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文档简介
百炼成钢,心筑家园--钢结构建筑体系发展与应用目录1.钢结构建筑的初心2.钢结构建筑体系发展历程及经验3.典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目4.钢结构建筑发展问题思考及展望钢结构建筑的初心一、热轧H型钢生产线的建设20世纪80年代末,国内计划经济向市场经济飞速转型,为了在机遇与挑战的改革大潮中,立于不败之地,决定:新上轧材生产线,扩大生产规模、增加钢材的品种规格,提升产品档次。在这样的背景下,股份有限公司型钢厂应运而生。1998年11月9日上午10时55分,规格为H300×150的第一支H型钢轧制成功。截至目前,产品已达9大系列,涵盖包括美标、日标、英标等在内的10个标准,共计501个规格,已成为国内型钢规格最全、产能居全国前列的型钢生产商。钢结构建筑的初心二、延伸型钢产业链,打造钢结构节能建筑依托型钢产品,集团决策大力发展非钢产业,延伸自行开发的热轧H型钢产业链,整合建筑施工和房产开发资源,在国家住建部和省住建厅支持指导下,研发了“H型钢钢结构节能住宅建筑体系研究与应用”系列成果,创建钢结构节能住宅建筑体系及该体系应用的相关产业。提出了“做国内钢结构建筑领先企业”的公司愿景。2002年11月成立山东建设有限公司,注册资本10亿元人民币,是集团公司全资子公司。截至2018年底,集团实现营业收入854.25亿元,利税总额92.78亿元,利润总额56.89亿元,总资产1864.07亿元。包括工程技术与工程建设、钢铁产业延伸、钢铁上游资源、生产服务及钢铁业等,涉及钢铁、钢结构建筑、矿山采选、冶金辅料、机械制造、建筑安装、设备维保检修、水泥、耐材、钢渣处理、工程设计咨询等20多个产业领域。
钢结构建筑体系发展历程及经验经过20多年的发展实践,装配式钢结构建筑体系在工程中进行了全面的实施应用,取得了一系列的建筑成果,在建和拟建的钢结构建筑达到1000万平米。在
工程实践中不断优化改进,不断发展创新。从钢结构建筑的发展历程及经验来看,我们认为以下三个方面的工作至关重要:(一)不断完善的技术体系(二)大量的工程实践应用(三)一体化的运营平台钢结构建筑体系发展历程及经验2001年集团承担了国家住建部重点研究课题——“钢结构绿色节能住宅建筑体系研究与应用”课题于2003年9月通过了住建部科学技术鉴定。(一)不断完善的技术体系钢结构建筑体系发展历程及经验
专家认为:是目前国内唯一一家能够系统开发钢结构住宅建筑及节能体系、结构体系、施工组织体系、墙体材料开发体系,并建了一系列示范工程的单位,达到了国内领先水平。钢结构建筑体系发展历程及经验
在体系的研发和应用过程中,集团自主编制了《钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》,2006年通过住建部和山东省住建厅的论证和审核,并由山东省住建厅颁布实施,成为山东省钢结构绿色节能住宅领域的行业标准。钢结构建筑体系发展历程及经验《钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》目录《导则》涵盖了住宅项目开发,从场地规划设计到建成后物业管理的全生命周期全过程的内容。钢结构建筑体系发展历程及经验
为推动我国钢结构建筑健康有序发展,根据住建部主管部门要求,2017年12月25日,由中国建筑金属结构协会、莱芜钢铁集团有限公司主办的钢结构建筑技术体系应用研讨会议在莱芜召开。中国建筑金属结构协会刘哲秘书长出席会议并代表协会与重庆大学、北京建筑大学、天津大学、太原理工大学、集团等5家单位签订合作协议对全国的钢结构建筑体系进行梳理总结。钢结构建筑体系发展历程及经验
