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1、安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書文獻(xiàn)綜述摘要:介紹了輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的概念,對(duì)其結(jié)構(gòu)體系、發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行了探討,并闡明了該結(jié)構(gòu)必將廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞:組合結(jié)構(gòu) 混凝土組合結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)體系 發(fā)展趨勢(shì) 一、組合結(jié)構(gòu) 同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作的結(jié)構(gòu)稱組合結(jié)構(gòu)。1鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu):用型鋼或鋼板焊(或冷壓)成鋼截面,再在其四周或內(nèi)部澆灌混凝土,使混凝土與型鋼形成整體共同受力,通稱鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外常用的組合結(jié)構(gòu)有:(1)壓型鋼板與混凝土組合樓板;(2)鋼與混凝土組合梁;(3)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(也叫勁性混凝土結(jié)構(gòu));(4)鋼管混凝土結(jié)構(gòu);(5
2、)外包鋼混凝土結(jié)構(gòu)等五大類。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在軸向壓力下,混凝土受到周圍鋼管的約束,形成三向壓力,抗壓強(qiáng)度得到較大提高,故鋼管混凝土被廣泛地應(yīng)用到高軸壓力的構(gòu)件中。外包鋼結(jié)構(gòu)在前蘇聯(lián)研究最早,應(yīng)用最廣泛,近年來我國(guó)主要在電廠建筑中推廣使用了這種結(jié)構(gòu),取得不少工程經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)效益?,F(xiàn)澆混凝土多層框架結(jié)構(gòu)及樓板需滿堂紅腳手架和滿鋪模板,而采用組合結(jié)構(gòu)柱、型鋼混凝土梁和壓型鋼板與混凝土組合樓板等足以克服這些缺點(diǎn),有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。由于組合結(jié)構(gòu)有節(jié)約鋼材、提高混凝土利用系數(shù),降低造價(jià),抗震性能好,施工方便等優(yōu)點(diǎn),在各國(guó)建設(shè)中得到迅速發(fā)展。我國(guó)對(duì)組合結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用雖然起步較晚,但發(fā)展較快,目前有些已編
3、入規(guī)范,有些已編成規(guī)程,對(duì)推動(dòng)組合結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展起到積極作用。2組合砌體結(jié)構(gòu):是由磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層組成的組合磚砌體構(gòu)件,適用于軸向力偏心距,超過07y(y為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離),或e較大,無筋砌體承載力不足而截面尺寸又受到限制時(shí)的情況。 隨著我國(guó)鋼材產(chǎn)量的逐年增加和高強(qiáng)度、高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼的大量生產(chǎn),我國(guó)已進(jìn)入了大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑的新時(shí)期。目前,普通鋼結(jié)構(gòu)建筑的受力性能分析和設(shè)計(jì)方法已比較成熟,輕型鋼結(jié)構(gòu)和普通鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)也處于進(jìn)一步開發(fā)和完善階段,而輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究還比較少。輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種由冷彎薄壁型鋼和薄壁鋼管與混
4、凝土組合而成的新型結(jié)構(gòu)體系。輕鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)具有輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)由于混凝土的存在而提高了結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性,并增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的防火性能。 二、輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系 (一)豎向承重結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)豎向承重主要以薄壁鋼管混凝土柱為主。由于冷成型薄壁鋼管的管壁較薄,管內(nèi)部混凝土可防止鋼管發(fā)生局部屈曲,還可根據(jù)其穩(wěn)定性要求在管內(nèi)縱向設(shè)肋,從而提高鋼管的局部穩(wěn)定承載力。同時(shí)鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用,提高了混凝土的軸向抗壓強(qiáng)度,因此,薄壁鋼管混凝土柱的承載力高于鋼管和混凝土的承載力之和。由于在鋼管內(nèi)澆筑了熱容量較大的混凝土,發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠吸收熱量,從而延長(zhǎng)了鋼管的耐火極限。圓鋼管軸向受力性能較好,其受
