简介（作者编辑）：_正六边形多层大跨度公共建筑的混凝土蜂窝型空腹夹层板楼盖结构研究.pdf
摘要（系统识别）：
第48卷第11期
建筑结构
Vol.48 No.11
2018年6月上
Building Structure
Jun.2018
正六边形多层大跨度公共建筑的混凝土蜂窝型
空腹夹层板楼盖结构研究
李莉，马克俭2，陈志鹏3
(1贵州大学土木工程学院，贵阳550025；贵州大学空间结构研究中心，贵阳550025；
3东南大学土木工程学院，南京210096)
摘要]多层大跨度公共建筑的混凝土结构体系的关键是楼盖，传统的楼盖做法是混凝土和预应力混凝土框架结
构平面力系。在混凝土空腹夹层板结构的基础上，提出正六边形平面的多层大跨度混凝土蜂窝型空腹夹层板楼
盖，以满足公共建筑楼盖平面形式多样化的要求。介绍了新结构体系的组成、构造、力学特性，并与传统结构体系
进行对比分析，结果表明，在正六边形平面中，新结构的力学模型为一块考虑剪切变形的类似圆形平面的夹芯板，
其经济指标优于传统结构。
[关键词]正六边形：多层大跨度；楼盖结构；混凝土结构：蜂窝型空腹夹层板
中图分类号：TU208.5
文献标识码：A文章编号：1002848X(2018)11005106
Research on concrete honeycomb open-web sandwich plate structure in hexagonal
multistory long-span public buildings
Li Li',Ma Kejian2,Chen Zhipeng'
1 School of Civil Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China;
2 Space Structure Research Center,Guizhou University,Guiyang 550025,China;
3 School of Civil Engineering,Southeast University,Nanjing 210096,China)
Abstract:The key of concrete structure system in multilayer long-span public buildings is the floor system.Traditional floor
systems are concrete and prestressed concrete structures,which are plane force systems.Based on the concrete open-web
sandwich plate structure,the concrete honeycomb open-web sandwich plate was proposed in order to meet the requirements
of the diversification of the flat form of the public buildings.The composition,structure and mechanical properties of the
new structure system were introduced,and then compared with the traditional structure system.The results show that in
regular hexagon plane,the mechanical model of the new structure is a sandwich plate with similar circular shape
considering shear deformation,and its economic index is better than traditional structure.
Keywords:regular hexagon;multistory long-span;floor structure;
concrete structure;honeycomb open-web sandwich plate
0
引言
随着经济与文化建设的发展，大跨度公共建筑
迅速发展，长期以来，这些公共建筑如展厅、体育馆、
会议厅等，由于跨度大，一般均建造为单层大跨度结
构，其屋盖通常采用钢网架、网壳、管桁架、张弦结构
等结构形式。为了节约城市用地，促进生态文明建
设，这类公共建筑逐渐由单层大跨度向多层大跨度
