剪力墙结构内力计算与设计
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。
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。
剪力墙结构内力与位移计算(多肢墙)
墙肢弯矩 墙肢轴力 墙肢剪力 列成表格计算，过程和结果如表（3）（4），其中φ (ξ )查表4-5。
等效刚度
由表4-7，按α=4.97，查得均布荷载下Ψ α=0.108 顶点位移
小开口整体墙及独立墙肢近似计算方法
在某些特定条件下，联肢墙的计算可进一步简化，可按静定悬臂的计 算公 式计算内力和位移。这可以大大减少计算工作量。但计算结果 较粗糙，使用应慎重。 有两种特定情况，按两种方法计算： ① 洞口宽而墙肢较窄：墙肢每层均会出现反弯点，连梁及墙肢刚度均 较小，联肢墙的受力性能已接近框架，侧移曲线呈剪切型。可视为宽 梁宽柱的壁式框架，计算方法见第五节。
Ii
j j
i 1
j层第i墙肢剪力：
Vij
Ii0
k 1
VPj
其中，
Ii0
i 1
7、计算顶点位移
1
V0H 3
60 EIeq
1 8
V0H 3 EIeq
1 3
V0H 3 EIeq
倒三角形分布荷载 均布荷载 顶点集中荷载
Ii0
Ii
1
12 EIi GAi h 2
j层第1墙肢 j层第i墙肢 j层第k 1墙肢
n
N1 j Vb1 j
j j
Nij
n
(Vbij
Vb,i1, j )
j j
n
Nk 1, j Vbkj
j j
6、计算墙肢弯矩与剪力
j层第i墙肢弯矩： M ij
Ii
k 1
n
(M Pj m j )
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。
剪力墙结构内力计算与设计论文
剪力墙结构内力计算与设计摘要：剪力墙结构内力计算与设计，是建筑设计中的必不可少的组成部分，设计单位必须要按照相关的原理和建筑形态需要，完成科学有效的设计和计算。
关键词：建筑工程；剪力墙设计；内力计算abstract: the shear wall structure internal force calculation and design, the design of building is an indispensable part of the design must be in accordance with the relevant units to principle and architectural form needs, complete the design and calculation of scientific and effective.keywords: building engineering; shear wall design; internal force calculation中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：剪力墙是建筑结构中的重要组成部分，对建筑的稳定性和实用性有着重要的影响。
事实上，在建筑工程建筑中，关于剪力墙的设计的方案是多样的，设计人员需要根据所在地区的情况，根据具体项目的要求来选择剪力墙的设计方案和施工方案。
但无论是选择何种方案，都要根据建筑的特点，来完成内力计算。
一、竖向荷载作用下剪力墙结构的内力计算竖向荷载作用下一般取平面计算简图进行内力分析，不考虑结构单元内各片剪力墙之间的协同工作。
每片剪力墙承受的竖向荷载为该片墙受荷范围内的永久荷载和可变荷载。
当为装配式楼盖时，各层楼面传给剪力墙的为均布荷载；当为现浇楼盖时，各层楼面传给剪力墙的可能为三角形或梯形分布荷载以及集中荷载，剪力墙自重按均布荷载计算。
竖向荷载作用竖向荷载作用下剪力墙内力的计算不考虑结构的连续性，可近似地认为各片剪力墙只承受轴向力，其墙体平面外的弯矩和剪力等于零。
剪力墙结构内力与位移计算
5.1 概述
5.1.1 结构布置1．剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置，应避免仅单向有墙的结构布置形式。2．剪力墙尽量布置得比较规则、拉通、对直。3．剪力墙宜自下到上连续布置，不宜突然取消或中断，避免刚度突变。4．剪力墙每个墙段的长度不宜大于8m，高宽比不应小于3。避免剪力墙脆性破坏。