科研研发方面:集团拥有国家级企业技术中心、省级企业技术中心、钢结构院士工作站、博士后工作站、-西安建筑科技大学钢结构研究院、山东省冶金设计院、山东建筑设计有限公司、钢结构建筑研究院等科研机构,具有较强的研发及技术创新能力。
重庆大学周绪红院士工作站
西安建筑科技大学博士后工作站钢结构建筑体系发展历程及经验
经过20多年的发展实践,集团装配式钢结构建筑体系在工程中进行了全面的实施应用,取得了一系列的建筑成果,绿色装配式钢结构建筑体系技术体系总结为2种类型:HRS装配式钢结构建筑体系、模块化装配式钢结构建筑体系两大体系。体系类别
HRS装配式钢结构建筑体系
模块化装配式钢结构建筑体系HRS装配式钢结构建筑体系钢结构建筑体系发展历程及经验
HRS装配式钢结构建筑体系内容:主要包括建筑体系,结构体系,围护体系,建筑设备与管线体系,内装体系,施工管理与验收体系等六部分。建筑体系结构体系围护体系设备与管线体系内装体系施工管理与验收体系钢结构装配式建筑技术体系钢结构建筑体系发展历程及经验一、建筑体系绿色装配式钢结构建筑体系的设计流程对传统建筑设计流程(即:方案设计、施工图设计、内装设计顺序流程)是一个颠覆性的改变。在装配式建筑体系下,钢构件等预制构件设计、建筑设计、室内设计是同步推进、相互配合的。预制构件的设计、优化是伴随建筑设计全过程的,即采用一体化的集成设计。如在设计主体建筑时,就要结合装修设计提前确定室内的家具布置、水电点位等。(1)设计流程钢结构建筑体系发展历程及经验
(2)平面设计
大开间大进深、空间灵活可变的结构布置方式,实现建筑全生命周期的可变性和自由度,可以满足不同人生阶段家庭生活需要进行适度改造。同时,采用内嵌式墙板布置,解决了钢结构梁、柱影响室内布局的问题。钢结构建筑体系发展历程及经验
(3)标准化设计
标准化设计的对象不应该是针对单一项目,而应该是针对建筑类型。就装配式建筑的特点来说,应该从科学的角度出发,以客观的视角进行标准化设计,最终实现同一种建筑类型同一标准化原则。1、户型标准化及组合标准户型一标准户型二标准户型组合钢结构建筑体系发展历程及经验
2、产品标准化钢结构建筑体系发展历程及经验
(1)主体结构体系特点:
1、结构体系及节点做法有所创新,但总体在规范框架内,是基于目前规范框架内的创新,结构图纸审查有更大便利性。
2、通过扁钢管、方钢管混凝土框架柱的合理组合,避免钢结构最大的外露梁柱的缺点,使建筑功能做到剪力墙住宅完全相同的效果。但有剪力墙不具备的大空间的优点,建筑功能具备一定的可改变性。3、发挥热轧H型钢的优势,为体系提供所需要的非标热轧窄翼缘H型钢,满足建筑功能降低工程造价。二、结构体系钢结构建筑体系发展历程及经验
(2)主体结构体系类型:结构形式
钢框架+混凝土剪力墙结构体系
钢框架+钢支撑结构体系
钢框架+钢板剪力墙结构体系
钢框架结构体系钢结构建筑体系发展历程及经验
优点:
1)这种结构体系将钢材的强度高、重量轻、施工速度快和混凝土的抗压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点结合起来。2)变形较小,舒适性好。
3)造价较低,推广应用成熟接受度高。
缺点:
1)现场湿作业较多,现浇混凝土剪力墙与钢框架施工速度不匹配,钢结构施工速度快的优点体现不明显。2)混凝土剪力墙在工厂预制,可与钢框架实现同步装配,显著提高施工速度。
体系一:钢框架+混凝土剪力墙结构体系
预制混凝土剪力墙钢结构建筑体系发展历程及经验
优点:1)由钢支撑来承受水平荷载,减小了层间位移和梁柱的截面积,从而增加了房屋的使用面积,减少了用钢量,降低了工程造价。2)钢支撑增加了结构的整体刚度和抗侧能力。3)钢框架和钢支撑的组合形成了两道抗震防线,大大提高了结构的抗震性能。缺点:1)钢支撑的存在影响建筑物门窗洞口的布置,给建筑的布局带来不便。2)有些建筑的钢支撑裸露在外,影响建筑物的美观。3)结构部分节点为柱、梁、钢支撑三种结构连接,构造复杂。