发展，而能促进该发展的关键是大跨度楼盖的结构
体系，预应力混凝土框架梁板结构是一种常用的大
跨度楼盖结构。
2011年建成的黑龙江中医药大学的文体中心
①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩①②③④⑤
大楼，地下1层、地上3层，其2,3层楼盖结构平面
如图1所示。左侧楼盖平面尺寸39m×57m,右侧
图1黑龙江中医药大学文体中心2,3层结构平面
楼盖平面尺寸36m×57m,每层建筑面积4275m2,
两层楼盖合计8550m。原设计采用外围柱柱距6m
*贵州省科技厅科技合作计划项目([2016]7468)。
通讯作者：马克俭，本科，教授，博士生导师，Email:makejian.2002@
的预应力混凝土框架梁板结构，楼盖跨度36m,框架
163.com。
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建筑结构
2018年
图2U形钢板混凝土组合空腹夹层板楼盖图3黑龙江中医药大学文体中心实景
图4贵州省老干活动中心会议厅脱模后实景
梁截面尺寸800×2450(L/16,L为跨度)，加上自动
道及办公用房。建筑平面如图5所示，1层为篮球、
喷淋及空调管设备层厚600mm,每层楼盖高度达
排球比赛馆，要求净高8m,观众席为800~1200
3.05m,混凝土（C30)折算厚度45cm/m2,用钢量
席；2层为乒乓训练馆，要求净高6m,3层为演出大
125kg/m2。后改用“U形钢板混凝土组合空腹夹层
厅，净高5.5m,屋面为露天网球训练场地，地下1层
板楼盖”山，如图2所示。空调设备在空腹内穿过，
为停车场，地上建筑总高H≤24m。
楼盖高度由3.05m降为1.45m(L/27),两层建筑层
高减小3.2m,混凝土折算厚度23.5cm/m2,用钢量
(含U形钢板)73.5kg/m?,仅两层楼盖节约C30混
凝土1838m3和钢材440t。此两层楼盖结构平面为
矩形，长度L,与宽度L,之比L,/L,≤1.5，均采用正
交正放网格，图3为该建筑建成实景。
2018年投入使用的贵州省老干活动中心，其多
层大跨度会议中心长宽比L./L,=39/23.4=1.67>
1.5,采用混凝土正交斜放空腹夹层板楼盖21，其网
格既是受力构件，又是吊顶造型，空腹内作设备层，
9815
10630
9815
39260
楼盖高度h=900mm(L/26)。框架梁截面尺寸
650×1550(L/15),外加消防、空调层(600mm),楼
图5正六边形多层大跨度体育馆建筑平面
盖高度达2.15m。图4为正交斜放空腹夹层板楼盖
中部正六边形平面楼盖结构按传统的混凝土结
脱模后现场工程实景。
构体系做法，第一种为预应力混凝土框架主次梁结
随着混凝土空腹夹层板及U形钢板混凝土组
构体系，平面图如图6所示。其不足体现在如下几
合空腹夹层板新型结构体系在全国15个省、市、自
方面：1)楼盖平面为内接正六边形空间三维受力的
治区的应用，此类创新型结构体系逐步被建筑工程
圆形板，被设计成平面力系的梁板结构；2)肥梁胖
界认可，但大跨度楼盖网格类型均为正交正放和正
柱，主梁截面尺寸达750×2250，混凝土折算厚度
交斜放两种，即楼盖平面为方形或矩形，并由混凝
46cm/m2,用钢量120kg/m2;3)地上结构高度为
土、钢混凝土组合向钢空腹夹层板楼盖发展。由于
28m,超过24m。第二种结构体系为混凝土正三角
多层大跨度建筑楼盖平面多样化，近期有学者提出
形网格板楼盖，它的力学模型虽然是“板”（图7），
“正六边形多层大跨度混凝土蜂窝型空腹夹层板楼
但其空隙率小，自重大，耗材超过前者。
盖「)”新体系。本文主要介绍此类新型结构体系的
本文提出的“混凝土蜂窝型空腹夹层板楼盖”
组成、构造、力学特性，并以传统结构体系与新体系
可克服上述传统结构的不足，并使建筑、结构融为一
的对比分析，论证此类新体系的特点和优势。
体。正六边形平面楼盖的蜂窝型网格，是与正六边
1
正六边形平面混凝土蜂窝型空腹夹层板楼盖的
形平面完全相似的网格，即为正六边形，也是6个正
组成与几何尺寸确定
三角形组成，每个正三角形边长为b,其高为h,网格
1.1楼盖的组成
布置与正六边形各边呈30°夹角，蜂窝型网格的高
某多层大跨度体育馆，中部为正六边形平面的
为2h,其对角线为2b,如图8所示。按网格板要求，
混凝土楼盖，±0.000层两侧为电梯、楼梯、消防通
网格数量不宜小于5。此外，如果网格过大，会使得
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