一.建筑设计论述
（一）.设计依据：
1.依据建筑工程专业2006届毕业设计任务书。
2.《建筑结构荷载规范》
3.《混凝土结构设计规范》
4.《建筑抗震设计规范》
5.《建筑地基基础设计规范》及有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。
（二）.设计内容：
1.设计内容、建筑面积、标高：
（1） 设计题目为“某技术专科学校图书馆设计”。
（2） 建筑面积：5971.5m2，共五层，层高均为3.9m。
（3） 室内外高差0.450m，室外地面标高为-0.450m。
（4） 外墙370mm厚空心砖，隔墙240mm厚空心砖，楼梯间墙为370mm厚空心砖。
2.各部分工程构造：
(1) 屋面( 不上人屋面)
SBS型改性防水卷材
冷底子油一道
30mm厚1:3水泥砂浆找平层
煤渣找坡层2%（最薄处15mm厚）平均厚度81mm
20mm厚1:3水泥砂浆找平层
80mm厚苯板保温层
20mm厚1:3水泥砂浆找平层
120mm厚钢筋混凝土板
20mm厚混合砂浆板下抹灰
刮大白二遍
(2)楼面：
大理石板
15mm水泥砂浆找平层
120mm厚钢筋混凝土板
20mm厚石灰沙浆抹灰
刮大白二遍
3.建筑材料选用：
墙：普通粘土空心砖 窗:采用塑钢窗
二.结构设计论述
1. 气象条件：雪荷载0.50KN/m2，基本风压：0.55KN/m2.
2. 工程地质条件：
根据地质勘探结果,给定地质情况如下表:
地质条件一览表
序号 岩土分类 土层深度 厚度范围 地基土承载力 桩端阻力 桩周摩擦力
1 杂填土 0.0—0.8 0.3 — — —
2 粉土 0.8—1.8 0.5 120 — 10
3 中砂 1.8—2.8 0.8 200 — 25
4 砾砂 2.8—6.5 3.7 300 2400 30
5 圆砾 6.5—12.5 5.6.0 500 3500 60
注：1 拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地表-6m，表中给定土层深度由自然地坪算起。
2 建筑地点冰冻深度-1.2m。
3 建筑场地类别：Ⅱ类场地土。
4 地震设防基本烈度：7 度。
3.材料情况：
非承重空心砖MU5；砂浆等级为M5；
混凝土：C30（基础）、C30（梁、板、柱、楼梯）
纵向受力钢筋：HRB335级；箍筋：HPB235级钢筋
4.抗震设防要求：设防基本烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。
5.结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。
6.施工：梁、板、柱均现浇。

三.结构计算
1. 结构平面简图：
见图：
2.材料情况：
非承重空心砖MU5；砂浆等级为M5；
混凝土：C30（基础）、C30（梁、板、柱、楼梯）：
纵向受力钢筋：HRB335级；箍筋：HPB235级钢筋。
3.截面尺寸选取：
1） 框架柱：
根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：
Nc/fcbh≤0.9（三级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按14 KN/m2初估）
选定柱截面尺寸： bc1×hc1=600mm×600mm
2）框架梁： h =（1/8--1/14）L
b =（1/2--1/3） h
边梁： L=7500mm， 取 h = 600mm b = 300mm
过道梁：L=3000mm， 取 h = 500mm b =250mm
次梁： L=6600mm， 取 h = 500mm b = 250mm
3） 连续板 ：h=l/40—1/45L（短跨方向）
边 跨：h=100mm
中 跨：h=100mm
4.荷载汇集：
1）屋面：
（1） 恒载：
SBS防水卷材 0.3 KN/m2
30mm水泥砂浆坐浆找平层 0.6 KN/m2
煤渣混凝土找坡层2% 1.134 KN/m2
20mm厚1：3水泥砂浆找平 0.4 KN/m2
80mm厚苯板保温层 0.01 KN/m2
20mm厚1：3水泥砂浆找平 0.4 KN/m2
120mm厚混凝土屋面板 3.0 KN/m2
20mm厚石灰沙浆抹灰 0.34 KN/m2
∑ = 5.73 KN/m2
（2）活载（不上人屋面）： 0.50 KN/m2
雪载： 0.50 KN/m2
2）楼面：
（1）恒载：
大理石板： 0.28 KN/m2
20mm厚水泥砂浆坐浆: 0.4 KN/m2
20mm厚水泥砂浆找平层： 0.4 KN/m2
100mm厚钢筋混凝土板： 2.5 KN/m2
20mm厚水泥砂浆坐浆找平层： 0.4 KN/m2
刮大白二遍 ： 0.05 KN/m2

