公寓楼工程毕业设计.doc

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1、中文摘要本工程为广西大学行建文理学院学生公寓楼工程,采用框架结构,主体为七层,本地区抗震设防烈度为六度第一组,场地类别为II类场地。基本风压为。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本次毕业设计中,第一部分设计是结构部分的设计,在这部分设计中,首先进行的是结构选型,根据各结构体系的优缺点,及本工程的实际情况,在符合经济的条件下,采用钢筋混凝土框架结构体系。其次进行结构平面布置,根据荷载情况,在满足结构受力合理,荷载传递简捷、梁宜拉通,避免凌乱,及满足建筑要求和方便施工等原则下,进行纵、横向梁布置,并根据规范和经验公式,进行主次梁截面初步估算。手算第九轴框架上的荷载,用Pk计算其内力并配筋。用PMCA

2、D建立整体模型后用SATWE进行整体计算。在设计过程中,广泛采用天正、Auto CAD绘图软件来辅助绘图。第二部分是施工设计:对所坐的结构设计进行工程量统计,完成工程量清单,并对施工方案作出合理的选择,完成整个工程的施工进度计划和施工平面图的绘制。在整个设计过程中,严格遵循相关的专业规范的要求,参考相关资料和有关最新的国家标准规范,对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之,适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。关键词: 框架结构 内力计算 计算配筋 施工Student apartments AbstractThe project is

3、an apartment building for xingjian college in Guangxi University. It adopts framework structure with seven-stores building as its main body. Seismic fortification intensity of the area is six-time Group 1 and its venues category is the second venue. The basic wind pressure is . Building and roof ado

4、pt cast-in-place reinforced concrete structure.The first part in the graduation design is the structure. In the design of the part, we first do selection of structure and then under economy-permitted condition adopt reinforced concrete framework structural system according to advantages and disadvan

5、tages of every structural system and actual situation of the project. Second, we set up plane structure. According to load and in the principles of satisfying reasonable force structure ,simple load transfer, easy beam pull and avoiding disorder and satisfying construction demands and facilitating c

6、onstruction, we set up longitudinal and horizontal beam and have preliminary estimates about primary and secondary beams section according to norms and empirical formula. The load of nine-floor frame is done by hand,and the nine-floor frame is computed and reinforced by PK. I built a whole buiding m

7、odel with PMCAD ,then to counte it with SATWE. In the design process, we also adopt Tarch and Auto CAD software as an auxiliriary. The second partMaily be constrution:Carry on amount of engineering covariance to constrution design do,complete engineer quantity detailed list,and to construte the proj

8、ect do a choice of reasonable and complete the draw of the plan and construction plane chart of the constrution progress of the whole engineering.In the entire designing, we keep to the demands of related professional norms strictly and refer to related materials and latest national standard norms a

9、nd give various links of the design comprehensive and scientific consideration. In a word, application, security, economy and use of convenience are the principles of the design. Designing a program of reasonable and feasible building structure is an important basis of construction site.Keywords: fr

10、amework structure internal force calculation; calculation of reinforcement construction.目录一、 设计资料及目标要求 5 (一) 工程概况5(二) 目标及要求5二、 结构布置5(一) 结构选型 5(二) 框架结构的布置原则 10(三) 变形缝的设置11(四)重要承重构件截面尺寸的确定 11三、 轴框架荷载计算 13(一) 荷载信息 13(二) 屋面装饰框架荷载计算 17(三) 屋面框架计算 18(四) 16层框架计算 25(五) 风荷载计算 35四、 基础设计37 (一)、第一组内力计算 38(二) 第二组

11、内力计算 44(三) 配计算 47五、 板设计计算49六、 楼梯设计53参考文献 56科技资料翻译 57附录 64致谢 86一、 设计资料及目标要求(一) 工程概况本工程由三栋公寓楼,分别是5#、6#、7#楼,总建筑面积37262.0m2,其中,我们只设计5#楼,5#楼建筑面积9412.0 m2 层数地上部分7层,一层架空作为学生自行车停放库及部分附属用房。该拟建大楼位于南宁市, 结构形式为框架结构,主体结构合理使用年限50年,抗震设防烈度为6度设防,抗震等级为四级。地下防水等级为二级,屋面防水等级二级,建筑耐火等级为一级。地基承载力标准值为200KPa。 施工条件:由区级施工单位施工。原始资