体系二:钢框架+钢支撑结构体系
主要包括:中心支撑、偏心支撑、屈曲约束支撑等
阻尼支撑支撑墙体一体化钢结构建筑体系发展历程及经验体系三:钢框架+钢板剪力墙结构体系:
优点:
1)钢构件、部品部件模块化设计,完全工厂制作、现场安装方便、施工速度快。
2)钢板剪力墙刚度较大,布置方便灵活,适用范围广。3)采用扁管柱、热轧窄翼缘H型钢梁,彻底解决露梁露柱、隔音等行业比较关键的问题。4)该体系与其他企业钢结构建筑体系相比具有先进性、经济性和安全性和更强的推广价值。模块化组合钢板剪力墙钢结构建筑体系发展历程及经验体系四:钢框架结构体系
优点:
建筑平面布置灵活,可做成需要大空间的会议室、餐厅、办公室等。缺点:抗侧刚度小,水平位移较大,故限制了建造高度。碧海金沙小区御龙湾樱花园小区钢结构建筑体系发展历程及经验(3)主要节点构造:钢结构建筑体系发展历程及经验
钢筋桁架楼承板是属于无支撑压型组合楼承板的一种;钢筋桁架在加工场定型加工,现场施工浇筑混凝土。特点:实现了机械化生产,有利于钢筋排列间距均匀、混凝土保护层厚度一致,提高了楼板的施工质量。装配式钢筋桁架楼承板可显著减少现场钢筋绑扎工程量,加快施工进度,增加施工安全保证,实现文明施工。。
(4)配套楼板(一)钢结构建筑体系发展历程及经验
预制预应力混凝土板(厚3~6厘米)与上部现浇混凝土层结合成为一个整体,共同工作。特点:预制板板厚小,板底光滑平整,板缝处理后,顶棚可以不再抹灰。减少了模板、钢筋绑扎及脚手架的用量;预留孔洞方便走线穿管,接线盒等可以工厂预留。楼板刚度大,抗裂性和延性好,楼层净空高,施工方便。综合经济效果好,可与主体结构构件同步装配化施工。
(4)配套楼板(二)钢结构建筑体系发展历程及经验
预制楼梯特点:效率高、施工速度快;品质可控性高、可达精品级成本低(包括人工成本与材料成本均较低);施工过程不设置临时支撑,易通行,混凝土强度已达标,有利于楼梯的成品保护。设置临时栏杆后,以作为施工期间的施工通道。预制楼梯吊装预制楼梯预制楼梯吊装淄博文昌嘉苑17#楼预制楼梯(5)配套预制楼梯钢结构建筑体系发展历程及经验(6)预制部品(阳台、飘窗、空调板、集热板)
预制部品特点:代替传统的现浇结构;工业化生产,成本可控,质量可靠;现场安装,缩短工期。预制飘窗预制阳台板预制预制空调板预制集热板预制空调板钢结构建筑体系发展历程及经验
·喷涂法是用喷涂机具将防火涂料直接喷在构件表面,形成保护层。根据构件防火指标要求,防火涂料又分为厚涂型和薄涂型。
·包覆法是在钢结构表面做耐火保护层,将构件包封起来。常用材料有轻质混凝土板、泡沫混凝土板、硅酸钙成型板及石棉成型板等。钢梁喷涂法防火(7)钢结构防火钢柱喷涂法防火钢梁包裹隔声处理钢结构建筑体系发展历程及经验围护体系大板体系外墙板LCC-C系列墙板预制夹心外墙板轻钢龙骨复合大板内墙板轻钢龙骨复合大板新型石膏内墙大板条板体系外墙板蒸压砂加气混凝土(AAC)板材+外保温系统内墙板LCC-B系列墙板蒸压砂加气混凝土(AAC)板材三、围护体系(1)围护系统类型:钢结构建筑体系发展历程及经验外墙板安装预制保温复合外墙大板是相对比较成熟的产品,采用整间板设计,工厂预制,现场吊装。为是钢结构产业化的理想配套部品。改进;1、可减轻墙板总重量。2、实现全螺栓连接;优化板缝构造3、实现门窗与墙板一体化;4、实现电气管线及接线盒在墙板中预埋。5、墙板装饰层与墙板一体化。(2)大板体系内嵌式外墙板钢结构建筑体系发展历程及经验蒸压砂加气混凝土板材:分为单板和双板两种做法(3)条板体系钢结构建筑体系发展历程及经验
(1)装配化:装配化体现在管槽预留,管线套管预留预埋,设备基础预制,电气穿线管、线盒预埋,干式地暖等方面。
将水电暖各专业设计与墙体楼板生产加工相结合,在工厂制作楼板墙体时预留好管线槽,减少现场开槽二次作业。墙板预留给水管槽剖面示意墙板预留给水管槽立面示意预制墙板预埋膨胀管示意预制结构楼板预埋锚栓套管示意四、设备与管线体系钢结构建筑体系发展历程及经验
