剪力墙结构分析与设计教程[详细]
第二章 剪力墙结构设计1
Mp I
y j Aj
Ij
：
：
j
墙肢惯性矩
组合截面对形心轴的惯性矩
I I j Aj y2 j
yj
j 墙肢对组合截面对形心轴距离
高层建筑结构 剪力墙结构
③ . 水平荷载作用下墙肢位移计算的侧移计算 小开口整体墙侧移计算式
11 V0 H 3 倒三角形分布荷载 u 1. 2 60 EI e
EI e ?
H
高层建筑结构 剪力墙结构
2. 整体小开口剪力墙的计算
洞口大一些，墙体分成竖向墙肢和连接 墙肢的连梁 ①. 整体小开口剪力墙变形受力特点 墙肢产生整体弯曲变形和局部弯曲变 形 ，以整体弯曲变形为主
截面上正应力由整体弯矩和局部弯矩 产生的应力叠加
墙肢中大部分层都没有反弯点
高层建筑结构 剪力墙结构
连梁弯曲变形和剪切变形产生的相对位移
高层建筑结构 剪力墙结构
① 墙肢弯曲变形产生的相对位移
1
1
1
1 2
2
a a
1 2
1 a 1
高层建筑结构 剪力墙结构
② 墙肢轴向变形产生的相对位移
z
H
z
N
2 ( z)
z
N
（z）
z
0
a
N N
2
z
0
z N (z)N N (z)N 1 1 1 z dz dz ( ) N ( z ) N dz 0 EA1 EA2 E A1 A2 0
及 洞口之间的净距 ≧ 洞口长边尺寸
高层建筑结构 剪力墙结构
②. 整体墙的内力计算
竖向荷载 多道墙可按承担面积分配竖向轴力
剪力墙结构分析与设计教程
剪力墙结构分析与设计教程在建筑结构领域，剪力墙结构是一种常见且重要的结构形式。
它具有良好的抗侧力性能，能够有效地抵抗水平荷载，如风力和地震力，为建筑物提供稳定和安全的保障。
接下来，让我们深入了解一下剪力墙结构的分析与设计。
一、剪力墙结构的基本概念剪力墙，顾名思义，是一种能够承受剪力的墙体结构。
它通常由钢筋混凝土制成，具有较大的刚度和强度。
剪力墙可以是单片墙体，也可以是由多个墙体通过连梁连接而成的组合墙体。
剪力墙结构的主要作用是承担水平荷载，将其传递到基础。
同时，它也能够承担部分竖向荷载。
与框架结构相比，剪力墙结构的抗侧刚度更大，在水平荷载作用下的位移较小，适用于高层建筑和对位移控制要求较高的建筑。
二、剪力墙结构的类型1、整体墙没有洞口或洞口面积小于墙体面积的 15%，且洞口之间的距离及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸的墙体。
整体墙的受力性能类似于悬臂梁，其水平位移曲线呈弯曲型。
2、小开口整体墙洞口面积大于墙体面积的 15%，但洞口仍较小，洞口之间的墙体能够形成明显的墙肢。
小开口整体墙的受力性能介于整体墙和联肢墙之间，水平位移曲线呈弯剪型。
3、联肢墙洞口较大，连梁对墙肢的约束作用较强，墙肢的弯矩图有反弯点。
联肢墙的水平位移曲线呈剪切型。
4、壁式框架洞口尺寸较大，连梁与墙肢的线刚度比较接近，墙肢的弯矩图无反弯点。
壁式框架的受力性能接近于框架，水平位移曲线呈剪切型。
三、剪力墙结构的受力分析1、水平荷载作用下的受力分析在水平荷载（如风荷载、地震作用）作用下，剪力墙如同一个竖向悬臂构件，其底部弯矩和剪力最大。
剪力墙的变形主要为弯曲变形和剪切变形，其中弯曲变形占主导地位。
2、竖向荷载作用下的受力分析竖向荷载包括结构自重、楼面荷载和屋面荷载等。
在竖向荷载作用下，剪力墙主要承受轴力和弯矩。
四、剪力墙结构的设计要点1、墙肢的布置墙肢应均匀布置在建筑物的周边和内部，以提高结构的抗扭性能。
墙肢的长度不宜过长或过短，过长容易导致墙肢的稳定性不足，过短则会增加结构的刚度和自重。
高层建筑结构设计第4章剪力墙结构设计课件.ppt
4.1剪力墙结构布置与计算基本假定
4.1.1剪力墙结构布置与设计要点 4.1.2剪力墙结构的承重方案 4.1.3计算基本假定 4.1.4剪力墙内力计算
4.1.1剪力墙结构布置要点
剪力墙结构布置与设计要点 1.剪力墙平面布置（双向或多向） 2.剪力墙竖向布置（连续布置，避免突变） 3.剪力墙的配筋 4.剪力墙的墙肢分类 5.短肢剪力墙的设计要求 6.剪力墙结构的典型平面 7.剪力墙结构的变形
a ——洞口两侧墙肢轴向间距
6.4双肢墙内力及位移计算
力与变形关系
M 1 ( x)
EI1 y1"
EI
'
11
M 2 (x)
EI 2 y2"
EI
2
' 2
y1 y2 y
1 2
4.4双肢墙内力及位移计算
根据力与变形关系得不同荷载情况下得微分方程
2 1 1 2
倒三角荷载
( ) 2( ) 2
4.4双肢墙内力及位移计算