12、料详见任务书和建筑施工图。(二) 目标及要求本次工程在建筑设计已完成的基础上进行结构设计,要求完成:1、 在建筑蓝图上布置二层、屋面层结构平面布置和各功能用房活荷载。2、通过PKPM软件PMCAD主菜单建立结构整体模型,再利用SATWE模块进行整体计算。自动生成二层结构平面布置图、屋面梁平面整体配筋图和屋面层的板的板底配筋图。3、手算轴平面框架荷载,利用PKPM软件PK模块进行计算,并生成框架施工图。4、手算一柱下独立基础,并画施工大样。5、手算一板块内力及配筋,并与程序生成作比较。6、算22剖楼梯二层第一跑的梯板并画施工大样。7、整理图纸和计算书。二、 结构布置(一) 结构选型结构选型是个综

13、合性问题,需明确各类结构形式的优缺点、应用范围、结构布置和大致的构造尺寸等,进行调查研究,综合分析,并结合具体建设考虑,从而做出最终的选定。一般地,结构选型包括结构类型和结构体系的合理选择和确定。结构选型的原则:结构方案应满足建筑上的使用要求和结构要求,并且应综合考虑其安全可靠(具有足够的强度和刚度)、经济合理、技术先进、施工方便、力学性能、以及工程所在地当前的可能条件等因素综合确定。1、结构类型(1)常用的结构形式有:砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构、混合结构。结构形式选用的原则:在不同条件下,正确选择合理材料,以充分利用材料的优点、克服缺点、符合安全要求,力求经济合理的原则。砌体结构优点:

14、就地取材方便。从块材而言,土坯、天然石、蒸养灰砂砖块的砂、焙烧粘土砖块的粘土等在自然界都大量存在;而粉煤灰砖等还具有利用工业废料的优点。对灰浆而言,石灰、水泥、黄砂、粘土都可以就近或就地取得。因此,不仅在大中小城市可以生产块材,在农村也能制造多种块材。因此,砌体结构具有廉价的特点。具有良好的性能:耐火、保温、隔音、抗腐蚀和具有较好的大气稳定性。与其它结构相比:砌体具有承重和围护的双重功能;施工也比较简便;节约木材、钢材和水泥。缺点:由于砌体结构强度较低,作为承重结构势必截面尺寸较大,从而使得结构的自重较大。自重大不仅会使运输量增大,而且在地震动作用下惯性力也会增大,所以对抗震不利。块材和灰浆间

15、的粘结力较小,因而反映在砌体抗拉、抗弯和抗剪强度方面也比较低。因而在地震作用下,无筋砌体抗震能力较差。规范要求:根据GB50011-2001规定:地震烈度为6度时:a、一般情况下,房屋的层数和总高不应超过: 普通砖 高度m、层数层 多孔砖 高度m、层数层b、普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高,不应超过3.6m。c、多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值,宜符合2.5。d、房屋抗震横墙的间距,应满足:现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖,横墙最大间距m。(2)、钢筋混凝土结构优点: 钢筋与混凝土两种材料不仅线膨胀系数的数值接近而且在混凝土硬化后钢筋与混凝土之间还能产生了良好的粘结力,使两者可靠

16、地结合在一起,从而保证在外荷载的作用下,钢筋与混凝土共同变形协同工作。 耐久性:在钢筋混凝土结构中,混凝土的强度随时间的增加而增长,且钢筋受混凝土的保护而不容易被锈蚀,而钢结构则需要经常保养和维护。所以,与钢结构相比,钢筋混凝土结构具有较好的耐久性。 耐火性:钢筋混凝土结构具有较好的耐火性,因为在钢筋的外表面包裹着一定厚度的混凝土保护层,在火灾发生时,钢材不会很快达到软化的危险温度而造成结构的整体破坏。 整体性:钢筋混凝土结构特别是现浇的钢筋混凝土结构,由于整体性好,对抵抗地震作用具有较好的性能。 可模性:钢筋混凝土结构可根据需要,浇制成各种形状和尺寸的结构。 节约钢材:钢筋混凝土结构合理地发

