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文档简介

1、 本科毕业设计中期报告毕业设计题目:深圳某高校宿舍楼建筑结构设计-4专业(方向):土木工程学 生 信 息: 学号: 姓名: 沈跃 班级:土木082指导教师信息:教师号: 5 姓名: 职称:副教授报告提交日期:2012年5月5日前 言:目前,正处于毕业设计的中期阶段,此阶段的主要任务是进行建筑设计和结构设计。建筑设计方面,通过两个方案对比选出合理的方案,确定建筑结构布置的具体问题,成果包括建筑设计说明书及建筑施工图,建筑施工图包括建筑设计总说明、平面图、立面图、剖面图、外檐大样及楼梯详图、门窗表等。结构设计方面,初步根据规范布置主梁,次梁,并确定主梁,次梁截面。统计荷载,利用PKPM软件进行结构

2、计算,并对计算结果进行合理性分析,具体分析其合理或不合理的原因,若有不合理之处,则必须提出设计方案的改进措施,并重新进行结构计算。结构设计成果有:结构设计说明书及结构施工图。结构施工图包括首层、标准层、顶层结构平面图,框架梁柱配筋图,楼梯平面图、配筋详图以及基础平面图、配筋图。概述深圳市某高校宿舍楼建筑结构设计-4。工程地点位于深圳市。该宿舍楼结构形式是主体为5层钢筋混凝土框架结构。建筑面积4000平方米左右,采用钢筋混凝土框架结构,为满足学生的生活需要,除居住房间外,设宿舍管理室以及学生活动室,每层设卫生间、洗衣房、供水室。建筑结构设计使用年限为50年,耐火等级为二级。二结构方案的选择1.材

3、料选用 1)钢筋:本工程的结构构件的纵向受力钢筋选用HRB400级热轧钢筋,箍筋HRB335级热轧钢筋。HRB335级热轧钢筋应符合现行的国家标准钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013的要求,HRB335级热轧钢筋应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499的要求,且钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比小于1.25,屈服强度实测值与强度标准值之比不应大于1.3。钢筋的强度设计直与弹性模量按照混凝土设计规范第4.2.3条和第4.2.4条的规定采用,参见下表 钢筋种类fy(N/mm2)fy(N/mm2)Es(1105 N/mm2)HRB335300 300 2.0HRB400360

4、360 2.0 钢筋强度设计值与弹性模量2)混凝土: 在本工程中,结构各梁板柱均采用混凝土强度等级为C30的混凝土,混凝土强度设计值与弹性模量按照混凝土结构设计规范第4.1.4条和第4.1.5条的规定采用,其中fc= 14.3 N/mm2 ,ft=1.43 N/mm2, Ec=3.00104N/mm2。3)结构混凝土耐久性的基本要求按照混凝土结构设计规范第3.4.2条的规定媒介够混凝土应符合下表要求。混凝土耐久性的基本要求 环境类别 一类二b类最大水灰比 0.65 0.55最小水泥用量 225 275最大氯离子含量 1.0 0.2最大碱含量 不限制 3.0当混凝土中加入活性掺和料或提高耐久性的

5、外加剂时,可适当降低最小水泥用量。当使用非碱活性骨料时对混凝土中的碱含量可不做限制 根据本工程混凝土结构的环境使用类别,本工程的环境类别为一类室内正常环境。故梁板柱的保护层厚度分别为15mm.25mm.25mm。结构主体外墙采用300厚蒸压粉煤灰充气混凝土砌块砌筑5.5 KN/m2,并外贴80mm厚水泥珍珠岩制品保温层,内墙与卫生间采用200厚蒸压粉煤灰充气混凝土砌块砌筑 5.5 KN/m2。门为玻璃门和刚框门;窗统一为为铝合金窗。2.建筑做法1)屋面做法:30厚细石混凝土保护层 三 毡 四 油 防 水 层 20厚水泥砂浆找平层 150水泥蛭石保温层 100钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶2)楼