1、适用条件： 开洞规则，墙厚、层 高不变的双肢剪力墙。
➢ 判别条件： ＝1～10
4.4双肢墙内力及位移计算
➢ 2、基本假定 （1）忽略连梁轴向变形，即假定两墙肢水平位移完
全相同 （2）两墙肢各截面的转角和曲率都相等，连梁两端
转角相等，连梁反弯点在梁的中点 （3）墙肢截面、连梁截面、层高等几何尺寸沿全高
4.2.5剪力墙截面设计
内力与位移计算思路 N－由竖向荷载和水平荷载共同产生 M－由水平荷载产生 V－由水平荷载产生——受剪(水平钢筋)
压弯构件 (竖向构件)
竖向荷载下的N：按照每片墙的承载面积计算
水平荷载下的M、N、V：按照墙的等效刚度分配至 各墙
老庄第11讲 剪力墙结构的设计与分析
剪力墙结构设计与分析（老庄结构院：/list/2068_0_1.html；）一. 剪力墙的分类由于使用功能的要求，剪力墙有时需开设门窗洞口。
根据洞口的有无、大小、形状和位置等，剪力墙可划分为以下几类。
1. 整截面墙当剪力墙无洞口，或虽有洞口但墙面洞口的总面积不大于剪力墙墙面总面积的16%，且洞口间的净距及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸时，可忽略洞口的影响，这类墙体称为整截面墙，如图 1.1（a）,（b）所示。
2. 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（图1.1c），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。
在水平荷载作用下，由于洞口的存在，剪力墙的墙肢中已出现局部弯曲，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和局部弯曲二者叠加组成，截面变形仍接近于整截面墙。
3. 联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，剪力墙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（图 1.1d）；当开有多列洞口时称为多肢墙。
4. 壁式框架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时，剪力墙的受力性能与框架结构相类似，这类剪力墙称为壁式框架（图 1.1e）。
5. 错洞墙和叠合错洞墙这类剪力墙受力较复杂，一般得不到解析解，通常借助于有限元法等数值计算方法进行仔细计算。
（图1.2）a b c d e图1.1 剪力墙分类示意图图1.2 错洞墙示意图二．各类墙的变形及受力特点由于各类剪力墙洞口大小、位置及数量的不同，在水平荷载作用下其受力特点也不同。
这主要表现为两点：一是各墙肢截面上的正应力分布；二是沿墙肢高度方向上弯矩的变化规律，如图2.1所示。
建筑结构设计中剪力墙结构设计技术分析
建筑结构设计中剪力墙结构设计技术分析摘要：本文着重介绍了剪力墙结构的特点及结构布置原则，对剪力墙结构的设计和计算分析中应注意的问题进行了分析和探讨，并结合工程实例阐明了对剪力墙结构进行优化的必要性和重要性。
关键词：建筑结构设计；剪力墙；设计分析1 剪力墙结构的基本原则1.1结构布置尽可能的对称。
使两个受力方向的抗侧刚度接近，剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密。
另外可通过调整电梯剪力墙筒体和剪力墙的布置，使结构的刚心和质心尽可能的接近，从而减少结构的扭转效应。
1.2同一主轴方向均匀布置剪力墙。
《高层建筑混凝土结构设计规程》（JGJ3-2010）中8.1.7条明确限制了剪力墙间距，要求“单片剪力墙底部承担的水平剪力不应超过结构底部总水平剪力的30%；”同一主轴方向如果剪力墙刚度不均匀，当地震发生时，较长的墙肢由于其刚度较大，会吸收较多的地震能量，应力集中现象特别突出，很容易首先发生破坏，进而引起与其相连的其他墙肢的破坏，直至结构发生倒塌。
1.3 尽量保证剪力墙平面内外有效拉结。
一字形剪力墙或局部楼板缺失时，由于没有翼墙（或板）的约束，平面外刚度很小，承受平面外的力时，很容易丧失稳定。
剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都相对很小，应控制剪力墙平面外的弯矩，保证剪力墙平面外的稳定性。
2 剪力墙结构的表现形式2.1 无洞单肢剪力墙无洞单肢剪力墙实际上是一竖向悬臂构件，立面上没有任何洞口，在受到水平压力时，其弯曲变形满足平截面假定，墙肢截面的正应力为直线分布，可以利用材料力学方法计算其内力和变形。