17、挥了钢筋的抗拉性能和混凝土的抗压性能,在某些情况下可以代替钢结构,从而节约了钢材并降低造价。缺点: 普通钢筋混凝土本身自重大,对于大跨度结构、高层建筑以及结构的抗震都是不利的。 钢筋混凝土结构的抗裂性能较差,在正常使用时往往带裂缝工作。 建造较费工,现浇结构需耗用较多的模板,施工条件受限制,补强修复较困难,隔热隔声性能也较差等。规范要求:根据规范GB50011-2001规定:地震烈度为6度:现浇混凝土房屋适用的最大高度60m(框架结构) 130m(剪力墙结构)(3)、钢结构优点:(1)强度高。钢与混凝土、木材相比,虽然质量密度较大,但其屈服点较混凝土和木材高得多,其质量密度与屈服点的比值相对较

18、低。在承载力相同的条件下,钢结构与钢筋混凝土结构、木结构相比,构件较小、重量较轻,便于运输和安装。因此,钢结构特别适用于跨度大、高度高、承载重的结构。 安全可靠。钢材质地均匀、各向同性,弹性模量大,有良好的塑性,为理想的弹塑性体,适用于有特殊重要意义的以及有抗震要求的建筑物。 工业化程度高,施工周期短。尽管制造钢结构需要复杂的机械设备和严格的工艺要求,但与其他建筑结构比较,钢结构工业化程度最高,具备了成批大件生产和高度准确性的特点。可以采用工厂制造、工地安装的施工方法,缩短施工周期,进而为降低造价、提高效益创造条件。 具有一定的耐热性。温度在250以内,钢的性质变化很小,温度达到300以上,强

19、度逐渐下降,达到450至650时,强度降为零。因此,有特殊防火要求的建筑,必须用耐火材料予以围护。缺点: 易于锈蚀。新建的钢结构一般都仔细除锈、镀锌或者刷涂料,以后每隔一定时间又要重新刷涂料,维护费用较高。 耐火性较差。 造价高。规范要求:根据GB50011-2001规定:地震烈度为6度: a、钢结构房屋适用的最大高度110m(框架结构)。 b、钢结构民用房屋适用的最大高宽比H/B6.5。综上所述,本设计采用钢筋混凝土结构形式比较适宜。2、结构体系常用的结构体系有:框架结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、纯剪力墙结构、筒体结构等。结构体系的选用原则:一般应根据建筑物的高度、层数、布局、功能

20、要求、抗震类型、抗震设防烈度、场地、结构材料、施工条件及其它条件综合确定。(1)框架结构体系框架结构体系是用梁、柱、节点及基础组成的结构形式,横梁和立柱通过节点连为一体,形成承重结构将荷载传至基础。适用于多层、高度不是很大的高层建筑,特别是适合办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑。优点: 框架结构形成可灵活布置建筑空间,使用较方便。 适用于空间较大的建筑物及立面较复杂的建筑物。 结构比较轻巧,施工比较方便、经济。 框架结构比砖混结构整体性好。 缺点: 随着建筑物高度的增加,水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加,从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加,给建筑平面布置和空间处理带来困难,影响建

21、筑空间的正常使用,在材料用量和造价方面也趋不合理。因此,层数会受到限制。 框架结构抗侧刚度较小,在水平力作用下将产生较大的侧移。 由于框架结构体系截面较小、抗侧刚度较小,在强震作用下结构整体位移和层间位移都较大 ,容易产生震害。规范要求:根据GB50011-2001规定:地震烈度为6度:建筑物的最大高度60m,层数在15至20层为宜,抗震墙间距最大18m。(2)剪力结构体系剪力墙结构体系一般用于钢筋混凝土结构中,由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。剪力墙结构比框架结构刚度大、空间整体性好,用钢量较省,结构顶点水平位移和层间位移通常较小,能够满足抗震设计变形要求。采用剪力墙结构比较适合住宅和旅馆客