∑ = 4.03 KN/m2
活载： 走廊： 3.5 KN/m2
阅览室： 2.0 KN/m2
楼梯： 3.5 KN/m2
厕所： 2.5 KN/m2
办公室： 2.5 KN/m2
书库： 5.0 KN/m2
3）梁： 考虑梁上抹灰，取梁自重26 KN/m3
（1）b1×h1=300mm×600mm q1=26×0.6×0.3=4.68KN/m
（2）b2×h2=250mm×500mm q2=26×0.5×0.25=3.25KN/m
4）墙体： （砌体与抹灰之和）
（1）外墙：10.3×0.37=3.81 KN/m2
（2）内墙：10.3×0.24=2.472 KN/m2
（3）抹灰：外墙面外抹灰： 20mm厚水泥砂浆 0.4 KN/m2
外墙面内抹灰及内墙抹灰：20mm厚石灰砂浆 0.34 KN/m2
墙总重：
外墙： 3.81+0.4+0.34 =4.55 KN/m2
内墙： 2.472+0.34×2 =3.152 KN/m2
5）柱子： （考虑柱子抹灰，取柱子自重27 KN/m3）
27×0.6×0.6 = 9.72 KN/m2
6）门、窗：
门：0.2 KN/m2 窗：0.45 KN/m2
5.各层重力荷载代表值计算：（如图：第6页）
五层：
女儿墙: [(7.5×2+0.6+6.6×3+3+0.6)×2-9.6]×0.24×1×18=295.49 KN
屋 面： (7.5×2+0.6)×(6.6×3+3+0.6)×5.73=2091.68 KN
框架梁（300×600）：(15×5+22.8×3) ×4.68=661.11 KN
框架梁（250×500）：3×3×2.5=29.25 KN
次 梁（250×500）：22.8×2×3.25=148.2 KN
柱 子：3.9/2×9.72×3×5=284.31 KN
外 墙: (22.8+15+6×4-2.4×4-2.1×6)×(3.9/2-0.6)×4.55=243.24 KN

内 墙: [(15-1.2)×2+6]×(3.9/2-0.6) ×3.15=142.88 KN
外墙窗: [2.3×6+2.1×6+2.4×4+3.6]×1.35×0.45=24.06KN

∑ = 3595.48 KN
四层（1）:
柱 子：3.9/2×9.72×15=284.31 KN
外 墙: {[(22.8+15)×2-6.6-3]×3.9/2-(2.3×6+2.1×6+2.4×4-3.6)×1.05}×4.5=403.79KN
内 墙: [(15-1.2) ×2+6-1.5×3-3] ×3.9/2×3.15=106.32KN
外墙窗：[2.3×6+2.1×2.4×4+3.6] ×1.35×0.45=24.06KN
内墙门: [1.5×3+3] ×1.95×0.2=2.93KN

∑ = 902.41 KN
四层（2）:
楼 面： 376.83×4.03=1518.6 KN
框架梁（300×600）：661.11 KN
框架梁（250×500）：29.25KN
次 梁（250×500）：148.2 KN
柱 子：284.31KN
外 墙: 243.24 KN
内 墙: 142.8 KN

∑ = 2998.26KN
三层（1）:同四层（1）∑ = 902.41KN
三层（2）:同四层（2）∑ = 2998.26KN
二层（1）:同三层（1）∑ = 902.41KN
二层（2）:同三层（2）∑ = 2998.26KN
一层（1）:同二层（1）∑ = 902.41KN

一层（2）：
楼 面：376.23×4.03=1518.6 KN
框架梁（300×600）：661.11 KN
框架梁（250×500）：29.25 KN
次 梁（250×500）：148.2 KN
柱 子：5.4/2×15×9.72=393.66 KN
外 墙(22.8+15+6×4-2.4×4-2.1×6)×(5.4/2-0.6)×4.55=378.38KN
内 墙:[(15-1.2)×2+6]×(5.4/2-2.6)×3.15=222.26 KN
∑ = 3322.21 KN
结构重力荷载代表值: 顶层Gi= Gi+0.5Q 其它层Gi= Gi+1.0Q
G5 = 3595.48+0.5×376.83×0.5=3689.69 KN
G4 = 902.41+2998.26+1×[(7.5×6.6×5+3.9×6.6×2.5+3.6×6.6×3.5+3×3.5+15×13.6×2)]=4861.18 KN
G3 = G4 = 4861.18KN
G2 = G3 = 4861.18 KN
G1 = 902.41+3322.21+1×[(7.5+3.9)×6.6×2.5+3.6×6.6×3.5+3×15×3.5+15×13.6×2]=5061.38KN
∑G= G5+G4+G3+G2+G1= 23240.4KN
四.水平地震作用下的框架内力分析
1、梁线刚度：
在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I0，然后乘以增大系数。
中框架梁I=2.0I0 边框架梁I=1.5I0
梁采用C30混凝土，EC=3×107 KN/m2 Ic=1/12bh³（m4）