2.2小开口剪力墙这种类型的剪力墙与第一种剪力墙的实质一样，仍然是一个悬臂构件，其墙面上只有很小的洞口，几乎没有影响，这种墙的正应力呈直线分布。
当开洞稍大一些，墙体可能引起局部弯曲。
这种剪力墙的开口相对较小，但是在设计的过程中，其开口的面积已经大于15% ，依旧是以弯曲型为主。
剪力墙结构分析与设计教程[详细]
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第 5 章 剪力墙结构分析与设计
5.1 结构布置 5.1.1 墙体承重方案
小开间横墙承重 大开间横墙承重 大间距纵、横墙承重
1）小开间横墙承重 特点：每开间设置承重横墙，间距为2.7～３.9m，适用于住宅、旅馆等
小开间建筑。 优点：不需要隔墙；采用短向楼板，节约钢筋等。 缺点：横墙数量多，承载力未充分利用，建筑平面布置不灵活，房屋自
联肢剪力墙
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： 连梁对墙肢有一定的约束作用，连梁约束弯矩造 成的锯齿较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。
壁式框架
4）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。
6）当剪力墙与平面外方向的梁连结时，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）。
7）短肢剪力墙是指墙肢截面长度与厚度之比为5~8的剪力墙，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。
问题：整截面墙与竖向悬臂梁的主要区别？
整截面墙应考虑剪切变形+弯曲变形+轴向变形； 悬臂梁仅考虑弯曲变形。
5.4 整体小开口墙的内力和位移计算
问题：整体小开口墙的内力如何计算？ 在水平荷载作用下，整体小开口墙同整截面墙一样，仍可按照材料力学中的有关公 式进行内力和位移的计算，但其值要进行一定的修正。
整截面墙
整体小开口墙
联肢墙
壁式框架
06剪力墙结构的分析和设计
短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构。
短肢剪力墙结构中，应有足够的长肢剪力墙。
如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框 剪结构的变形特征。
当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信 息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。
当采用壳元模型时，应加细单元的划分。
短肢剪力墙结构有时用薄壁杆元（TAT）可能更合适。因短 肢墙的模型更符合薄壁杆元模型，采用壳元则有单元划分不 细的问题。
规程相关规定：高规第7.1.2条规定了高层建筑结构不应采用 全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置 筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪 力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规 定。第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级 高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力 墙的剪力墙结构。
短墙（截面高度之比不大于3的墙肢） ：高规7.2.5条文和 抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大 于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋 的配筋率不应小于1.2%，其它部位不应小于1.0%，箍筋应 沿全高加密。
总结——短肢剪力墙结构的抗震加强
抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪 力墙的抗震等级提高一级采用。
抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底 部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。