22、房具有开间较小、墙体较多、房间面积不太大的特点,而且房间内不露出梁柱棱角、整体美观。但是剪力墙结构墙体多,使建筑平面布置和使用要求受到一定的限制,不容易形成大空间。(3)筒体结构体系筒体结构体系可以是将剪力墙在平面内围合成箱形,形成一个竖向布置的空间刚度很大的薄壁筒体,或是加密框架的柱距(通常不大于3m),并加强梁的刚度,形成空间整体受力的框筒等,从而形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体系。根据工程实际情况选择结构体系:本工程为7层,包括屋面装饰框架,总高26.8m,房间空间变化较大,平面布置较灵活,要求整体性比较好,所以采用框架结构体系。(二) 框架结构的布置原则1、结构平面布置地震灾害

23、资料表明,凡是建筑体型不规则,平面上凹进凸出,立面上高低错落,其震害均比较严重;建筑体型简单规则,震害则较轻。因此,需要抗震设防的建筑,其平面布置宜符合下列要求:(1)平面宜简单、规则、对称,使结构的刚度中心和质量中心尽量重合,以减少因形状不规则产生扭转的可能性。(2)平面长度不宜过长,突出部分长度宜减少,凹角处应采取加强措施。2、结构竖向布置建筑的立面和竖向剖面要力求规则,结构的侧向刚度均匀变化,避免刚度突变;竖向抗侧力构件截面和材料强度等级自下而上逐渐减少,宜避免抗侧力结构的承载力突变。3、框架结构平面布置应注意的问题(1)框架结构的梁柱宜贯通,不宜采用复式框架,尽量避免梁上立柱,柱上顶板

24、或板上压墙的结构方案。(2)边柱应防止被通长设置的纵梁、过梁分割成短柱,由于短柱是脆性破坏的构件,延性差,对抗震不利。(3) 框架柱上下层截面尺寸不同时,边柱应向内扩展,而中柱则宜向两侧扩展。(4)框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合,边框架的大梁以及沿纵墙的纵向梁可以偏置,但应注意加强刚度构造。(5)角柱截面尺寸可以较边柱截面尺寸大一号或相同,增加角柱纵筋数量并按全高加倍配置箍筋。(6)结构标高较建筑标高减去一个面层高度。(三) 变形缝的设置在多层和高层建筑中,为防止结构因温度变化和混凝土收缩土收缩而产生裂缝,常隔一定距离用伸缩缝分开;在高层部分和底层部分之间,往往需要设置沉降缝来分开,建筑物

25、部分层数、质量、刚度差异过大,或有错层时,用防震缝分开。伸缩缝、沉降缝和防震缝将高层建筑划分为若干个结构独立的部分,成为独立的结构单元。结合本工程查取混凝土结构设计规范GBS50010-2002等规范,根据建筑施工图确定需要结构设置宽度为100mm宽的两道防震缝,兼具伸缩缝的作用。详见结构平面布置图。(四) 重要承重构件截面尺寸的确定1、柱面估算采用矩形截面,截面尺寸按如下公式估算:,式中N底层柱的轴力;按简支状态计算的柱的负载面积;折算在单位面积上的重力荷载代表值,可近似取1215KN/;柱截面的有效面积;混凝土轴心抗压强度设计值,底层柱取C35,16.7; 轴压比,抗震等级四级,取1.0;

26、楼层数按此方法确定的柱截面高度不宜小于400,宽度不宜小于300,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。由以上所述,柱的截面估算尺寸有:400*400,400*500,400*600,500*700,300*800。为了节约材料和降低成本,同时也使结构竖向刚度变化更合理,柱截面在第五层在柱高方向收进100mm,500*700柱每边收进100mm。而为使结构有较好的整体性能,收进后柱高最少为400mm,也就是说,400*400的柱截面不收进。同时由于建筑的要求,300*800的柱也不收进。 柱截面尺寸详见结构平面布置图。 2、梁面估算(1)架主梁截面高度:横向框梁A-D段()()7300(48760