梁的线刚度
b×h

m2
L I0=bh3/12
10-3 m4 边框架梁 中框架梁
Ib=1.5I0
10-3 m4 Kb=EI/L
104KN.m4 I=2.0I0
10-3m4 Kb =EI/L
104KN.m4
0.25×0.5 6.6 2.60 3.90 1.77 5.2 2.36
0.3×0.6 7.5 5.40 8.10 3.24 10.80 4.32

2、柱的线刚度：
柱子采用C30混凝土 Ec=3.0×107 kN/m² 首层高度5.4m 2-5层高度3.9m
柱子截面采用： 600mm×600mm
一般层： = D=
首层： = D=

层
数 层高
m 柱号 根数 b×h
m×m Kc=EcIc /H
104KN.m

12/h²
1/m ² D
ΣD
楼层Di
104KN/m
2-5 3.9 Z1 4 0.6×0.6 8.31 0.39 0.16 0.79 1.05 4.2 21.928
Z2 2 0.52 0.21 1.379 2.758
Z3 4 0.52 0.21 1.379 5.516
Z4 2 0.78 0.28 1.838 2.758
Z5 1 1.04 0.34 2.232 2.232
Z6 2 1.04 0.34 2.232 4.464



层
数 层高
m 柱号 根数 b×h
m×m Kc=EcIc /H
104KN.m

12/h²
1/m ² D
ΣD
楼层Di
104KN/m

1
5.4 Z1 4
0.6×0.6
6.0 0.54 0.449
0.41 1.006 4.024
17.339
Z2 2 0.72 0.449 1.105 2.21
Z3 4 0.72 0.449 1.105 4.42
Z4 2 1.08 0.513 1.262 2.524
Z5 1 1.44 0.564 1.387 1.387
Z6 2 1.44 0.564 1.387 2.774

∑D1/∑D2 =17.339/21.928=79%> 70% 满足要求

3、 自振周期计算：
采用能量法计算
层数 楼层重力荷载代表值
Gi
（KN） 楼层剪力
Vi=∑Gi
（KN） 侧移刚度
Di
（KN/m） 层间侧移
δi=Vi/Di
(m) 楼层侧移
Δi=∑δi
(m) GiΔi GiΔi²
5 3689.69 3689.69 219280 0.017 0.335 1236 414
4 4861.18 8550.87 219280 0.039 0.318 1546 491
3 4861.18 13412.05 219280 0.061 0.279 1356 378
2 4861.18 18273.23 219280 0.083 0.218 1060 231
1 5061.38 23334.61 173390 0.135 0.135 683 92
∑ 23334.61 5881 1606

（1）.计算T1及α1:;
T1=
T1=1.7×0.65 =0.58(s)
场地为Ⅱ类，设计地震分组第一组，查得Tg=0.35s，因为T1>1.4Tg=0.49 ,所以δn=0
又根据抗震规范可知：š=0.05，η2=1.0，r=0.9
而 αmax=0.08（多遇地震）αmax=0.50（罕遇地震）
又因为：Tg < T1 < 5 Tg ，所以
α1= （Tg/ T1）γ　　η2αmax=（0.35/0.58）0　　9　　1.0×0.08=0.051
（2）.平地震作用（底部剪力法）
= 0.85×23334.61=19834.41 KN
FEK=α1Geq=0.051×19834.41=1011.56 KN
又由于δn=0 所以Fi= FEK（计算见下表）
=21×3690+17.1×4861+13.2×4861+9.3×4861+5.4×5061=297315 KN.m




质点 Hi
(m) Gi
(KN) FEK
(KN) δn ΔFn
(KN) Fi
(KN) Vi
(KN) ( =0.16)

5 `21 3690 1011.56 0 0 263.65 263.65 59.04
4 17.1 4861 282.81 546.46 136.81
3 13.2 4861 282.81 764.77 214.59
2 9.3 4861 153.81 918.58 292.37
1 5.4 5061 92.98 1011.56 373.34