(2)集成化
利用BIM技术进行一体化设计,在设计阶段,利用Revit将主干管道管线综合排布,精确定位,避免施工过程中管线碰撞。竖向水电暖管线集中设置于竖向管道井内,横向水电暖管线集中敷设于次要空间或通过精装隐蔽。钢结构建筑体系发展历程及经验建筑内装系统是指建筑内部能够满足建筑使用要求的部分,主要包括楼地面、轻质隔墙、吊顶、内门窗和内装设备管线等。
《装配式建筑评价标准》把全装修作为一个基本的条件。在设计理念和工作方式与建筑主体并行推进,为了使得成本更可控和提高后期安装的精确性,需要在最初的建筑设计阶段就将后端的内装设计、部品选型等工作前置,做到建筑设计与内装设计一体化。通过工厂化生产、现场装配化施工和信息化管理来实现项目的综合品质提升。采用装配式装修的建造方式,减少施工现场的湿作业。管线与结构分离,消除湿作业,摆脱对传统手工艺的依赖,节能环保特性更突出,后期维护翻新更方便。五、内装体系钢结构建筑体系发展历程及经验(1)
干工干法式楼(地)面体系钢结构建筑体系发展历程及经验(2)单元模块化的厨房系统嵌入式厨电工业化照明仓储式收纳小岛式厨台嵌入式家电可以将模块化的厨电设备依据需要排列组合,最大化利用有限空间。烟机灶具、微波炉、洗碗机、烤箱等厨电统统能嵌入到橱柜里面,不但节省了厨房空间,也避免了厨电过多、杂乱无章的感觉。工业化照明不但能够保证照明,也为整体厨房装修增添一种很强的操作感。小岛式厨台它是在功能和效率的基础上建立的,这让你有额外的柜台和空间而不受原本厨房空间的限制。钢结构建筑体系发展历程及经验(3)单元模块化卫生间
系统构造:①墙面防水:墙板留缝打胶或者密拼嵌入止水条,实现墙面整体防水;②地面防水:地面安装工业化柔性整体防水底盘,通过专用快排地漏排出,整体密封不外流;③浴室柜:可根据卫浴尺寸量身定制,防水材质柜体,匹配胶衣台面及台盆;⑤坐便器:定制开发匹配同层排水的后排坐便,契合度高。钢结构建筑体系发展历程及经验(4)标准化系列化的整体收纳整体衣橱整体收纳墙钢结构建筑体系发展历程及经验
(5)智能家居系统随着社会信息化的加快,人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。人们对家居的要求早已不只是物理空间,更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。钢结构建筑体系发展历程及经验
制作标准化六、施工管理和验收体系施工管理标准化钢结构建筑体系发展历程及经验
过程检查标准化成本控制标准化钢结构建筑体系发展历程及经验
主编或参编技术标准:
主要有:主编《钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》,通过了住建部和山东省建设厅的论证和审核,并由山东省建设厅颁布实施,成为山东省钢结构绿色节能住宅领域的行业标准。参编《多高层钢结构住宅技术规程》,上海市地方技术标准。参编《装配式建筑评价标准》,山东省地方技术标准。参编《钢结构住宅技术规程》,国家技术标准。参编《山东省建设工程施工技术资料管理规程》钢结构部分。参编《青岛市集装箱模块化组合房屋技术规程》、《模块化建筑技术规程》、《青岛市钢结构住宅设计规程》、《矩形钢管混凝土节点技术规程》、《钢结构人行天桥技术规程》、《建筑钢结构施工安全技术规程》、《预制混凝土夹芯保温外墙板》、《钢结构住宅图集》。钢结构建筑体系发展历程及经验申请专利、工法120余项。钢结构建筑体系发展历程及经验钢结构建筑体系获得奖励科技进步项目名称数量住建部“全国绿色建筑创新奖”1住建部科技示范工程4全国十大建设科技成就1鲁班奖(国家优质工程)2中国钢结构金奖14泰山杯(省优质工程)6山东科技进步一等奖1上海科技进步二等奖1山东建设技术创新奖5山东建筑业技术创新奖30钢结构建筑体系发展历程及经验