5、彎性能及與其它構(gòu)件的連接不如方鋼管,但方鋼管對(duì)混凝土的約束能力較差。因此可考慮采用六邊形及八邊形鋼管,以便為梁柱連接提供方便和保證。 (二) 樓面結(jié)構(gòu) 輕鋼-混凝土組合建筑可選用多種樓面結(jié)構(gòu)形式。它要求樓板必須有足夠的剛度強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性,同時(shí)應(yīng)使樓板自重輕厚度小,并提高施工速度。樓面結(jié)構(gòu)可選用如下形式: (1)壓型鋼板和混凝土組合樓板; (2)密肋輕鋼混凝土組合樓板; (3)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樓板; (4)混凝土預(yù)制疊合樓板。 其中優(yōu)先選用12類型。其主要優(yōu)點(diǎn)是: (1)省去樓面模板支撐,節(jié)省投資,施工速度快; (2)壓型鋼板與輕鋼密肋中可布置設(shè)備管線,減少吊頂高度; (3)平面剛度大,房
6、屋有較強(qiáng)的整體性,抗震性能好。主次梁可采用矩形鋼管雙槽鋼冷彎U型卷邊槽鋼或H型I字型焊接或熱軋型鋼。I字型鋼可以是實(shí)腹的也可是空腹的,也可選用卷邊槽鋼混凝土組合梁。梁板組合結(jié)構(gòu)通過栓釘及剪力連接件形成整體,共同來承擔(dān)樓面荷載。目前壓型鋼板與混凝土組合樓面結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)發(fā)展已比較成熟。 (三)支撐結(jié)構(gòu) (1) 對(duì)于單層工業(yè)廠房輕鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),由于采用薄壁鋼管混凝土柱承受豎向荷載及吊車荷載,屋架及支撐均可采用輕型鋼構(gòu)件,因而其支撐布置方式與普通鋼結(jié)構(gòu)廠房類似。即采用柱間支撐及屋蓋水平垂直支撐來保證廠房及屋蓋的整體穩(wěn)定性。 (2)對(duì)于多高層輕鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)體系,由于其側(cè)向剛度較弱,為抵抗水平地震作
7、用,減小層間側(cè)移,宜在相應(yīng)位置采用垂直支撐。為滿足門窗開洞及其它方面需要,支撐的形式可以靈活多樣,如X型M型W型V型單斜桿型人字型支撐等。對(duì)位于地震區(qū)的通常的鋼混凝土組合梁樓蓋宜采用偏心支撐,以便結(jié)構(gòu)在地震作用下具有良好的延性及耗能性能。此外,若采用剛性梁柱節(jié)點(diǎn),對(duì)于多層結(jié)構(gòu)可以不設(shè)置支撐構(gòu)件。 (四)維護(hù)結(jié)構(gòu) 輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)與其它鋼結(jié)構(gòu)一樣,應(yīng)采用輕質(zhì)維護(hù)材料。墻梁宜優(yōu)先選用冷彎薄壁槽鋼卷邊槽鋼卷邊Z型鋼??刹捎幂p型組合墻體,如:壓型鋼板加輕型保溫隔層墻體壓型鋼板夾芯板玻纖增強(qiáng)水泥外墻板鋼網(wǎng)塑料墻板等。至于屋蓋結(jié)構(gòu),一般采用有檁體系,亦可采用拱形波紋屋頂或輕型網(wǎng)架輕型桁架加鋪輕質(zhì)保溫層
8、和彩色壓型鋼板。其特點(diǎn)是生產(chǎn)工廠化,制作機(jī)械化,施工方便速度快工期短。 三、輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀 (一) 國(guó)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外一些學(xué)者已進(jìn)行了薄壁型鋼混凝土組合梁及薄壁鋼管混凝土組合柱的試驗(yàn)研究。組合梁中的薄壁型鋼主要有冷彎U型型鋼百葉薄壁型鋼和裝配式薄壁型鋼等形式。ch類型均能與混凝土有效地結(jié)合,來共同承受外界彎矩和剪力。其中h類型為裝配式截面,布置較為靈活,可適用于不同截面尺寸的輕鋼組合梁,并可作為標(biāo)準(zhǔn)型材批量生產(chǎn),但在澆混凝土之前必須用框架固定其形狀。a、b類型為箱形薄壁型鋼截面,與混凝土的粘結(jié)性能較差,一般只起到模板的作用。此外,還可根據(jù)實(shí)際需要,在薄壁型鋼混凝土梁中配置一定數(shù)
9、量的縱向鋼筋,以進(jìn)一步提高其抗彎剛度和極限承載力。 國(guó)外研究表明,薄壁型鋼混凝土組合梁的承載力大小,取決于薄壁型鋼與混凝土間的粘結(jié)力性能。粘結(jié)性能好才能使鋼和混凝土兩種材料共同工作,充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。而薄壁型鋼的截面形狀及表面有無刻痕是影響粘結(jié)力的主要因素。ch類型,在充分咬合情況下,鋼板與混凝土處于完全粘結(jié)狀態(tài),其應(yīng)變相同,幾乎沒有滑移發(fā)生。對(duì)于不同形狀的薄壁鋼板,可取用不同的粘結(jié)系數(shù),具體數(shù)值需要由試驗(yàn)確定。目前,輕鋼-混凝土組合梁還正處于研究開發(fā)階段。 薄壁鋼管混凝土柱的研究目前主要集中在短柱上,重點(diǎn)研究圓形和方形截面短柱在軸壓荷載作用下的力學(xué)性能,包括鋼壁板的局部屈曲性能,而對(duì)于長(zhǎng)柱