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5.4 壁式框架的计算
5.4.1壁式框架计算简图一般框架梁柱断面尺寸较小，可作为线形杆件，梁柱相交于节点。剪力墙则相反，开洞尺寸较小，受力情况是平面应力状态，作为平面问题处理。介于这两者之间的结构就是壁式框架。
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*。什么是壁式框架的刚域？
壁式框架由于洞口较大，有明显的墙肢和连梁形成框架梁柱，因此与框架类似；由于墙肢宽度与连梁高度又较大，它与一般框架又有区别，它们的相交部分不能再看作一个节点，而形成有较大尺寸的节点区；梁柱在进入节点区之后，形成弯曲刚度无限大的刚域。
（双肢墙截面形心轴的面积矩）
（考虑墙肢轴向变形的整体系数）
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整理得双肢墙基本方程：
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（2）基本方程的解
非齐次微分方程的解由通解和特解组成:
令：
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第50页/共14双肢墙内力计算
*. i层连梁的剪力约束弯矩和端部弯矩
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（4）计算墙肢弯矩与剪力
i层第j肢墙分担的弯矩为：剪力墙分担的剪力按剪力墙的折算刚度分配。i层第j肢墙分担的剪力为：
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（5）顶点位移计算
(倒三角形分布荷载)
(均布荷载)
(顶部集中荷载)
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剪力墙结构的内力和位移计算
N j Vb
j
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30
4、讨论 双肢墙侧移、连梁内力、墙肢内力沿高度分布曲线如图
➢ 侧移曲线呈弯曲型，愈 大，整体刚度愈大，侧 移愈小
➢ 连梁最大剪力不在底层 ，愈大连梁剪力愈大， 最大值下移
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31
➢ 墙肢轴力即为该截 ➢ 墙肢弯矩与有关， 愈
面以上连梁剪力之
c——洞口两侧墙肢轴线距离一半
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17
18
令 G 0.42E ，矩形截面连梁剪应力不均匀系数 1.2 则连梁折算惯性距可近似写为
I b0
Ib
/(1
3EIb
/ GAbab2 )
Ib
/1
0.7
hb2 ab2
19
墙肢：
I I1 I2 A1 y12 A2 y22
Ii Ai yi2 Ii In
壁式框架
受力特点： 与框架结构相类似。
4
不规则开洞剪力墙：
几何判定： 当洞口较大，而排列不规则，这 种墙不能简化成杆件体系计算，如 果要精确地知道其应力分布，只能 采用平面有限元方法。
5
剪力墙结构的计算简图
一、剪力墙结构
纵横两个方向均 由钢筋混凝土墙 组成的结构体系
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6
二、计算假定：
2
2）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。
联肢剪力墙
受力特点：
超静定结构，采用近似计算方法，如 小开口剪力墙计算方法、连续化方法、带 刚域框架方法等。
3
壁式框架：
几何判定： 当剪力墙成列布置的洞口很大， 且洞口较宽，墙肢宽度相对较小， 连梁的刚度接近或大于墙肢的刚度。
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。
剪力墙结构的内力与位移计算
输出各层剪力墙的内力和位移值，以及整体结构的弯矩和剪力分布情 况。
结果分析与讨论
结果分析
根据计算结果，分析剪力墙结构的内力和位移分布规律， 以及各层剪力墙的承载能力。比较不同工况下的内力和位 移变化情况，评估结构的稳定性和安全性。