27、8),取600;横向框梁D-H段()()5700(380475),取500;纵向框梁()()7900(527658),取650;截面宽度()()650217325,取250。为满足建筑构造要求或便于施工和符合模数,框架梁截面宽度都取为250。各主梁布置详见结构平面布置图。(2)梁截面高度:()截面宽度:()截面取值中考虑了建筑构造要求或便于施工,截面宽度都取为200各次梁布置详见结构平面布置图。3、楼板本工程采用现浇肋梁楼盖连续双向板:板厚板的短边尺寸/(4050) 连续单向板:板厚板的短边尺寸/35本工程楼面板屋面板除了处于边跨的活动用房板由于支座内力较大而取120mm厚外,其余楼面、屋面板

28、均取100厚,底层柱的混凝土强度等级为C35,其余各层柱的混凝土强度等级均为C30,梁、板考虑到经济性,都混凝土强度等级C25。 三、 轴框架计算(一) 荷载信息1、荷载标准值(1)卡布隆阳光板: 0.5 kN/(2)梯间屋面(不上人)屋45: 防水层 1.2kN/ 100厚混凝土楼板 250.1=2.5kN/顶棚(顶3) 200.012=0.24 kN/合计 3.94 kN/(3) 面(上人)屋45: C20混凝土板厚由35mm改为50mm 3.06+(50-35)0.00125=3.98 kN/ 100厚混凝土楼板 250.1=2.5kN/顶棚(顶3) 200.012=0.24 kN/合计

29、 6.72 kN/ (4)女儿墙自重:混凝土压顶100厚 0.120.125=0.3 kN/m1400高砼空心砌块(宽120) 11.80.151.4=2.48 kN/m表面粉刷(各20厚) (1.42+0.14)0.0220=1.18 kN/m合计 3.46 kN/m (5)各层楼地面(除了卫生间外) 楼10: 8-10厚地砖铺实拍平,水泥浆擦缝25厚1:4干硬性水泥砂浆面上洒素水泥 0.6 KN/m2素水泥浆结合层一遍100厚混凝土楼板 250.1=0.25KN/m2板底抹灰 120.02=0.24KN/m2合计 3.34 KN/m2 (6)卫生间楼地面 楼10: 面层100厚 2.26k

30、N/ 填充400厚 100.4=4.5kN/ 100厚混凝土楼板 250.1=2.5kN/顶棚(顶3) 200.012=0.24 kN/合计 9 kN/ (7)、外墙(外墙28): 0.44 kN/(8)内墙面(除了走廊、卫生间外) 内墙4: 0.4 kN/ 走廊内墙面 内墙10 : 0.8 kN/ 卫生间内墙面 内墙4): 0.6 kN/ (9)厚混凝土空心砌块 : 0.211.8=2.36 kN/ 120厚墙体: 0.211.8=1.42 kN/ (10)、走廊、阳台栏杆: 0.5 kN/ (11)、门窗自重:夹板门0.2 kN/;说;朔钢窗0.45 kN/;防火门窗0.45 kN/;门连

31、窗0.3 kN/。门窗名称A()G=0.2A(KN)M11.82.4=4.320.86M21.52.4=3.6 0.72M31.12.1=2.310.46M41.02.1=2.10.42M50.92.1=1.890.38M60.72.1=1.470.30门窗名称A()G=0.45A(KN)C12.71.8=4.862.19C21.81.8=3.241.46C31.51.8=2.71.22C41.80.9=1.620.73C50.91.1=0.990.45C60.60.8=0.480.22C77.41.8=13.326.00C87.31.8=13.145.91C95.11.8=9.184.13F

32、M11.22.1=2.521.13FM20.92.1=1.898.51门窗名称A()G=0.3A(KN)MC17.62.4=18.245.47MC22.02.4=4.81.44(12)、梁自重: 250400(装饰框梁) 250.250.4=2.5 KN/m 抹灰 0.242(0.25+0.4)=0.31 KN/m 合计 2.81 KN/m装饰挑板带 25(0.30.4+0.10.3)=3.75 KN/m抹灰 0.24(0.4+0.6)2=0.48KN/m合计 4.23 KN/m250400梁 250.25(0.4-0.1)=1.88 KN/m 抹灰 0.24(20.3+0.25)=0.20

33、KN/m合计 2.08 KN/m250500梁 250.25(0.5-0.1)2.5抹灰 0.24(20.4+0.25)=0.25 KN/m 合计 2.75 KN/m250650梁 250.25(0.65-0.1)=3.44 抹灰 0.440.65+0.24(0.65-0.1+0.25)=0.48 KN/m 合计 3.92 KN/m 250600梁 250.25(0.6-0.1)=3.13 KN/m抹灰 0.24(0.6-0.1+0.6-0.1+0.25)=0.3 KN/m 合计 3.43 KN/m200300 梁 250.2(0.3-0.1)=1.0 KN/m 抹灰 0.24(0.22+0.