10、構(gòu)件在軸壓和壓彎荷載作用下的性能研究還未見相關(guān)報(bào)導(dǎo) (二) 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi),清華大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)正在進(jìn)行輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的研究工作。哈爾濱工業(yè)大學(xué)近期進(jìn)行了薄壁型鋼混凝土組合梁和短柱的試驗(yàn)研究。共對(duì)6根梁和22個(gè)短柱構(gòu)件進(jìn)行了靜載試驗(yàn)觀測(cè),取得了較為理想的結(jié)果。下面對(duì)其組合梁、柱試驗(yàn)情況分別加以介紹。 1.薄壁型鋼混凝土組合梁試驗(yàn) 薄壁型鋼組合梁采用了3種截面類型。試驗(yàn)中所采用的6根梁跨度均為3m,截面尺寸為,梯形截面混凝土翼緣寬為550mm,翼緣高為80mm。每一種截面類型做兩個(gè)試件,一個(gè)為素混凝土組合梁,另一個(gè)在下部配有 鋼筋。在試驗(yàn)中,采用三分點(diǎn)加載,使組合梁中部受純彎作用
11、。試驗(yàn)結(jié)果表明,其中b、c兩種類型的粘結(jié)性能優(yōu)于a種,而c種最好。組合梁達(dá)到受彎極限承載力時(shí),梁頂部混凝土基本上達(dá)到或接近極限壓應(yīng)變,同時(shí)梁下部鋼板也達(dá)到了極限拉應(yīng)變。這說明該種梁截面類型薄壁型鋼與混凝土的粘結(jié)性能能夠滿足受彎承載力要求。構(gòu)件破壞時(shí),粘結(jié)力的喪失與薄壁型鋼和混凝土的屈服幾乎同時(shí)發(fā)生。在鋼與混凝土界面粘結(jié)破壞之前,構(gòu)件處于彈性階段。隨著粘結(jié)的破壞,構(gòu)件剛度逐步下降,但并不顯著;當(dāng)粘結(jié)全部破壞時(shí),外包薄壁型鋼與混凝土之間出現(xiàn)了滑移,剛度很快下降。隨著滑移的增加,混凝土翼緣板開裂(未配筋試件)或梁腹部的混凝土被剪壞(配筋試件),最后導(dǎo)致構(gòu)件破壞。由此可見,相對(duì)于配筋試件,未配筋試件具
12、有更好的延性,說明薄壁型鋼與混凝土間的粘結(jié)力對(duì)組合梁的承載力起控制作用。 2.薄壁鋼管混凝土組合柱試驗(yàn) 在薄壁鋼管混凝土短柱試驗(yàn)中,共選用圓柱、方形柱、和八邊形柱三種截面類型,同時(shí)改變截面尺寸及鋼材和混凝土強(qiáng)度進(jìn)行構(gòu)件的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。鋼管壁厚選用1mm和1.5mm,管徑(圓形截面)及邊長(zhǎng)(方形、八邊形截面)分別采用100mm、150mm和200mm,試件高度為400mm1000m;混凝土標(biāo)號(hào)采用C20C30。試驗(yàn)結(jié)果表明,圓柱的受力性能最好,八邊形柱次之,方形柱的受力性能最差。這主要是由于圓形鋼管對(duì)混凝土的約束能力強(qiáng)于其他兩種類型的緣故。圓形薄壁鋼管混凝土短柱隨著荷載的逐漸增大,柱中部首先突起
13、,鋼管達(dá)到屈服強(qiáng)度,進(jìn)而出現(xiàn)褶皺,發(fā)生較大塑性變形,此時(shí)鋼管與混凝土均達(dá)到極限強(qiáng)度,最后破壞現(xiàn)象為斜向剪切破壞。由于管壁較薄,方形鋼管對(duì)混凝土的約束作用較小,強(qiáng)度較低。八邊形鋼管混凝土柱的承載力介于圓形和方形構(gòu)件之間。比較之下,薄壁鋼管混凝土組合柱宜優(yōu)先選用圓形及八邊形截面。 3. 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 在輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系中,最關(guān)鍵的部位就是節(jié)點(diǎn)。只有節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施和受力性能得到了解決,才有可能進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的研究。原哈爾濱建筑工程學(xué)院做過大量厚壁鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究,并在實(shí)踐中得到了應(yīng)用,且編入了規(guī)范,取得了很好的成果。但是由于薄壁鋼管的管壁較薄,易于變形,因此節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較難處理。暫時(shí)可以將薄
14、壁鋼管混凝土梁、柱節(jié)點(diǎn)分為剛接和鉸接兩種形式,對(duì)其進(jìn)行嘗試性的理論分析及試驗(yàn)研究,以確定節(jié)點(diǎn)的合理形式和局部構(gòu)造。對(duì)薄壁鋼管混凝土柱與鋼梁相連接的情況,可在節(jié)點(diǎn)處的柱子部分局部采用厚壁鋼管,上、下分別與薄壁鋼管相焊接,這樣鋼梁與厚壁鋼管的連接便可以采用規(guī)范中的傳統(tǒng)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。薄壁型鋼混凝土組合梁與其他構(gòu)件的連接則比較難以處理,可以考慮在混凝土中采用預(yù)埋型鋼或鋼筋來實(shí)現(xiàn)連接,但是該種連接形式的抗彎、抗剪等力學(xué)性能還有待于研究。根據(jù)以上設(shè)想,組合梁和八邊形柱節(jié)點(diǎn)的剛接形式,其它截面柱可采取類似構(gòu)造。其中,組合梁外的薄壁鋼板與柱上外套厚壁鋼管焊接,內(nèi)穿雙角鋼,并且上部縱向鋼筋穿過柱子,梁外鋼板與厚
15、壁鋼管焊接,薄壁鋼管混凝土柱內(nèi)不配鋼筋或少量配筋。組合梁截面可以采用各種截面類型。鉸接節(jié)點(diǎn)為柱子中只有角鋼穿過,組合梁支承于角鋼之上,梁柱間既不焊接,也沒有鋼筋通過,但需設(shè)置柱間支撐以承受水平荷載。除輕鋼混凝土組合梁、柱體系外,還可以采用薄壁鋼管混凝土柱與I字形鋼梁體系及鋼筋混凝土柱與薄壁型鋼組合梁體系,后兩者節(jié)點(diǎn)連接則更為容易。 四、輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾個(gè)問題 (一) 輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的研究。 除壓型鋼板與混凝土組合板技術(shù)比較成熟外,其他輕鋼混凝土組合構(gòu)件的研究目前仍較少。需對(duì)薄壁鋼管混凝土柱的極限承載力及薄壁鋼管的局部屈曲和不同類型冷彎薄壁型鋼混凝土組合梁的受彎受剪狀況及整體局