（3）.水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算：（见下表）
层次 Vi
(KN) Hi
(m) ΣDi
104(KN/m) Δuei=Vi/Σdi
10-4 (M) Δuei/ hi
5 263.65 21 21.928 12.02 1/17470
4 546.46 17.1 21.928 24.92 1/6862
3 764.77 13.2 21.928 34.88 1/3784
2 918.58 9.3 21.928 41.89 1/2220
1 1011.56 5.4 17.339 58.34 1/926
﹤ 满足规范规定的弹性要求。
（4）剪力图（KN）

（5）水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩（D值法）

—反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度。
—标准反弯点高度比。
—上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比 的修正系数。
—上层层高变化修正值。
—下层层高变化修正值。
根据框架总层数，该柱所在层数和梁柱线刚度比 查表得。

中框架边柱
层 h(m)
y0 y1 y2 y3 y
5 3.9 0.52 0.3 0.000 0.000 0.000 0.3
4 3.9 0.52 0.4 0.000 0.000 0.000 0.4
3 3.9 0.52 0.45 0.000 0.000 0.000 0.45
2 3.9 0.52 0.50 0.000 0.000 0.000 0.50
1 5.4 0.72 0.69 0.000 0.000 0.000 0.69

中框架中柱
层 h(m)
y0 y1 y2 y3 y
5 3.9 1.04 0.35 0.000 0.000 0.000 0.35
4 3.9 1.04 0.45 0.000 0.000 0.000 0.45
3 3.9 1.04 0.45 0.000 0.000 0.000 0.45
2 3.9 1.04 0.50 0.000 0.000 0.000 0.50
1 5.4 1.44 0.65 0.000 0.000 0.000 0.65

中框架边柱
层 H
(m) ∑Di
(KN/m) D
(KN/m) D/∑Di Vi
(KN) Vik
(KN)
M下
（KNm） M上
(KNm)
5 3.9 219280 13790 0.0692 263.25 16.56 0.3 16.79 47.79
4 3.9 219280 13790 0.0692 546.46 34.37 0.4 46.92 87.13
3 3.9 219280 13790 0.0692 764.779 48.10 0.45 84.41 103.17
2 3.9 219280 13790 0.0692 918.58 57.78 0.5 112.67 112.67
1 5.4 173390 11050 0.0637 1011.56 64.66 0.69 240.10 107.87
中框架中柱
层 H
(m) ∑Di
(KN/m) D
(KN/m) D/∑Di Vi
(KN) Vik
(KN)
M下
（KNm） M上
(KNm)
5 3.9 219280 22320 0.101 263.25 26.58 0.35 36.28 67.38
4 3.9 219280 22320 0.101 546.46 55.19 0.45 86.10 129.14
3 3.9 219280 22320 0.101 764.77 77.24 0.45 135.56 165.68
2 3.9 219280 22320 0.101 918.58 92.78 0.5 180.96 180.96
1 5.4 173390 13870 0.080 1011.56 80.92 0.65 262.18 174.78
注： 柱上端矩：MC上=Vij(1-y)h ; 柱上端弯矩：MC下= Vij y h ；
（6）水平地震作用下梁端弯矩按下式计算：
µB1= KB1/(KB1+KB2)
MB1=(MC上+MC下)×µB1
µB2= KB2/(KB1+KB2)
MB2=(MC上+MC下)×µB2
层次 9/B轴 10/B轴
MC上 MC下 µB1 M1/C1/E MC上 MC下 µB1 µB2 M1/E1/C M1/E2/E
5 47.79 16.78 1 47.79 67.38 36.28 0.5 0.5 33.69 33.69
4 87.13 46.92 1 93.91 129.14 86.10 0.5 0.5 82.71 82.71
3 101.17 84.41 1 147.09 165.58 135.56 0.5 0.5 125.84 125.84
2 112.67 112.67 1 197.08 180.96 180.96 0.5 0.5 158.41 158.41
1 107.87 204.10 1 220.54 174.78 262.18 0.5 0.5 177.87 177.87
（7）水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值：

层次 9/B 10/B跨梁端剪力 10/B 11/B跨梁端剪力 柱轴力
L
(m)


L
(m)


边柱
（KN） 中柱
(KN)
5 7.5 47.79 33.69 10.86 7.5 33.69 47.79 10.86 10.86 0
4 7.5 93.91 82.71 23.55 7.5 82.71 93.91 23.55 34.41 0
3 7.5 147.09 125.84 36.39 7.5 125.84 147.09 36.39 70.80 0
2 7.5 197.08 158.46 47.40 7.5 158.41 197.08 47.40 118.2 0
1 7.5 220.54 177.87 53.12 7.5 218.48 270.54 53.12 171.32 0
（8）水平地震作用下的框架内力图如下：
五.水平风载作用下的框架内力分析
辽阳地区+基本风压 0.5 5KN/m ； 风载体形变化系数： 按C类地区查表：
离地高度 5 10 15 20
μz 0.74 0.74 0.74 0.84
风震系数：由于房屋高度未超过30m，所以βz=1.0
wk=βzμsμzwo
FWki= wki×Ai