优化建议
根据分析结果，提出针对剪力墙结构的优化建议，如调整 剪力墙的数量、布置方式和截面尺寸等，以提高结构的承 载能力和抗震性能。
剪力墙的刚度
剪力墙的刚度越大，其抵抗变形的能 力越强，位移越小。
地震作用
支撑条件
支撑条件对剪力墙的位移有较大影响， 支撑条件越好，位移越小。
地震作用越大，剪力墙的位移越大。
位移控制措施
提高剪力墙的刚度
通过增加剪力墙的厚度或采用高 强度混凝土等措施，提高剪力墙
的刚度，减小位移。
加强支撑体系
通过增加支撑的数量和刚度，提 高支撑体系对剪力墙的约束能力，
结论总结
总结本次实例分析的主要结论，指出剪力墙结构在高层住 宅楼中的优势和应用价值，为类似工程提供参考和借鉴。
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位移计算方法
有限元法
将结构离散化为有限个小的单元， 通过分析每个单元的位移和内力，
推算出整个结构的位移和内力。
差分法
利用有限差分近似表达位移函数， 通过求解差分方程组得出结构的位 移。
边界元法
将结构划分为边界区域和内部区域， 通过分析边界区域的位移和内力， 推算出整个结构的位移和内力。
位移影响因素
建筑参数
每层建筑面积为1000平方米，楼板厚度为120毫米，剪力墙厚度为 200毫米。
内力与位移计算过程
建立模型
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。
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设计中，剪力墙结构是一种常见且重要的结构形式。
它能够有效地抵抗水平荷载，如风力和地震力，为建筑物提供良好的稳定性和安全性。
接下来，咱们就详细聊聊剪力墙结构的内力和位移计算。
首先，咱们得明白什么是剪力墙结构。
简单来说，剪力墙就是一片钢筋混凝土的墙体，它不仅能够承受竖向荷载，更关键的是能够有效地抵抗水平方向的力。
想象一下，当大风或者地震来袭时，剪力墙就像一堵坚固的屏障，守护着建筑物的安全。
那么，为什么要进行内力和位移计算呢？这就好比我们要知道一个人的力气有多大，能承受多重的东西，以及在受到外力时会移动多少。
对于剪力墙结构，我们需要通过计算内力和位移，来确定墙体的强度是否足够，是否能够在各种荷载作用下保持稳定，不发生过大的变形甚至破坏。
在计算剪力墙结构的内力时，我们通常要考虑多种荷载的组合。
比如说，恒载（建筑物自身的重量）、活载（人员、家具等的重量）、风荷载以及地震作用。
这些荷载会在墙体内产生不同的内力，包括弯矩、剪力和轴力。
弯矩就像是让墙体弯曲的力，它会使墙体的一侧受拉，另一侧受压。
剪力则是沿着墙体截面平行方向的力，就好像要把墙体剪断一样。
轴力则是沿着墙体轴线方向的力，可能是压力也可能是拉力。
计算这些内力可不是一件简单的事情。
我们需要运用各种力学原理和计算公式。
比如，对于风荷载，我们可以根据建筑物所在地区的风速、风压等参数，结合建筑物的形状和尺寸，来计算作用在墙体上的风压力和风力矩。
而对于地震作用，情况就更加复杂了。
我们需要根据地震的烈度、场地条件等因素，采用适当的地震反应分析方法，比如底部剪力法、振型分解反应谱法或者时程分析法，来确定地震作用下墙体的内力。
说完内力，再来说说位移计算。
位移就是墙体在荷载作用下产生的变形量。
如果位移过大，就会影响建筑物的使用功能，甚至导致结构的破坏。
在计算位移时，我们需要考虑墙体的弯曲变形、剪切变形以及轴向变形。
弯曲变形通常是由于弯矩引起的，就像一根弯曲的竹子。
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。
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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剪力墙结构内力计算与设计摘要：剪力墙结构内力计算与设计，是建筑设计中的必不可少的组成部分，设计单位必须要按照相关的原理和建筑形态需要，完成科学有效的设计和计算。