16、部穩(wěn)定性能進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究。 (二) 輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)造措施的研究。 普通的鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)及輕鋼結(jié)構(gòu)都已進(jìn)行了大量的科學(xué)研究,取得了豐碩的成果及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),并制訂了相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)程,我們可以借鑒以上兩者的成果及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步進(jìn)行研究。其中梁柱節(jié)點(diǎn)的研究是關(guān)鍵??蛇M(jìn)行薄壁鋼管混凝土柱與冷彎薄壁型鋼混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)及薄壁鋼管混凝土柱與熱軋型鋼冷彎型鋼梁節(jié)點(diǎn)的理論分析及試驗(yàn)研究。由于輕鋼壁厚較小,一般只有幾毫米,可考慮部分構(gòu)件工廠焊接,部分構(gòu)件采用現(xiàn)場(chǎng)螺栓連接。(三) 輕鋼-混凝土住宅建筑的開發(fā)。 在大多數(shù)多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中,均采用壓型鋼板混凝土組合樓蓋。如果同時(shí)采用薄壁鋼管混凝
17、土柱及輕鋼混凝土組合梁作為主框架,則必將使結(jié)構(gòu)的受力性能及防火性能得到改善,因此可考慮在鋼結(jié)構(gòu)及輕鋼結(jié)構(gòu)建筑中盡量多采用組合構(gòu)件。可重點(diǎn)研究給排水管線及供電供熱管線與結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)問題,同時(shí)研究防火保溫隔聲及室內(nèi)外裝修等問題。 (四) 輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的研究。 在輕鋼混凝土組合構(gòu)件試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,可考慮進(jìn)行輕鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)體系的受力性能與穩(wěn)定性分析并同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震防火性能進(jìn)行研究。計(jì)算方法上,可由試驗(yàn)及理論分析所得各構(gòu)件的力學(xué)指標(biāo)及截面模量參數(shù),運(yùn)用現(xiàn)有的通用計(jì)算軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析及設(shè)計(jì)。 (五) 施工荷載及圍護(hù)結(jié)構(gòu)蒙皮效應(yīng)的研究。 混凝土澆注前,施工荷載對(duì)薄壁鋼構(gòu)件變形的影
18、響較大。可考慮在盡可能少設(shè)或不設(shè)腳手架,使薄壁鋼構(gòu)件的剛度足以承受施工荷載。此外,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒙皮效應(yīng)能夠提高結(jié)構(gòu)的承載力,其提高程度有待研究。 五、結(jié) 論 輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)合了輕鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),用于多、低層建筑具有施工方便、工期短的特點(diǎn),同時(shí)使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能和耐火性能。若有新型墻板相配合,該結(jié)構(gòu)形式將在多層建筑中取代磚砌體,從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色建筑,是未來民用建筑的發(fā)展方向。 目前,輕鋼混凝土組合板已被廣泛采用,預(yù)計(jì)不久的將來,輕鋼混凝土組合梁柱也一定會(huì)在建筑工程中得到大量的推廣和應(yīng)用。 參考文獻(xiàn): 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu) 作者:林宗凡出版社:同濟(jì)大學(xué)出版社 鋼與混凝土
19、組合結(jié)構(gòu) 作者:趙鴻鐵 出版社:科學(xué)出版社鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)作者:馬懷中,王天賢 出版社:中國(guó)建材工業(yè)出版社 第1章 建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明1.1 設(shè)計(jì)條件1 南京職業(yè)技術(shù)學(xué)院江寧主校區(qū)位于景色秀麗的方山腳下,主管部門批準(zhǔn)擬建基地平面示意圖如下:2 建筑面積和層數(shù)建筑面積為50006000平方米,層數(shù)56層,其總高度應(yīng)控制在24m以下。3 結(jié)構(gòu)形式框架結(jié)構(gòu)。4 建筑技術(shù)條件(1) 氣象條件 該地區(qū)基本風(fēng)壓0.45kN/m2, 基本雪壓0.45kN/m2。(2) 工程地質(zhì)條件經(jīng)某勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè),結(jié)果如下:1)建筑場(chǎng)地平坦,沒有不利地質(zhì)情況,無軟弱下臥層。2)地基土剖面圖(見附表1)。其它有