34、2)=0.14 KN/m 合计 1.14 KN/m200350梁 250.2(0.35-0.1)=1.25 KN/m 抹灰 0.24(0.252+0.2)=0.17 KN/m 合计 1.42 KN/m200400梁 250.2(0.4-0.1)=1.5 KN/m 抹灰 0.24(0.32+0.2)=0.19 KN/m 合计 1.69 KN/m200450梁 250.2(0.45-0.1)=1.75 KN/m 抹灰 0.24(0.352+0.2)=0.22KN/m 合计 1.97 KN/m(13)屋面电梯设备重10KN2 、载标准值 根据规范要求,活荷载取值如下:上人屋面为2.0 KN/m2,不

35、上人屋面为0.5 KN/m2,电梯间屋面为7.0 KN/m2,阳台、活动室为2.5 KN/m2,走廊、楼梯间为3.5 KN/m2,雨蓬取0.5 KN/m2,其余楼面为2.0 KN/m2。(二) 屋面装饰框架荷载计算图3-2-1 屋面装饰框架计算简图1、恒荷载 (1)、阳光板重 =3.90.5=1.95 图3-2-2 (2)、装饰梁重 =2.813.9=10.96KN 装饰挑板带梁重 =4.233.9=16.5KN 图3-2-32、活荷载 为0 (三) 屋面框架计算 图3-3-1 屋面框架计算简图1、恒荷载 (1)、女儿墙 =3.46KN/m 图3-3-2 2、板传=6.723.9/2=13.1

36、1KN/m 转为均布荷载 =1.95/5.5=0.355 =(1-) =1-20.355+=10.39 KN/m图3-3-3 (3)、板传 =6.721.5/2=5.0 KN/m 图3-3-4(4)、次梁传莱集中力 板传给次梁 5/86.721.953.9=31.94KN 6.721.8/23.9=23.59KN 次梁自重 1/21.423.92=5.54 =31.94+23.59+5.54=61.07KN图3-3-5 (5)、次梁传来集中力 板传给次梁 6.721.8/22=12.10KN 6.7241/21/2=52.4KN 次梁自重 1.977.8+1.424=21.05 女儿墙3.46

37、1.95=6.75 =12.10+52.4+21.05+6.75=81.38KN (6)、A轴柱集中力女儿墙自重 3.467.8=26.99 KN板传来 23.592=47.18KN1/3(5/836.725.5)=23.1 KN 纵向框梁重 3.927.8=30.58 KN次梁自重传来 1/23.439.1+1.977.8+1.423.9=36.51 KN =F =164.36 KN偏心 e=-25mm,M=-164.360.025=-4.1 KN/m图3-3-6 (7)、D轴柱集中力 板传来 23.592=47.18 KN 2/3(5/836.725.5)=46.2 KN 6.727.94

38、1/41/2=26.54 KN 纵向框梁重 3.927.8=30.58 KN次梁自重传来 1/23.439.1+1.977.8+1.424+1.973.3+1.692.4=47.21 KN女儿墙传来 3.461.951/4=1.69 KN电梯间总重: 不上人屋面 2.12.43.94=19.86 KN 电梯间墙体重 3.46(2.1+2.4)=31.14 KN 电梯设备重 10 KN两小段女儿墙 3.46(1.2+1.5)=9.34 KN 合计 70.34 KN 电梯间传来 1/670.34=11.67 KN =47.18+46.2+26.54+30.58+47.21+1.69+11.67=211.07 KN偏心 e=175mm,M=211.070.175=36.9 KN/m 图3-3-7(8)、H轴集中力 女儿墙传来 3.463.9=13.49 KN 电梯间传来

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