高层建筑结构的主要抗侧力构件剪力墙，在大震作用下往往处于复杂的受力状态从而呈现出复杂的变形行为，甚至产生大位移大转动而破坏，理想的壳单元是准确模拟大震作用下剪力墙复杂受力状态的基础，故而构造出能精准模拟剪力墙大位移大转动的壳模型是有必要的。当前已有大量平板壳元方面的研究成果，然而在目前文献中基本没有发现能全面考虑单元协调性、剪切闭锁、膜闭锁以几何非线性等问题的成熟的平板壳元。本文基于“带旋转自由度的广义协调元GQ12”和“厚薄通用板元DKMQ”构造了一个考虑因素较为完善的新型4节点24自由度复合材料分层式壳单元DKMGQ，该壳元对网格畸变不敏感、厚薄通用并且能考虑几何大变形。论文主要研究工作如下：
　　发展了用GQ12膜和DKMQ板组合构造的新型平板壳DKMGQ。基于活动标架给出了壳单元理论中的坐标描述，包括局部坐标、自然坐标以及整体坐标之间的转换；给出了GQ12膜和DKMQ板的完整理论列式，在此基础上合成新型壳单元DKMGQ的总刚度矩阵，并推导了基于活动标架场方式下的等效节点荷载向量的计算公式；最后通过“平面应力”、“弯曲板”以及“壳体结构”3种类型经典算例来验证本文的平板壳的性能，从几个经典算例的计算结果可以看出DKMGQ具有较高精度、对网格畸变不敏感、没有剪切闭锁和膜闭锁、以及收敛性好等优良性能。
　　基于弹性平板壳DKMGQ理论的几何非线性分析。首先描述了壳体在空间大位移大转动之下的广义应力应变关系，并给出几何非线性问题基于位移增量的平衡方程；在此基础上推导了完全拉格朗日TL列式之下DKMGQ壳的具体的格林应变矩阵、平衡方程以及切线刚度矩阵和内力向量，并描述出TL列式的简化牛顿法的求解过程；发展了DKMGQ在大变形问题下的CR列式，分析了大转动的不可加特性，同时给出将空间大转动视为“伪矢量”，用转动矩阵相乘的方式更新转角位移的方法；基于转角更新方法给出了共旋坐标系之下的纯变形的求法，以及内力和切线刚度的理论公式；描述了几何非线性荷载控制的有限元求解方法。最后采用长细悬臂梁受弯、受剪算例，和扭转悬臂梁受剪算例验证DKMGQ壳考虑几何非线性的性能。
　　基于弹性平板壳DKMGQ理论的分层式壳元理论。推导了分层式壳元截面上的广义本构矩阵，从而整合出分层式壳元整体刚度的计算公式；钢筋的拉压本构模型采用理想弹塑性本构，混凝土二维本构采用弥散裂缝模型，基于此推导了混凝土开裂情况下广义本构从材料坐标系转换到局部坐标系之下的转换矩阵；接着基于平截面假定推导出分层壳横截面上每一层应变求解的公式，从而依据本层的材料本构得到应力，进而通过截面上应力的分段积分可求得内力。非线性求解采用荷载控制法，在载荷增量步内进一步采用牛顿方法进行迭代逐步收敛到准确解；最后采用McNeice双向板经典算例来验证构造的分层式壳元DKMGQ在分层处理算法以及非线性求解过程上的可靠性。