20、關(guān)設(shè)計(jì)資料可根據(jù)建筑物所在地區(qū)的具體情況,所需設(shè)計(jì)參數(shù)可參照現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定確定。表 建筑地層一覽表(標(biāo)準(zhǔn)值)序號(hào)巖 土分 類土層深度 (m)厚度范圍 (m)地基承載力fak(kPa)樁端阻力qp(kPa)樁周摩擦力qs(kPa)1雜填土01.21.22中 砂1.22.62.42101800283礫 砂2.65.52.92902000354圓 礫5.512.06.5380240042注: 地下穩(wěn)定水位距地坪2.5m以下; 表中給定土層深度由自然地坪算起。建筑場(chǎng)地類別:類場(chǎng)地土;地震設(shè)防烈度:7度(0.1g)。(3) 各種用房的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值見現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范1.2 設(shè)計(jì)要求1.2.1 建筑
21、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求(可依據(jù)具體情況做適當(dāng)?shù)男薷模?房間及使用面積1. 門廳 100150m22. 學(xué)生宿舍(六人間)150-200間 每間2030m23. 各層設(shè)廁所、沐浴室、盥洗間 2030m24. 一層設(shè)收發(fā)室 2030m25. 一層設(shè)值班室 20m2 6. 一層設(shè)配電控制室 15m22設(shè)計(jì)規(guī)模、建筑設(shè)計(jì)構(gòu)想與說明理解所給的條件,變成自己的想法,書寫自己的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)想與說明。本項(xiàng)目?jī)H為一期工程,在其總平面布置設(shè)計(jì)中尚需考慮二期工程的規(guī)劃內(nèi)容:6000m2圖書館、3600m2學(xué)生食堂和200 m2車隊(duì)辦公室和休息室,行政辦公樓室外綠化等。設(shè)計(jì)要求:建筑總平面設(shè)計(jì)要考慮行政辦公樓建筑與周圍局部環(huán)境
22、的協(xié)調(diào)關(guān)系,并要考慮行政辦公樓道路與城市交通主干線的關(guān)系;建筑平面設(shè)計(jì)要考慮使用功能的特點(diǎn),并要考慮建筑防火規(guī)范的要求;立面設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)潔大方、賦有時(shí)代感。特別要突出主入口,并考慮本建筑與其他相鄰擬建建筑物及環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。 3、圖紙內(nèi)容及要求 (1)建筑方案及其初步設(shè)計(jì); (2)建筑平面、立面和剖面設(shè)計(jì); (3)主要部位的建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)及材料作法; (4)繪制建筑施工圖。 4、成果形式 (1)建筑設(shè)計(jì)說明書; (2)繪制圖紙; 總平面圖(包括建筑設(shè)計(jì)說明)建議比例1:500;平面圖、立面圖和剖面圖;首層平面圖、二層五層平面圖(任選其中二層)、正立面圖、側(cè)立面圖不少于2個(gè)(比例1:100);剖面圖2
23、個(gè)(比例1:100)。建筑節(jié)點(diǎn)詳圖;主外墻大樣圖1個(gè),節(jié)點(diǎn)大樣圖34個(gè),(比例1:10或1:20)。1.3工程概況本設(shè)計(jì)應(yīng)符合適用,經(jīng)濟(jì)和美觀的建筑設(shè)計(jì)原則。在設(shè)計(jì)中要對(duì)宿舍樓各層的平面功能進(jìn)行綜合分析,以便達(dá)到最合理的平面和空間的組合,使其滿足要求。建筑方面需考慮采光,通風(fēng),防火等要求。采光時(shí)盡量采用天然光。本工程為臨近主干道的一棟辦公樓,因此,建筑設(shè)計(jì)不僅要滿足建筑的使用功能,而且應(yīng)適當(dāng)考慮建筑的造型,使其具有時(shí)代氣息。工程概況:建筑名稱:南京職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生宿舍樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑地點(diǎn):江蘇省南京市建筑等級(jí):四級(jí)建筑面積:約5969建筑類型:框架填充墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限:50年該宿舍樓平面整
24、體呈L型,立面分為6層,各標(biāo)準(zhǔn)樓層的層高均為3.5m,總高為21.00米,總建筑面積約5969。本工程的屋面設(shè)計(jì)為上人屋面,根據(jù)規(guī)范要求,女兒墻高度設(shè)為1.2m。整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的過程較為復(fù)雜,要考慮的因素較多(如建筑的分類、總平面布局、建筑的防火要求等)。首先,根據(jù)建設(shè)用地條件和建筑使用功能,周邊城市環(huán)境特點(diǎn),進(jìn)行了建筑平面設(shè)計(jì),包括建筑平面選擇、平面柱網(wǎng)的布置、平面交通流線組織及平面功能設(shè)計(jì);其次,進(jìn)行立面造型與剖面的設(shè)計(jì)。1.4 建筑設(shè)計(jì)1.4.1 總平面設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書上關(guān)于工程建設(shè)的過程,本工程“南京職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生宿舍樓”全部竣工是由兩期工程組成。根據(jù)建筑場(chǎng)地示意圖,綜合考慮地形、建