6、面做法: 30厚水磨石地面 100钢筋混凝土板V型轻钢龙骨吊顶 3)墙体做法:内墙:喷内墙涂料或刷油漆; 6厚1:2.5 水泥砂浆抹面压实抹光; 7 厚1:3 水泥砂浆找平扫毛; 7厚1:3 水泥砂浆打底扫毛; 刷素水泥浆一道。 外墙:7厚1:2.5水泥砂浆抹面;聚苯乙烯泡沫塑料板保温墙面 7厚1:3水泥砂浆找平扫毛; 7厚1:3 水泥砂浆打底扫毛; 刷素水泥浆一道。4)卫生间做法:地面:陶瓷地砖防水地面 面层:10mm厚防滑地砖面层(撒素水泥面) 结合层:10mm厚1:3水泥砂浆 刷素水泥浆一道 找坡层:40mm厚C20细石混凝土向地漏 (最薄处不少于20mm厚) 防水层:聚胺脂防水涂层 找

7、平层:10mm厚1:3水泥砂浆(四周抹小巴子角) 结构层:100mm厚钢筋混凝土楼板 10mm厚板底粉刷抹平5)雨棚强度较高的钢塑玻璃与钢梁,材质较轻。在本次设计中雨棚可不做计算,做法参照相应建筑图集做法即可。3、建筑设计成果:首层、二层、三层、四层、屋顶平面图(比例1:100),剖面图(比例1:100)正立面图、侧立面图、背立面图(比例1:100)楼梯详图(比例1:50)外檐详图(比例1:20)。4.构件截面尺寸的初步确定1)初步估算梁板的截面尺寸主梁高h = (1/81/12)L=(750500) mm; 取700 mm;次梁h = (1/121/15)L=(500400)mm ; 取50

8、0 mm,梁宽b = (1/21/3)h对于板=6000/5400=1.11,按双向板计算板厚h=(l/40l/50)L短=(135108)mm,且要求板厚不小于80 mm,所以取板标准层顶层h(mm)100100砼强度C30C30梁、板取用C30砼, 2)初步估算柱子的截面尺寸: 根据估算公式:AC=Nc/(afc) 其中:a-轴压比(一级0.7、二级0.8、三级0.9,短柱减0.05) fc-砼轴心抗压强度设计值 Nc-估算柱轴力设计值 柱轴力设计值:Nc=1.25CN 其中:N-竖向荷载作用下柱轴力标准值(已包含活载) -水平力作用对柱轴力的放大系数 七度抗震:=1.05、 1.25-考

9、虑柱受弯影响后的柱轴力放大系数C-中柱C1、边柱C1.1、角柱C1.2 竖向荷载作用下柱轴力标准值:N=nAq 其中:n-柱承受楼层数 A-柱子从属面积 q-竖向荷载标准值(已包含活载,对于框架结构:轻质砖取1012、机制砖取1214) 估算柱轴力设计值N。由于本工程为框架结构, N可根据柱的支撑的楼板面积、楼层数和楼层上的竖向荷载,并考虑分项系数1进行计算。由于采用轻质填充墙,故单位面积上的重力荷载代表值近似取q=12kN/ ,柱混凝土强度为C30(fc=14.3 N/mm2)中柱:NC=1.2511.054.55.4512=1913.6kN边柱:NC=1.251.11.0535.4512=

10、1403.3 kN估算柱子尺寸:根据结构设防烈度为七度且高度小于24m,结合建筑抗震设计规范GB5011-2010第49页表6.1.2可知,本工程抗震等级为三级,故轴压比a=0.9,相应的:中柱:AC=1913.61000/0.914.3=148686.9mm215层:bchc=500500mm,C30砼边框架柱:AC=1403.31000/0.914.3=109036.5mm2, 。考虑到结构中部刚度过于集中,故边框架柱截面适当放大,取用15层:bchc=650650mm,C30砼 三、荷载统计1、楼屋面及卫生间恒活计算屋面做法:30厚细石混凝土保护层 0.75kn/m2 三 毡 四 油 防

11、 水 层 0.4kn/m2 20厚水泥砂浆找平层 0.4kn/m2150水泥蛭石保温层 0.9kn/m2 100钢筋混凝土板 2.7kn/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.74kn/m2 合计5.89 KN/ 近似取6.0 KN/ 2)楼面(恒荷计算):30厚水磨石地面 0.65kn/m2 100钢筋混凝土板 2.7kn/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.74kn/m2 合计4.09 KN/ 近似取4.1 KN/3) 卫生间(恒荷计算):10mm厚防滑地砖面层(撒素水泥面) 0.2kN/10m厚1:3 干硬性水泥砂浆结合层 20kN/m340mm厚C20细石混凝土向地漏找坡 25kN/m310m厚1:3水泥砂