翼
缘
部
分 层 βz μs μz W0 Wk FWk
5

1.0

0.8+0.5 0.84

0.55 19.47 11.68
4 0.84 25.74 15.44
3 0.74 25.74 13.64
2 0.74 25.74 13.64
1 0.74 27.23 14.43

1. 水平风载作用下的层间剪力图如下：










2. 水平风载作用下框架柱剪力和柱弯矩：
3.
边柱（中框）
层次 H
(m) ∑Di
(KN/m) D
(KN/m) D/∑Di Vi
(KN) Vik
(KN)
M下
（KNm） M上
(KNm)
5 3.9 219280 13790 0.0629 11.68 0.735 0.26 0.75 2.21
4 3.9 219280 13790 0.0629 27.12 1.706 0.35 2.33 4.32
3 3.9 219280 13790 0.0629 40.76 2.56 0.45 4.49 5.49
2 3.9 219280 13790 0.0629 54.4 3.42 0.54 6.00 7.34
1 5.4 173390 11050 0.0637 68.83 4.38 0.69 16.32 7.33


中柱（中框）
层次 H
(m) ∑Di
(KN/m) D
(KN/m) D/∑Di Vi
(KN) Vik
(KN)
M下
（KNm） M上
(KNm)
5 3.9 219280 22320 0.101 11.68 1.18 0.35 1.61 2.99
4 3.9 219280 22320 0.101 27.12 2.74 0.4 4.23 6.41
3 3.9 219280 22320 0.101 40.76 4.12 0.45 7.23 8.84
2 3.9 219280 22320 0.101 54.4 5.49 0.5 10.71 10.71
1 5.4 173390 13870 0.080 68.83 5.51 0.65 19.34 10.41

注：（1） ;（2） ;（3）
3.水平风载作用下梁端弯矩按下式计算：
µB1= KB1/(KB1+KB2)
MB1=(MC上+MC下)×µB1
µB2= KB2/(KB1+KB2)
MB2=(MC上+MC下)×µB2
层次 9/B轴 10/B轴
MC上 MC下 µB1 M1/C1/E MC上 MC下 µB1 µB2 M1/E1/C M1/E2/E
5 2.12 0.75 1 2.21 2.99 1.16 0.5 0.5 1.495 1.495
4 4. 32 2.33 1 5.07 6.41 4.23 0.5 0.5 4.01 4.01
3 5.49 4.49 1 7.82 8.84 7.23 0.5 0.5 6.535 6.535
2 7.34 6.00 1 11.83 10.71 10.71 0.5 0.5 8.92 8.92
1 7.33 16.32 1 13.33 10.41 19.34 0.5 0.5 10.56 10.56

3. 水平风载作用下的梁端剪力和柱轴力标准值：





层次 9/B 10/B跨梁端剪力 10/B 11/B跨梁端剪力 柱轴力
L
(m)


L
(m)


边柱
（KN） 中柱
(KN)
5 7.5 2.12 1.495 0.48 7.5 1.495 2.12 0.48 0.48 0
4 7.5 5.07 4.02 1.21 7.5 4.01 5.07 1.21 1.69 0
3 7.5 7.82 6.535 1.91 7.5 6.535 7.82 1.19 2.6 0
2 7.5 11.83 8.97 2.77 7.5 8.97 11.83 2.77 6.37 0
1 7.5 13.33 10.56 3.19 7.5 10.56 13.33 3.19 9.56 0


4. 水平风载作用下的弯矩、剪力、轴力图：（见图）



六.框架在竖向荷载作用下的内力分析

1.框架计算简图：
（1） 屋面板均布荷载传递路线：

（2） 竖向荷载作用下梁的计算简图：（见第20页）
2、竖向荷载计算：

1）恒载：
（1） 屋面梁上线荷载标准值：
ⅰ梁自重：
边跨梁（300×600）： 0. 6×0.3×26=4.68 KN/m
ⅱ屋面板荷载：
屋面板边跨为3.75m×6.6m，属于双向板。对所计算的框架梁传递三角形荷载。
折算系数：边跨：α1=0.5 1-2×α2+α3=0.625
屋面梁上线荷载标准值为：
边跨：g1 =（5.73×0.625×1.875×2）×2 + 4.68 = 31.57 KN/m