关键词：建筑工程；剪力墙设计；内力计算Abstract: the shear wall structure internal force calculation and design, the design of building is an indispensable part of the design must be in accordance with the relevant units to principle and architectural form needs, complete the design and calculation of scientific and effective.Keywords: building engineering; Shear wall design; Internal force calculation 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：剪力墙是建筑结构中的重要组成部分，对建筑的稳定性和实用性有着重要的影响。
事实上，在建筑工程建筑中，关于剪力墙的设计的方案是多样的，设计人员需要根据所在地区的情况，根据具体项目的要求来选择剪力墙的设计方案和施工方案。
但无论是选择何种方案，都要根据建筑的特点，来完成内力计算。
一、竖向荷载作用下剪力墙结构的内力计算竖向荷载作用下一般取平面计算简图进行内力分析，不考虑结构单元内各片剪力墙之间的协同工作。
每片剪力墙承受的竖向荷载为该片墙受荷范围内的永久荷载和可变荷载。
当为装配式楼盖时，各层楼面传给剪力墙的为均布荷载；当为现浇楼盖时，各层楼面传给剪力墙的可能为三角形或梯形分布荷载以及集中荷载，剪力墙自重按均布荷载计算。
竖向荷载作用竖向荷载作用下剪力墙内力的计算不考虑结构的连续性，可近似地认为各片剪力墙只承受轴向力，其墙体平面外的弯矩和剪力等于零。
各片剪力墙承受的轴力由墙体自重和楼板传来的荷载两部分组成，其中楼板传来的荷载可近似地按其受荷面积进行分配。
各墙肢承受的轴力以洞口中线作为荷载分界线，计算墙自重重力荷载时应扣除门洞部分。
(1)整截面墙计算截面的轴力为该截面以上全部竖向荷载之和。
(2)无偏心荷载时，联肢墙内力计算方法与整体小开口墙相同，但应计算竖向荷载在连梁中产生的弯矩和剪力，可近似按两端固定梁计算连梁的弯矩和剪力；在偏心竖向荷载作用下，双肢墙内力计算可查相关计算表格；多肢墙在偏心竖向荷载作用下，端部墙肢可与邻近墙肢按双肢墙计算，中部墙肢可分别与相邻左右墙肢按双肢墙计算，近似取两次结果的平均值。
(3)壁式框架在竖向荷载作用下，壁梁、壁柱的内力计算与框架在竖向荷载作用下的相似，可采用分层法或力矩分配法。
二、框架一剪力墙(简体)结构协同工作计算当高层建筑层数较多而且高度较高时，如果仍采用框架结构，则框架在水平力作用下，截面内力增加很快，梁柱截面增加很大，并且还产生很大的水平侧移。
为解决上述矛盾，通常的做法是在框架体系中增设一些刚度较大的钢筋混凝土剪力墙，使之代替框架承担水平荷载，于是就形成了框架一剪力墙结构体系。
（1）框架一剪力墙结构的分析计算方法分类框架一剪力墙结构的分析计算方法大致可分为下列三类：1)空间三维分析方法把剪力墙视为薄壁杆件、带刚域的杆件或平板条元，按结构体系空间变形的三维协调条件进行分析。
该方法可以考虑杆件的弯曲、剪切和轴向变形，包括楼板变形的影响，也可以采用刚性楼板的假设以便简化。
水平荷载的偏心作用所产生的建筑物扭转效应已自动包含在计算结果中，无需另行计算。
该方法计算工作量大，需用容量相当大的电子计算机进行。
2)平面结构空间协同工作分析方法该方法假定整个结构体系由各向的平面结构组成，然后按结构体系水平变形的二维协调条件进行分析。
显然，在两榀平面结构相交处，竖向变形是不协调的，计算结果的精度稍逊于空间三维分析方法。
该方法的其他性能则与空间三维分析方法基本相同。
同样，由于计算工作量大，需用电子计算机进行。
3)结构体系沿主轴方向平移的分析法(侧移法)该方法将整个结构体系在各主轴方向进行平面结构分析，水平荷载的偏心作用所产生的建筑物扭转效应则用近似的分层分析考虑其附加效应。
该方法计算工作量最小，利用现成公式或图表曲线手算即可解决问题。
对于比较规则的结构体系，应用该方法可获得满意结果。
（二）框架一剪力墙(简体)结构的计算假定与计算简图1．框架一剪力墙(筒体)结构的计算假定框架一剪力墙结构体系作为平面结构来计算，在结构分析中一般采用如下假设：(1)楼板在自身平面内的刚度为无限大。
这保证了楼板将整个结构单元内的所有框架和剪力墙连为整体，不产生相对变形。
现浇楼板和装配整体式楼板均可采用刚性楼板的假定。