12、浆找平层 20kN/m3100厚现浇钢筋混凝土楼板 27kN/m3V型轻钢龙骨吊顶 0.74kn/m2 楼板自重标准值:0.2+0.0120+0.0425+0.02+0.1027+0.74=4.86kN/m2 近似取5.5kN/m24)楼梯:构造层(同楼面):1.05KN/折算板厚度可取1/30梯长与1/2踏步高之和,标准层及顶层:(34402+18002)0.51/30 +150/2=204.4 ,取205。0.20525=5.125 KN/抹灰层:10厚混合砂浆0.01m17 kN/m30.17KN/ 合计:6.345 KN/楼梯角:A=arctan(1800/3440)=27.6。折算楼

13、梯垂直荷载q=6.345/cosA=7.16 KN/对于顶层,传至梯梁的线荷载:7.163.440/2=13.45 KN/ m同理只有一半的梯梁承受活荷,为2.03.440/2=3.44 KN/ m相应于底层第一跑楼梯:构造层(同楼面):1.05KN/折算板厚度取1/30梯长与1/2踏步高之和,(40202+21002)0.5 1/30+150/2=226.2 ,取226。0.22625=5.65 KN/抹灰层:10厚混合砂浆0.01m17 kN/m30.17KN/ 合计:6.87 KN/楼梯角:A=arctan(2100/4020)=27.6。折算楼梯垂直荷载q=6.87/cosA=7.75

14、 KN/ 取8.0 KN/5)屋面及楼面可变荷载的确定:根据建筑结构荷载规范GB50009-2001查得 :不上人屋面:0.5KN/楼 面:2.0KN/(宿舍楼)走 廊:2.0 KN/卫 生 间:2.0 kN/。雪荷载:Sk=1.00.2 KN/=0.2 KN/屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者取大者0.5KN/.2.墙体、窗、门重力荷载计算1)外墙自重(无洞):外墙:0.2m5.5 kN/m3=1.1 KN/外墙抹灰及找平:0.0217=0.34KN/80厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温墙面:0.04 KN/内墙抹灰及找平:0.0217=0.34KN/刷素水泥浆一道:0.36KN/2=0.72KN/

15、 合计:2.54KN/ 2)内墙自重: 内墙:0.2m5.5=1.1 KN/找平及抹面:0.02172=0.68KN/刷素水泥浆一道:0.36KN/2=0.72KN/ 合计:2.55 KN/3)女儿墙自重:混凝土砌块女儿墙 0.66kn/m10厚DP砂浆找平 0.3kn/m刷1.2厚水泥基防水涂料 0.1kn/m2DEA砂浆粘贴30厚挤塑聚苯板 0.3kn/m4厚DBI砂浆压入一层玻纤网格布 0.1kn/m 总计 1.46kn/m取1.5kn/m 四.pkpm设计步骤1.PKPM建模第一步是轴线输入,网格生成,对照建筑平面图输入轴线。构件定义菜单中初步确定梁柱尺寸。所选柱截面尺寸为600600

16、(此处所用尺寸单位都为mm),主梁截面有350700,次梁尺寸有200 x500。所设柱子都是偏心柱,外边线与梁平齐,另外将次梁当做主梁来布置。在本层信息菜单中修改板厚100及受力钢筋HRB335和混凝土等级C30,楼板保护层厚度为15mm。首层层高4700mm,其他层3300mm。再进行楼层组装。本楼处于深圳市,地震分组为第一组,抗震设防烈度为7度,场地类型为二类,梁,柱的保护层厚度分别为25mm、30mm,钢筋主筋采用HRB3350,箍筋采用HPB235 1) 第一层标准图2)第二层标准图,第三层标准图,第四层标准图和第一标准层一样第五标准层4)修改板厚 然后输入楼面活荷以及恒荷。楼梯荷载