从2001年自主研发设计施工建设国内第一个钢结构绿色节能住宅小区—樱花园,到我国第一座抗震烈度设防8度的钢结构高层住宅楼—咸阳丽彩,到山东省第一个按建筑节能65%标准建造的试点示范工程—青岛华阳慧谷,到开发时为国内最大的钢结构生态节能住宅小区、国家康居示范工程—上海碧海金沙,到目前国内最大的钢结构装配式住宅建设项目—淄博110万平米文昌嘉苑项目,再到正在开发建设的太原山钢龙城一品48万平米绿建三星、装配式AAA级住建部示范工程。集团装配式钢结构建筑体系在工程中进行了全面的实施应用,取得了一系列的建筑成果。可以说是国家钢结构建筑的推动者和实践者。
实践是检验真理的唯一标准(二)大量的工程实践应用钢结构建筑体系优势
樱花园小区:2001年建设,建筑面积20000平方米,结构为钢框架+支撑,国内第一个全部采用国产热轧H型钢建设的钢结构节能住宅小区,山东省钢结构节能住宅示范工程
。钢结构建筑体系优势
咸阳丽彩—天玺广场:位于陕西咸阳,2003年建设,设计-制作-施工总承包,建筑面积3.4万平方米,高度99米,用钢量7000吨,采用全钢结构体系,是我国第一座地震烈度设防8度的钢结构高层住宅楼,住建部科技示范工程,荣获中国钢结构金奖。钢结构建筑体系优势
青岛华阳慧谷:2004年建设,建筑面积约5.1万平方米,用钢量3000吨,按钢结构住宅技术产业化模式建设,钢框架-现浇砼剪力墙结构,钢梁采用热轧H型钢,外墙采用LCC-C系列轻质保温复合墙板、内隔墙采用LCC-B板,是住建部科技示范工程,山东省第一个按建筑节能65%标准建造的试点示范工程。钢结构建筑体系优势
上海碧海金沙·嘉苑:位于上海市奉贤区,2005年建设,项目总包,建筑总面积32万平方米,结构采用H型钢钢框架,是当时国内最大的钢结构生态节能住宅小区,国家2006年康居示范工程、上海市生态型住宅小区创建项目。钢结构建筑体系优势济南凯旋新城:建筑面积36万平方米,一期为钢框架-砼核心筒结构,2006年山东省100项重大节能示范工程、住建部2008年《科学技术项目计划》项目、住建部“绿色建筑示范工程”。
钢结构建筑体系优势齐城商会大厦:位于山东潍坊市,2009年建设,项目总包,建筑面积3.8万平方米,总高度117米,钢框架剪力墙结构,省级新技术应用示范工程。钢结构建筑体系优势
淄博文昌嘉苑社区装配化住宅建设项目为山东省装配式建筑示范工程,规划建筑面积110万平米,是目前国内在建最大的钢结构装配式住宅建设项目。钢结构建筑体系优势
山钢龙城一品项目位于山西省太原市龙城大街,总建筑面积48万平方米,地上建筑面积38.6万平方米,规划有20栋建筑,工2758户,建筑高度为24.7米~80米。是全国第一个采用全钢结构、五恒系统,达到绿色建筑三星标准、装配式AAA级标准的建设部装配式绿色建筑示范项目。钢结构建筑体系发展历程及经验集团形成了建筑设计、钢材生产、钢结构加工制造、建材及配套部品生产、建筑工程总承包、房地产开发的全产业链运营模式。从建筑用材到钢结构的设计施工一体化,从配套部品的系统集成到融资开发,在全国形成了全产业链的独有优势。
建筑设计方面:拥有建筑工程甲级和冶金行业工程设计甲级两个甲级资质和数个乙级设计资质。
(三)一体化的运营平台钢结构建筑体系发展历程及经验
钢结构用材方面:1、定尺定轧型钢的生产:集团是全国规模最大、规格最全的H型钢精品生产基地,可为钢结构建筑提供各种规格的热轧H型钢,已经实现钢结构建筑中钢梁规格的全轧制,一是提高构件质量,二是大幅降低加工费用。2、高强钢和耐火耐候钢的开发:具有生产此两种钢材的工艺和能力,同时与其配套的焊接技术也已十分纯熟。生产Q550D等产品的同时,还成功研发了Q690D、Q890D等多个高端高强钢产品。耐候钢具有使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗,省工节能的特性。目前可生产Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q415NH、Q460NH、Q500NH、Q550NH耐候钢。钢结构建筑体系发展历程及经验