25、筑走向、主導(dǎo)風(fēng)向、防火安全、周邊道路、綠化等因素,合理布置了宿舍樓位置,使其滿足使用的功能要求,達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理,方便使用的目的。1.4.2 平面設(shè)計(jì)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GBJ16-87)(2001修訂版)的要求,為滿足建筑防火的要求,考慮到建筑物的總長(zhǎng)度為72.4m及使用的方便,我在平面設(shè)計(jì)中布置了兩部輔助樓梯和一部主樓梯(樓梯采用雙跑形式,樓梯高度3600mm,踏步總數(shù)為24步,一跑和二跑均為12跑,踏步高度為150mm,踏步寬度為300mm,井寬60mm,扶手高度為900mm),兩部輔助樓梯布置在主體結(jié)構(gòu)的兩側(cè),主樓梯布置在主體結(jié)構(gòu)的中間,想鄰兩部樓梯的間距未超過50m,滿足人流疏散要
26、求。再依據(jù)李必瑜主編的房屋建筑學(xué)中關(guān)于衛(wèi)生間中大小潔具位置和數(shù)量的布置要求,在男衛(wèi)生間中布置5個(gè)小便槽和5個(gè)大便蹲位,在女衛(wèi)生間中設(shè)置了6個(gè)蹲位。為使建筑流線較為簡(jiǎn)潔、明確,滿足使用要求,走道設(shè)置為2400mm。設(shè)計(jì)任務(wù)書上要求設(shè)置一個(gè)大型會(huì)議室和一個(gè)大型多功能報(bào)告廳。考慮到建筑設(shè)計(jì)對(duì)平面的多樣性的要求,設(shè)置了兩扇旋轉(zhuǎn)門及弧梁下的玻璃門窗。首層的走廊兩端再設(shè)置兩扇門,以方便與外界聯(lián)系(特別是發(fā)生火災(zāi)作疏散人群之用),與二期工程相聯(lián)系。1.4.3 剖面設(shè)計(jì)建筑剖面是表示建筑物在垂直方向上房屋各部分間的組合關(guān)系,表示各部分的空間位置。剖面設(shè)計(jì)主要是確定各部分的高度,層數(shù),建筑的空間組合關(guān)系和空間利
27、用以及表現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)造等關(guān)系。根據(jù)宿舍樓的使用特點(diǎn),同時(shí)兼顧總建筑高度的要求和對(duì)工程造價(jià)的優(yōu)化考慮,我把樓層的層高設(shè)置為3.5m。在建筑剖面圖中,應(yīng)表示出建筑各構(gòu)件間的空間位置關(guān)系,如主梁、次梁及柱、門窗的位置等。通過建筑的剖面土語其他建筑圖,應(yīng)能確定建筑各部分之間的位置關(guān)系(具體可見CAD繪圖)。1.4.4 立面設(shè)計(jì) 有人說,一個(gè)偉大的建筑設(shè)計(jì)師同時(shí)也是一個(gè)不錯(cuò)的藝術(shù)家。他會(huì)根據(jù)建筑物所在的位置和周圍的大環(huán)境,根據(jù)建筑物的性質(zhì)(是用來辦公,還是用來作為娛樂之用),具體使用功能的要求,來設(shè)計(jì)建筑物的立面造型,給人以美的享受。建筑物的美觀問題,既在房屋的外部形象和內(nèi)部空間處理中體現(xiàn)出來,又涉及到建筑
28、群體造型的布局,還與建筑的細(xì)部部設(shè)計(jì)有關(guān),其中房屋的外部形象和內(nèi)部空間處理,是單體建筑設(shè)計(jì)時(shí)考慮美觀問題的主要內(nèi)容。建筑物的體型和立面設(shè)計(jì),必須符合建筑造型和立面構(gòu)圖方面的規(guī)律性,如均衡,韻律對(duì)比統(tǒng)一等。在本次設(shè)計(jì)中就是考慮了這些構(gòu)圖的規(guī)律性,大門的位置選擇以及樓梯間的布置建筑物外觀的確定都經(jīng)過了幾次改動(dòng)才最終確定為現(xiàn)在的方案。為了使建筑物立面產(chǎn)生錯(cuò)落有致的布局效果,避免單調(diào),以建筑物立面上的樓梯間為載體,豐富立面線條,地面設(shè)置一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)雨棚,特意在東西兩大部分設(shè)置了不等高樓層(六層和五層)等,都是為了產(chǎn)生較好的立面效果。建筑的正立面和背立面如下圖所示:第21頁(yè) 共119頁(yè)正立面1.4.5 采
29、光通風(fēng)設(shè)計(jì)學(xué)生宿舍樓采用內(nèi)走廊形式,并采用單側(cè)采光。樓層層高為3500mm,窗臺(tái)高為1000mm,窗戶高度定位2100mm,內(nèi)走道設(shè)高窗。根據(jù)規(guī)范中規(guī)定,辦公樓的窗地比應(yīng)該在1:8-1:6之間,而本工程的窗地比為1:6,完全符合要求。另外,自然采光對(duì)窗戶的高度要求為,而本工程的窗戶高度為3100mm,雖然不滿足自然采光的要求,但是也基本靠近。辦公大樓通風(fēng)問題主要是合理組織氣流路徑,利用穿堂風(fēng)可有效地解決其通風(fēng)問題。其具體設(shè)計(jì)中是利用外墻的窗戶和教室的門、高窗等的直線位置,形成穿堂風(fēng),來達(dá)到辦公大樓通風(fēng)的要求。1.4.6 屋面排水設(shè)計(jì)屋面排水采用雙面外排水,排水坡度為0.3%,坡度為建筑找坡。挑
30、檐溝的坡度為0.5%,坡度也為建筑找坡。屋面排水方式采用有組織排水,屋面排水坡度為0.3%,檐溝縱向坡度取為0.5%。落水管用直徑為120mm的PVC管。天溝截面尺寸:天溝高度為200mm,寬度為600mm。1.4.7 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)現(xiàn)引用圖紙“建筑專業(yè)施工設(shè)計(jì)統(tǒng)一說明”中關(guān)于構(gòu)造的一些具體做法:1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本工程的設(shè)計(jì)為集宿舍,收發(fā)室和值班室、配電室,洗浴沐浴室等于一體的綜合宿舍樓。1-6層為典型的等高樓層??傮w來看為使建筑平面布置較為對(duì)稱規(guī)整與均勻以及結(jié)構(gòu)布置靈活,采用了框架結(jié)構(gòu)。主體高度為22.2m(除上部的裝飾部分外),且本工程全部采用現(xiàn)澆的施工方式。1.5.1 柱網(wǎng)布置圖1.5.2