采用这一假设，当结构体系沿主轴方向产生平移变形时，同一层楼面上各点的水平位移相同。
(2)房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载(风荷载或水平地震作用)的合力作用点重合，在水平荷载作用下房屋不产生绕竖轴的扭转。
当结构体型规整、剪力墙布置对称均匀时，结构在水平荷载作用下可不计扭转的影响。
(3)不考虑剪力墙和框架柱的轴向变形及基础转动的影响。
(4)假定所有结构参数沿建筑物高度不变。
如有不大的改变，则参数可取沿高复的加权平均值，仍近似地按参数沿高度不变来计算。
2．框架一剪力墙(筒体)结构的分类与计算简图在以上基本假定下，计算区段内结构在水平荷载作用时，处于同一楼面标高处各片剪力墙和框架的水平位移相同。
此时，可将结构单元内所有剪力墙综合在一起，形成一榀假想的总剪力墙，总剪力墙的弯曲刚度等于各榀剪力墙弯曲刚度之和；把结构单元内所有框架综合起来，形成一榀假想的总框架，总框架的剪切刚度等于各榀框架剪切刚度之和。
按照剪力墙之间和剪力墙与框架之间有无连梁，或者是否考虑这些连梁对剪力墙转动的约束作用，框架一剪力墙结构可分为下列两类：1)框架一剪力墙铰接体系对于下图(a)所示结构单元平面，框架和剪力墙是通过楼板的作用连接在一起的。
因楼板在平面外的转动约束作用很小而予以忽略，可以把楼板简化为铰接连杆。
于是总框架与总剪力墙之间可按铰接考虑，其横向计算简图如图（b)所示。
在总框架与总剪力墙之间的每个楼层标高处，有一根两端铰接的连杆。
这一列铰接连杆代表各层楼板，把各榀框架和剪力墙连成整体，共同抵抗水平荷载的作用。
图中总剪力墙包含2片剪力墙，总框架包含了5榀框架，连杆代表刚性楼盖的作用。
它将剪力墙与框架连在一起，同一楼层标高处有相同的水平位移。
这种连接方式或计算简图称为框架一剪力墙铰接体系。
2)框架一剪力墙刚接体系如下图(a)所示，当墙肢之间有连梁或墙肢与框架柱之间有连系梁相连时，连系梁对剪力墙有明显的约束作用，可视为刚接，框架与总连杆间用铰接，表示楼盖连杆的作用。
连系梁对柱也有约束作用，但此约束作用已反映在柱的抗侧刚度D中，于是应采用图(b)所示的计算简图。
这种连接方式或计算简图称为框架一剪力墙刚接体系。
该体系包含总剪力墙、总框架和总刚性连杆。
此连杆连接剪力墙和框架，图中的总连系梁刚度为所有连梁和连系梁刚度之和。
在图(b)中，被连接的总剪力墙包含4片墙，总框架包含5榀框架；总连杆中包含2根连梁，每根连梁有两端与墙相连，即2根连梁的4个刚接端对墙肢有约束弯矩的作用。
计算地震作用对结构的影响时，纵、横两个方向均需考虑。
计算横向地震作用时，考虑沿横向布置的剪力墙和横向框架；计算纵向地震作用时，考虑沿纵向布置的剪力墙和纵向框架。
取墙截面时，另一方向的墙可作为翼缘，取一部分有效宽度。
三、错列剪力墙结构内力计算错列剪力墙结构内力简化计算方法可采用杆件有限元模型．高精度有限元方法。
(1)杆件有限元模型类似于框架-剪力墙结构内力和位移的计算机分析方法。
采用图a（墙板单元）所示的一种墙板单元的计算模型来模拟错列剪力墙结构中的墙板。
这种计算模式将墙板置换成杆系构件。
将墙板和框架的力学性能分开。
可方便地将墙板单元组合到框架中去。
分析模型的基本假定：1)受力前后墙板保持平面。
2)刚域端部与框架梁柱铰接。
．这样处理表面上不考虑墙在节点处的转动约束。
实际上由于墙柱刚域使框架梁的刚度提高。
也就间接考虑了转动的约束作用。
3)墙板单元四个角节点的变形与框架对应节点的变形相协调。
将图a中的墙板转化为图b(墙板单元计算)的计算模型。
墙板的上部节点为1．2。
下部节点为3．4。
假定上．下部节点之间分别由刚性杆连接。
两刚性杆中点i、j为完全刚节点。
四、结语总之，在剪力墙设计及内力计算中，设计单位需要根据相关的设计原理，根据工程的实际需要，在具体的设计方案中，选择科学合理的设计图纸，并在内力计算中，找到准确的数据，保证剪力墙结构的安全稳定。
参考文献：[1] 李汝庚．对称双肢剪力墙的简捷算法[J]．力学与实践，1998(02)[2] 张朝燕，王志军．空间剪力墙结构的数学计算方法[J]．长春师范学院学报，2004(07)[3] 赵守勇．剪力墙结构设计分析[J]．煤炭技术，2011（09）个人简介：赵芯,男（瑶族），缀罞柳城人，助理工程师，昀士学位，从事建筑结构设计工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。