17、载,折算为楼面荷载。之后修改板厚(楼梯间修改板厚为0)及楼板错层(卫生间),楼面活荷以及恒荷及荷载传导方式。计算荷载时传到基础上。5)错层6)导荷方式查看数据无错后开始画楼板配筋图。画楼板配筋图之前,可以设定配筋参数,选用合适的钢筋。本建筑的楼板受力筋选用二级钢筋,箍筋选用一级钢筋,板筋最大间距设为200。2.用SATWE进行结构分析 总信息 . 结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 27.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE= 0 竖向荷载计算信息: 按模拟施工加荷计算方

18、式 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力 特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 框架结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号: MCHANGE= 0 墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00 墙元侧向节点信息: 出口节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 风荷载信息 . 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.36 地面粗糙程度: B 类 结构基本周期(秒): T1 = 0.73 体形变化分段数: MPART= 1 各段最高层号: NSTi = 5 各段体形系数:

19、 USi = 1.30 地震信息 . 振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 15 地震烈度: NAF = 7.00 场地类别: KD = 3 设计地震分组: 一组 特征周期 TG = 0.45 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.08 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.50 框架的抗震等级: NF = 2 剪力墙的抗震等级: NW = 3 活荷质量折减系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 0.70 结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00 是否考虑偶然偏心: 是 是否考虑双向地震扭转效应: 是 斜交抗侧力构件方

20、向的附加地震数 = 0 活荷载信息 . 考虑活荷不利布置的层数 从第 1 到5层 柱、墙活荷载是否折减 折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 -柱,墙,基础活荷载折减系数- 计算截面以上的层数-折减系数 1 1.00 2-3 0.85 4-5 0.70 6-8 0.65 9-20 0.60 20 0.55 调整信息 . 中梁刚度增大系数: BK = 2.00 梁端弯矩调幅系数: BT = 0.85 梁设计弯矩增大系数: BM = 1.00 连梁刚度折减系数: BLZ = 0.70 梁扭矩折减系数: TB = 0.40 全楼地震力放大系数: RSF = 1.00 0.2Qo 调整起始层号: KQ

21、1 = 0 0.2Qo 调整终止层号: KQ2 = 0 顶塔楼内力放大起算层号: NTL = 0 顶塔楼内力放大: RTL = 1.00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0 配筋信息 . 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 300 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 300 墙主筋强度 (N/mm2): IW = 210 梁箍筋强度 (N/mm

22、2): JB = 210 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210 墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30 设计信息 . 结构重要性系数: RWO = 1.00 柱计算长度计算原则: 有侧移 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应: 是 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85 梁保护层厚度 (mm):

23、BCB = 30.00 柱保护层厚度 (mm): ACA = 30.00 是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 是 荷载组合信息 . 恒载分项系数: CDEAD= 1.20 活载分项系数: CLIVE= 1.40 风荷载分项系数: CWIND= 1.40 水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30 竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50 特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00 活荷载的组合系数: CD_L = 0.70 风荷载的组合系数: CD_W = 0.60 活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50 剪力墙底部加强区信息. 剪力墙底部加强区层数

24、IWF= 2 剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 8.00 * * 各层的质量、质心坐标信息 * * 层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量 (m) (m) (t) (t) 5 1 52.164 30.801 17.900 1150.4 27.2 4 1 52.146 30.849 14.600 1121.0 109.4 3 1 52.146 30.849 11.300 1121.0 109.4 2 1 52.146 30.832 8.000 474.2 0.0 1 1 52.146 30.849 4.700 1167.1 109.4 活载产生的总质量

25、 (t): 355.488 恒载产生的总质量 (t): 5033.634 结构的总质量 (t): 5389.122 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量 活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg) * * 各层构件数量、构件材料和层高 * * 层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度 (混凝土) (混凝土) (混凝土) (m) (m) 1 1 245(25) 40(25) 0(25) 4.700 4.700 2 1 245(25) 40(25) 0(25) 3.300 8.000 3 1 245(25) 4

26、0(25) 0(25) 3.300 11.300 4 1 245(25) 40(25) 0(25) 3.300 14.600 5 1 245(25) 40(25) 0(25) 3.300 17.900 * * 风荷载信息 * * 层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 剪力Y 倾覆弯矩Y 5 1 52.20 52.2 172.3 171.47 171.5 565.9 4 1 46.68 98.9 498.6 153.33 324.8 1637.7 3 1 41.13 140.0 960.6 135.09 459.9 3155.3 2 1 37.16 177.2 1545.3 122