31、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖考慮到結(jié)構(gòu)布置的復(fù)雜性,而且各邊跨與中間跨的荷載分布情況不同,所以我取用了東半部分(圖示的左邊的簡(jiǎn)圖)的一榀框架,具體尺寸如右圖所示。1.5.3 幾個(gè)重要結(jié)構(gòu)部分的尺寸和材料選用情況如下1、屋面和樓面板(110厚)選用的材料均為(具體可見屋面和樓面板手繪圖):采用C25混凝土 ;配置HPB235級(jí)鋼筋。2、次梁(縱向連梁)()的材料均為(取兩種典型的情況):采用C25混凝土 ;選用HRB400級(jí)縱向受力鋼筋和HPB235級(jí)箍筋。3、主梁()的材料均為:采用C30混凝土;選用縱向受力鋼筋;箍筋及其他鋼筋(如構(gòu)造筋)均采用鋼筋。4、柱()的材料均為:采用C30混凝土;選用HRB400縱
32、向受力鋼筋;箍筋及其他鋼筋(如構(gòu)造筋)均采用HPB235鋼筋。5、基礎(chǔ)的材料選用:根據(jù)工程的實(shí)際情況,我采用了獨(dú)立基礎(chǔ)和聯(lián)合基礎(chǔ)的兩種形式。獨(dú)立基礎(chǔ)和聯(lián)合基礎(chǔ)的具體尺寸詳見基礎(chǔ)平面布置圖所示:這兩種基礎(chǔ)均采用如下材料:采用C25混凝土 ;配置HPB235級(jí)鋼筋;基礎(chǔ)下采用100厚細(xì)石混凝土墊層。6、樓梯的相關(guān)情況采用C20混凝土;選用鋼筋。平臺(tái)板厚為100mm,平臺(tái)梁高和寬分別為350mmm和200mm.1.5.4荷載計(jì)算一.屋面(上人)恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值:30厚(剛性)C20細(xì)石混凝土防水 0.66KN/防水層:三氈四油油鋪小石子 0.4 KN/找平層:20厚1:3水泥砂漿 0.4KN/找坡層:4
33、0厚水泥石灰砂漿3找平 0.56 KN/保溫層:150厚膨脹珍珠巖 2.25KN/結(jié)構(gòu)層:120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 3.0KN/ 合計(jì) 7.02KN/二.標(biāo)準(zhǔn)層樓面:水磨石地面 0.65KN/ 結(jié)構(gòu)層:110厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 2.75KN/ 合計(jì): 3.4KN/各層走廊樓面:水磨石地面 0.65KN/ 結(jié)構(gòu)層:110厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 2.75KN/ 合計(jì): 3.4KN/三.梁柱截面尺寸的確定及截面尺寸的確定:AB跨:主梁:L=6900,取500,取250故框架橫縱梁的截面尺寸為bh=250500(2).次梁:L=6000 ,取400mm,b取200故框架次梁的截面尺寸為bh=2004002
34、.BC跨: L=2400mm則:h取500mm,b取250mm三.柱自重自重 0.5*(0.5-0.11)*25=6.25KN/m抹灰層:10厚混合砂漿 0.34KN/m合計(jì): 6.66KN/m四.主梁自重(尺寸:b*h=250mm*500mm)自重 0.5*(0.5-0.11)*25= 2.44KN/m抹灰層:10厚混合砂漿 0.17KN/m合計(jì): 2.61KN/m五.次梁自重(尺寸:b*h=200mm*400mm)自重 0.20*(0.4-0.11)*25=1.45KN/m抹灰層:10厚混合砂漿 0.14KN/m合計(jì): 1.59KN/m 六.墻體自重 1.外縱墻 縱墻 (3.6-0.5)*
35、0.24*7.5=5.58KN/m抹灰層:石灰抹面內(nèi)墻面 17*0.02*3.6=1.224KN/m貼墻瓷磚面 3.6*0.5=1.8KN/m合計(jì): 8.694KN/m 2.外橫墻自重 橫墻 (3.6-0.5)*0.24*7.5=5.58KN/m抹灰層:石灰抹面內(nèi)墻面 17*0.02*3.6=1.224KN/m貼墻瓷磚面 3.6*0.5=1.8KN/m合計(jì): 8.694KN/m 3.內(nèi)縱墻 縱墻 (3.6-0.5)*0.24*7.5=5.58KN/m抹灰層:石灰抹面內(nèi)墻面雙面抹灰 17*0.02*3.6*2=2.448KN/m貼墻瓷磚面 3.6*0.5=1.8KN/m合計(jì): 8.028KN/m
36、4.隔墻 隔墻 (3.6-0.5)*0.24*7.5=5.58KN/m抹灰層:石灰抹面內(nèi)墻面雙面抹灰 17*0.02*3.6*2=2.448KN/m合計(jì): 8.028KN/m5.女兒墻 女兒墻 1.2*0.24*7.5=1.98KN/m貼墻瓷磚面 1.2*0.5=0.6KN/m抹灰層:石灰抹面內(nèi)墻面 17*0.02*1.2=0.408KN/m混凝土壓頂 25*0.24*0.1=0.6KN/m合計(jì): 3.588KN/m2.2 活荷載計(jì)算:由荷載規(guī)范查得:上人屋面: 2.0KN/樓面: 2.0KN/走廊: 2.5KN/雪荷載: Sk=1.00.45KN/=0.45KN/屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮
37、,兩者取大者.第2章 屋蓋設(shè)計(jì)2.1 荷載基本情況2.1.1 荷載基本資料1、根據(jù)荷載規(guī)范,上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取2.02、屋面基本構(gòu)造:30厚C25 細(xì)石混凝土剛性防水,并采用三氈四油柔性防水層;20厚1:3水泥砂漿找平層;40厚水泥砂漿找坡層,150厚防水樹脂珍珠巖保溫層; 110厚現(xiàn)澆混凝土板2.1.2荷載計(jì)算1、屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值30厚C25 細(xì)石混凝土剛性防水 采用三氈四油防水層; 0.4020厚1:3水泥砂漿找平層 0.0220=0.40150厚防水樹脂珍珠巖保溫層 0.1515=2.25 40厚水泥砂漿找坡層 0.0414=0.56110厚現(xiàn)澆混凝土板 0.1125=2.75