短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。
7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短 肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。
高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构 的混凝土强度等级不应低于C25。
剪力墙结构设计实例讲解
剪力墙结构设计实例讲解在建筑结构设计领域，剪力墙结构因其良好的抗震性能和空间分隔能力，被广泛应用于高层住宅和商业建筑中。
接下来，我们将通过一个具体的实例来详细讲解剪力墙结构的设计过程。
首先，让我们来了解一下这个实例的基本情况。
这是一个位于地震设防烈度为 7 度的 20 层住宅楼项目，总高度约 60 米，建筑面积约15000 平方米。
根据建筑功能和使用要求，需要在保证结构安全的前提下，合理布置剪力墙，以满足建筑的空间布局和抗震性能要求。
在进行剪力墙结构设计之前，我们需要对建筑物所承受的荷载进行计算。
荷载主要包括恒载（如结构自重、建筑装修重量等）、活载（如人员活动、家具设备重量等）以及风荷载和地震作用。
通过精确的计算，确定结构在各种荷载组合下的内力和变形情况。
对于剪力墙的布置，需要遵循一定的原则。
一般来说，剪力墙应沿建筑物的主要轴线布置，形成较为规则的抗侧力体系。
在这个实例中，我们在建筑物的周边和电梯井、楼梯间等位置布置了剪力墙，以增强结构的抗扭性能和整体稳定性。
同时，剪力墙的间距也需要合理控制，既要保证结构的刚度均匀分布，又要避免间距过小导致施工困难和造价增加。
在确定了剪力墙的位置和数量后，我们需要对剪力墙的尺寸进行设计。
剪力墙的厚度通常根据其所在位置和受力情况确定。
在底部加强区，剪力墙的厚度一般较大，以提高其抗震能力。
而在非加强区，可以适当减小厚度，以节约材料和减轻结构自重。
此外，剪力墙的长度和高度也需要根据结构的受力特点和建筑空间要求进行合理调整。
接下来是对剪力墙的配筋设计。
配筋的目的是为了保证剪力墙在受力时能够具有足够的承载能力和延性。
一般来说，剪力墙的竖向钢筋主要承受压力，水平钢筋主要承受剪力。
在配筋计算中，需要考虑剪力墙的轴压比、剪压比等控制指标，以确保其满足规范要求。
同时，为了提高剪力墙的抗震性能，还需要在墙端和洞口周边设置加强钢筋。
在结构分析计算方面，我们采用了先进的结构分析软件，如SATWE、ETABS 等。
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5.1.2 剪力墙的布置原则
1）宜沿主轴方向双向或多向布置，不同方向的剪力墙宜联结在一 起，应尽量拉通、对直；抗震设计时，宜使两个方向侧向刚度接近；剪 力墙墙肢截面宜简单、规则。
联肢剪力墙
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： 连梁对墙肢有一定的约束作用，连梁约束弯矩造 成的锯齿较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。
壁式框架
4）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。
高层建筑结构设计
第 5 章 剪力墙结构分析与设计
5.1 结构布置 5.1.1 墙体承重方案
小开间横墙承重 大开间横墙承重 大间距纵、横墙承重
1）小开间横墙承重 特点：每开间设置承重横墙，间距为2.7～３.9m，适用于住宅、旅馆等
小开间建筑。 优点：不需要隔墙；采用短向楼板，节约钢筋等。 缺点：横墙数量多，承载力未充分利用，建筑平面布置不灵活，房屋自
B、由假定2）可知，各片剪力墙只承受其自身平面内的水平荷载，可将 纵、横两个方向的剪力墙分开考虑；同时，可考虑纵、横向剪力墙的共同工 作，纵墙（横墙）的一部分可以作为横墙（纵墙）的有效翼墙。
实际上，当房屋的体型比较规则，结构布置和质量分布基本对称时，为简 化计算，通常不考虑扭转影响。
2、剪力墙结构平面协同工作分析
6）当剪力墙与平面外方向的梁连结时，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）。
