解法中的宏观模型由于计算量小,模型直观、形象,目前在实际工程中应用最广,但其中的许多模型只局限于作弹性分析或虽可进行非线性分析但精度不够。
二、专题结果的比较
本专题主要从本次毕业设计的实际应用出发,并顾及一定的计算精度,应用ANSYS 软件进行剪力墙的有限元法,用数值试验分析剪力墙的开洞大小对剪力墙计算模型和计算方法的影响，本专题没有考虑连梁截面高度对刚度的影响，只研究了洞口宽度的变化。
所采用的分析模型主要有如下几种：
模型一：小开口墙，洞口尺寸为1m×1m，墙体尺寸为9m×10m，洞口左下
角坐标（3，5）
分别在有洞口位置和无洞口位置建立两个不同的路径，路径一和路径二，得
到各自的应力图和应变图。
路径一为无洞口处的墙，路径二为有洞口处的墙。
变形和应力范围图
无洞口处整片墙Y方向应力图
无洞口处整片墙Y方向应变图
有洞口处整片墙Y方向应力图
有洞口处整片墙Y方向应变图
ANSYS分析的应力、应变图可得：在墙体开有小洞口时（模型一墙体的开洞率为1.0%），在无洞口位置时，应力、应变在整片墙上还是基本上沿直线变化的，即符合
平截面假定，有洞口的位置应力、应变稍有偏移，但还可以认为是在一条直线上。
所。