38、屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 7.02荷載基本組合值: 折算荷載: 2.2屋面板結(jié)構(gòu)計(jì)算2.2.1單向板設(shè)計(jì)(1)、對(duì)單向板1(東半部分的內(nèi)走廊上的屋面板)的計(jì)算采用圖示幾種計(jì)算簡(jiǎn)圖來進(jìn)行板內(nèi)力計(jì)算,并進(jìn)行配筋。說明:考慮到僅中間一跨為單向板,且考慮塑性因子并使計(jì)算簡(jiǎn)化,我們進(jìn)行如下假設(shè):假設(shè)中間一跨的跨度與其兩側(cè)均相等,這樣求得的內(nèi)力偏大,更于安全。次梁截面為200mm400mm,現(xiàn)僅考慮中間跨的情況,取1m寬板帶作為計(jì)算單元,如圖所示,則:說明:現(xiàn)澆板在墻上的支撐長(zhǎng)度不小于100mm,取板在墻上的支撐長(zhǎng)度為120mm,承載力按內(nèi)力重分布設(shè)計(jì),板的計(jì)算跨度為:則邊跨計(jì)算長(zhǎng)度在故取邊跨計(jì)算跨度為2232m
39、m。中間跨的計(jì)算跨度為: ,因?yàn)橹虚g跨與邊跨的計(jì)算跨度相差小于10%,所以可按等跨連續(xù)板計(jì)算.取1m寬板帶進(jìn)行計(jì)算,作為計(jì)算單元。A、彎矩設(shè)計(jì)值查混凝土結(jié)構(gòu)中冊(cè)(三校合編)的表11.1可知:板的彎矩系數(shù)為: 邊跨中,離端第二支座為,中跨中,中間支座為,故而:B、正截面受彎承載力計(jì)算現(xiàn)知板厚h=110(mm),取,板寬b=1000(mm)選用C25混凝土,知選用HPB235級(jí)鋼筋,1 邊跨中正截面受彎承載力計(jì)算配用,校核由上述計(jì)算可知,符合內(nèi)力重分布原則。而符合最小配筋率要求,應(yīng)按計(jì)算來配筋。 2 離端第二支座正截面受彎承載力計(jì)算配用,校核由上述計(jì)算可知,符合內(nèi)力重分布原則。而符合最小配筋率要求
40、,應(yīng)按計(jì)算來配筋。 3 離端第二跨中正截面受彎承載力計(jì)算配用,校核由上述計(jì)算可知,符合內(nèi)力重分布原則。而不符合最小配筋率要求,應(yīng)按最小配筋率來配筋。 4 跨中支座正截面受彎承載力計(jì)算配用,校核由上述計(jì)算可知,符合內(nèi)力重分布原則。而不符合最小配筋率要求,應(yīng)按最小配筋率來配筋。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書2.2.2 次梁(連梁)的設(shè)計(jì)板傳來恒載: 次梁自重: 次梁粉刷: 小計(jì) 活荷載設(shè)計(jì)值 荷載總設(shè)計(jì)值 g+q=18.88+4.60 =23.48()而且各跨跨度相差不到10%,可按照五等跨連續(xù)梁來計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下所示:說明:次梁在墻上的支撐長(zhǎng)度約為240mm,主梁截面尺寸為,次梁的計(jì)算
41、跨度為:邊跨:,則取中間跨的計(jì)算跨度為: ,因?yàn)橹虚g跨與邊跨的計(jì)算跨度相差小于10%,所以可按等跨連續(xù)板計(jì)算.取1m寬板帶進(jìn)行計(jì)算,作為計(jì)算單元。(2)、次梁內(nèi)力計(jì)算A、彎矩設(shè)計(jì)值查混凝土結(jié)構(gòu)中冊(cè)(三校合編)的表11.1可知板的彎矩系數(shù)分別為: 邊跨中:; 離端第二跨跨中:;中跨中:; 中間支座:。彎矩設(shè)計(jì)值: B、剪力設(shè)計(jì)值同樣查混凝土結(jié)構(gòu)中冊(cè)(三校合編)的表11.3可查剪力系數(shù)分別為: A支座內(nèi)測(cè):; 離端第二支座左側(cè)為:,右側(cè)為;中間支座內(nèi)外側(cè)均為:。 C、正截面受彎承載力計(jì)算正截面受彎承載力計(jì)算時(shí),因?yàn)榘搴痛瘟含F(xiàn)澆在一起,故而跨內(nèi)正彎矩時(shí)時(shí),截面按照T型截面計(jì)算:翼緣寬度為,且?。╩m
42、)。各截面縱向鋼筋均布置一排。選用C25砼,知選用HRB335級(jí)縱向受力鋼筋和HPB235級(jí)箍筋,正截面承載力計(jì)算過程見下表:經(jīng)判斷T截面類型:為T截面的第一種類型。正截面受彎承載力計(jì)算截面1B2C彎矩設(shè)計(jì)值73.68-73.6848.52-55.45截面抵抗矩系數(shù)支座處:跨中處:0.0230.270.0150.194縱向鋼筋配置情況支座處:跨中處:666781.8434.4562選配鋼筋318=763320=941218=509220=628校核由上述計(jì)算可知,符合內(nèi)力重分布原則。而符合最小配筋率要求,應(yīng)按計(jì)算來配筋。D、斜截面受彎承載力計(jì)算a、截面尺寸復(fù)核 ,采用公式截面尺寸滿足要求b、 腹筋計(jì)算而 應(yīng)當(dāng)按照計(jì)算來配置箍筋,經(jīng)計(jì)算得最后最大剪力截面處還應(yīng)該按構(gòu)造或最小配筋率來設(shè)置箍筋。在滿足構(gòu)造要求的情況下,按箍筋最小配筋率來設(shè)置箍筋。 按兩肢箍來配筋,取筋。 依上面的描述可知,選配mm箍筋(按構(gòu)造要求而來的) 符合最小配箍率要求。第3章 樓蓋設(shè)計(jì)3.1荷載基本情況3.1.1 荷載基本資料1、根據(jù)荷載規(guī)范樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取2.0,各層走廊樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取2.52、樓面板半基本構(gòu)造:水磨石地面, 110厚現(xiàn)澆混凝土板 3.1.2荷載計(jì)算1、樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值水磨石地面 110厚現(xiàn)澆混凝土板 0.1125=2.75 樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3.4樓面恒荷載設(shè)計(jì)值 樓面活
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