钢结构加工制造方面:集团在山东省济南市、青岛市、淄博市、威海市、莱芜市及广东省东莞市建立了六大钢结构加工基地,拥有27条钢结构生产线,具有钢结构制造特级资质和钢结构工程总承包壹级资质。产品种类涵盖了:箱形梁柱、H型钢梁钢柱、圆管柱、矩形管柱、复杂多向异形柱、楼梯、支撑等产品。钢结构建筑体系发展历程及经验
建筑材料与部品构件生产方面:集团旗下鲁碧建材有限公司注册资本1.26亿元,主导产品为旋窑水泥、矿(钢)渣微粉、商品混凝土、干粉砂浆,年产品总量达1200余万吨。在青岛、日照、江苏连云港等地设有十余家子分公司。以集团申请国家住宅产业化基地为契机,建设生产年产50万m3ALC砌块、墙板及10万m3PC构件等配套部品生产线。以冶金工业废渣、电厂粉煤灰、石膏、酸渣、尾矿等作为主要原料,是典型的资源综合利用项目。与同类型企业相比,具有明显的资源优势和独特的工业固废综合利用技术优势。钢结构建筑体系发展历程及经验建筑工程总承包:拥有房屋建筑工程施工总承包一级资质、冶金工程施工总承包一级资质、机电安装工程施工总承包一级资质、对外承包工程经营资格等。房地产开发:拥有房地产综合开发一级资质,近20年的钢结构综合开发经验。典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目
(一)淄博文昌嘉苑项目简介:淄博文昌嘉苑社区装配化住宅建设项目规划占地1043亩,共有111栋楼,总建筑面积约110万平方米。计划投资26亿元,安置14个村庄3982户居民。由建设公司采用EPC模式建设。典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目5月17日,中国施工企业管理协会副会长李清旭一行进行全国钢结构住宅关键技术交流观摩会前期调研。3月21日,住建部建筑市场监管司司长张毅(图中)及13个省(自治区)住建主管部门有关业务处室负责人考察调研。典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目
(二)创新点和关键点
1、设计标准化:所有111栋楼座户型均相同,只是区分两单元楼座和三单元楼座。典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目
2、结构体系:钢框架-钢支撑体系,钢框架体系。采用冷弯方管柱、扁管柱。热轧非标窄翼缘H型钢(H346X149)。专有安装对接工法等。钢框架体系专有安装工法热轧非标窄翼缘H型钢典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目
3、围护体系:采用了条板外保温,双条板空腔夹保温,自保温砌块等技术。条板外保温双条板空腔夹保温自保温砌块典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目
4、集成预制部品部件预制飘窗淄博文昌嘉苑17#楼施工现场预制太阳能集热板预制空调板预制叠合楼板典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目
5、关键控制点措施、质量通病防治措施钢梁隔声、防火钢梁与窗连接做法墙板质量通病防治装修一体化典型工程应用-淄博文昌嘉苑项目
在设计阶段,以BIM模型基础,将钢结构详图深化设计,设备深化设计,PC预制深化设计,围护深化设计等一次在模型中完成。施工单位无需再次翻
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