27、.06 581.9 5075.8 1 1 48.88 226.1 2607.7 160.58 742.5 8565.7 = 各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No : 层号 Tower No : 塔号 Xstif,Ystif : 刚心的 X,Y 坐标值 Alf : 层刚性主轴的方向 Xmass,Ymass : 质心的 X,Y 坐标值 Gmass : 总质量 Eex,Eey : X,Y 方向的偏心率 Ratx,Raty : X,Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 Ratx1,Raty1 : X,Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值 或上

28、三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 RJX,RJY,RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度 = Floor No. 1 Tower No. 1 Xstif= 52.1460(m) Ystif= 30.8628(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 52.1460(m) Ymass= 30.8492(m) Gmass= 1385.9485(t) Eex = 0.0000 Eey = 0.0006 Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000 Ratx1= 0.7550 Raty1= 0.7740 薄弱层地震剪力放大系数= 1.15 RJX = 7

29、.7914E+05(kN/m) RJY = 7.7914E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 2 Tower No. 1 Xstif= 52.1460(m) Ystif= 30.8627(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 52.1460(m) Ymass= 30.8324(m) Gmass= 474.1633(t) Eex = 0.0000 Eey = 0.0014 Ratx = 1.5971 Raty = 1.5841 Ratx1= 1.2197 Raty1= 1.2715 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

30、 RJX = 1.2443E+06(kN/m) RJY = 1.2342E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 3 Tower No. 1 Xstif= 52.1460(m) Ystif= 30.8627(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 52.1460(m) Ymass= 30.8489(m) Gmass= 1339.7944(t) Eex = 0.0000 Eey = 0.0006 Ratx = 1.0710 Raty = 1.0547 Ratx1= 1.3530 Raty1= 1.4201 薄弱层地震剪力放

31、大系数= 1.00 RJX = 1.3326E+06(kN/m) RJY = 1.3017E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 4 Tower No. 1 Xstif= 52.1460(m) Ystif= 30.8627(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 52.1460(m) Ymass= 30.8489(m) Gmass= 1339.7944(t) Eex = 0.0000 Eey = 0.0006 Ratx = 0.9703 Raty = 0.9519 Ratx1= 1.3466 Raty1= 1.4090

32、 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 1.2930E+06(kN/m) RJY = 1.2391E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 5 Tower No. 1 Xstif= 52.1460(m) Ystif= 30.8626(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 52.1636(m) Ymass= 30.8005(m) Gmass= 1204.9094(t) Eex = 0.0008 Eey = 0.0029 Ratx = 0.9283 Raty = 0.8871 Ratx1= 1.2500 Raty

33、1= 1.2500 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 1.2002E+06(kN/m) RJY = 1.0992E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) -=抗倾覆验算结果= 抗倾覆弯矩Mr 倾覆弯矩Mov 比值Mr/Mov 零应力区(%) X风荷载 1646376.8 2697.5 610.33 0.00 Y风荷载 501188.3 8860.9 56.56 0.00 X 地 震 1646376.8 42336.1 38.89 0.00 Y 地 震 501188.3 41976.1 11.94 0.00= 结构整体稳定验算结果= 层号 X向刚度 Y向刚

34、度 层高 上部重量 X刚重比 Y刚重比 1 0.779E+06 0.779E+06 4.70 53891. 67.95 67.95 2 0.124E+07 0.123E+07 3.30 41126. 99.85 99.03 3 0.133E+07 0.130E+07 3.30 36384. 120.87 118.07 4 0.129E+07 0.124E+07 3.30 24080. 177.19 169.80 5 0.120E+07 0.110E+07 3.30 11777. 336.32 308.02 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应 * * 楼层抗剪承载力、及承载力比值 * * Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比 - 层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_Bu:X,Y - 5 1 0.5916E+04 0.5916E+04 1.00 1.00 4 1 0.7818E+04 0.7821E+04 1.32 1.32 3 1 0.9332E+04 0.9449E+04 1.19 1.21 2 1 0.9792E+04 0.9937E+04 1.05 1.05 1 1 0.9821E+04 0.1085E+05 1.00 1.09 3.对

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