7）短肢剪力墙是指墙肢截面长度与厚度之比为5~8的剪力墙，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。
2）剪力墙布置不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度；若侧向刚度 过大，不仅加大自重，还会使地震力增大。
3）剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。
4）剪力墙长度较大时，可通过开设洞口将长墙分成若干均匀的独立 墙段。墙段的长度不宜大于8m。
5）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。
4）有限元等数值方法
5.2.2 剪力墙结构平面协同工作分析
1、基本假定 1）楼盖在自身平面内的刚度无限大，平面外刚度很小，可以忽略； 2）各片剪力墙在其平面内的刚度较大，忽略其平面外的刚度； 3）水平荷载作用点与结构刚度中心重合，结构不发生扭转。
A、由假定1）、3）可知，楼板在其自身平面内不发生相对变形，只作刚 体平动，水平荷载按各片剪力墙的侧向刚度进行分配。
受力特点：
与框架结构相类似，由于“连梁”的刚度较大， 约束弯矩较大，因此弯矩图中各层“墙肢”（柱） 都有反弯点。
2、剪力墙的简化计算方法
1）材料力学分析法 对正截面墙和整体小开口墙，在水平荷载下，其计算简图可近似 看成竖向的悬臂杆，可按照材料力学的公式进行内力和位移计算。
2）连梁连续化的分析方法 将连梁假想为沿楼层高度上均匀分布的连续连杆。 3）带刚域框架的计算方法 将剪力墙简化为多层框架，但节点区为刚域。
将剪力墙分为两大类：第一类包括整截面墙、整体小开口墙和联肢墙； 第二类为壁式框架。
Hale Waihona Puke 第一类第一类+第二类
1）第一类：包括整截面墙、整体小开口墙和联肢墙。
（1）将水平荷载划分均布荷载、倒三角形分布荷载或顶点集中荷载，或 这三种荷载的某种组合； （2）计算沿水平荷载作用方向的m片剪力墙的总等效刚度； （3）根据剪力墙的等效刚度，计算每一片剪力墙所承受的水平荷载； （4）再根据每一片剪力墙所承受的水平荷载形式，进行各片剪力墙中连梁 和墙肢的内力和位移计算。
整截面墙
整体小开口墙
联肢墙
壁式框架
整截面墙
1）整截面墙：
几何判定： （1）剪力墙无洞口； （2）有洞口，墙面洞口面积不大于墙面 总面积的16%，且洞口间的净距及洞口至 墙边的距离均大于洞口长边尺寸。
受力特点：
可视为上端自由、下端固定的竖向悬臂构件。 （弯矩图同悬臂梁，截面应变分布符合平截面 假定）
重及侧向刚度大，水平地震作用大。
2）大开间横墙承重 特点：每两开间设置一道承重横墙，间距一般6～8m。楼盖多采用混凝土
梁式板或无粘结预应力混凝土平板。 优点：使用空间大，平面布置灵活；自重较轻，基础费用相对较少。 缺点：楼盖跨度大，楼盖材料增多。
3）大间距纵、横墙承重
特点：每两开间设置一道横墙，间距为8m左右。楼盖采用混凝土双向板， 或在每两道横墙之间布置一根进深梁，形成纵、横墙混合承重。
整体小开口墙
2）整体小开口墙：
几何判定： （1）洞口稍大一些，且洞口沿竖向成列布置， （2）洞口面积超过墙面总面积的16%，但洞口对
剪力墙的受力影响仍较小。
受力特点：
在水平荷载下，由于洞口的存在，墙肢中已出现 局部弯曲，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和 局部弯曲二者叠加组成，截面变形仍接近于整截面 墙。（由于连梁的约束而在楼层处形成锯齿形弯矩 图，锯齿不太大，大部分墙肢弯矩没有反弯点，接 近整体悬臂墙，截面应力接近直线分布）
剪力墙的等效刚度
相同水平荷载 相同侧向位移
剪力墙与竖向悬臂受弯构件具有相同的刚度 采用竖向悬臂受弯构件的刚度作为剪力墙的等效刚度
EI eq 它综合反映了剪力墙弯曲变形、剪切变形和轴向变形的影响。
2、剪力墙的等效刚度计算：
2）第一类和第二类：包括整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。
5.2 剪力墙结构平面协同工作分析
1）在竖向荷载作用下，各片剪力墙承受的压力可近似按各肢剪力墙负荷面 积分配；
2）在水平荷载作用下，各片剪力墙承受的水平荷载可按结构平面协同工作分析。
即研究水平荷载在各榀剪力墙之间分配问题的一种简化分析方法。
剪力墙结构平面图
5.2.1 剪力墙的分类和简化计算方法
1、根据洞口的有无、大小、形状和位置等，剪力墙主要可划分为以下几类：