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装配式PEC结构研究与应用

  • 局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

    李亚明;刘宏欣;贾水钟;杨宇焜;李杰;徐瑜;

    针对部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点区域后浇筑混凝土不易密实的问题,研究了受拉侧混凝土对局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁(局部半包裹PEC梁)受弯性能的影响,进行了2根不同构造的局部半包裹PEC梁的四点弯曲试验,模拟局部半包裹PEC梁负弯矩区受力状态,对其受弯性能、延性、破坏形式等展开分析。结果表明:局部半包裹PEC梁表现出良好的延性,挠度达到l_0/50时截面抗弯承载力并未下降。型钢主钢件、混凝土的应变沿截面高度方向大致呈线性变化,可引用平截面假定计算受弯承载力及刚度。局部半包裹PEC梁受拉侧混凝土对其极限承载力与破坏模式影响不大,在计算局部半包裹PEC梁柱节点受力时可不考虑受拉侧混凝土作用,节点后浇筑区域可采用半包裹填充,以加快施工进度。此外,对局部半包裹PEC梁进行建模,进行梁受弯过程的有限元分析,对比模拟结果与试验结果,二者荷载-挠度曲线吻合较好,误差均在10%以内。

    2024年04期 v.54;No.616 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 2795K]
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  • 工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能影响的试验研究

    贾水钟;刘宏欣;李亚明;孙求知;张朕磊;钱桦;

    为了研究工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁(大截面PEC梁)受弯性能的影响,对5根不同构造的大截面PEC梁进行了静力试验,研究了两点加载下主次梁腹板开洞方式对大截面PEC梁试件受弯性能、延性、破坏模式等的影响规律。结果表明:静力荷载作用下,各个试件均表现出良好的延性,腹部开孔对试件承载力和截面刚度有一定的削弱作用。型钢主钢件的应变与混凝土的应变沿截面高度方向均大致呈线性变化,符合平截面假定。按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)计算得到的开工艺孔的大截面PEC梁抗弯承载力与试验值误差较小,受尺寸效应影响不大,所采用计算公式安全可靠。

    2024年04期 v.54;No.616 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 2672K]
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  • 部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

    刘宏欣;贾水钟;李杰;李亚明;张仪放;蔡艳清;潘法超;

    为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

    2024年04期 v.54;No.616 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K]
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  • 基于施工全过程健康监测的装配式部分包覆钢-混凝土组合结构体系动力特性研究

    孙求知;李亚明;刘宏欣;

    为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合结构的动力特性,基于世博文化公园双子山项目,采用全过程健康监测手段对装配式PEC结构体系施工全过程的应力、加速度进行监测,研究其阻尼比和自振频率在施工过程中的变化情况,将实测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:结构应力计算值、自振频率计算值等均与实测值吻合较好,验证了结构施工全过程仿真模拟计算的合理性。施工过程中PEC框架梁柱及节点后浇区的型钢及混凝土应力实际监测结果均满足强度要求。节点后浇区混凝土浇筑前后,结构自振周期和阻尼比差别较小;结构顶部覆土恒载施加完成后,结构的自振周期和阻尼比均较之前有所增大。结构设计时阻尼比取0.04,小于施工完成后的阻尼比实测值最小值0.046,阻尼比取值偏于安全,设计阻尼比取值合理。

    2024年04期 v.54;No.616 24-29+8页 [查看摘要][在线阅读][下载 3588K]
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地基与基础

  • 软土超大面积基坑群工程安全与环境控制设计与实践

    王卫东;沈健;胡耘;

    软土地区超大面积基坑群工程安全和环境影响控制问题突出,成为城市建设中的难题。以上海地区规模最大、最复杂的基坑群工程之一的西岸传媒港与上海梦中心项目为背景,基坑支护设计跳出传统的构件设计框架,从总体与细节上对基坑群工程进行整体把控。在综合考虑不同地块的开发进度需求、多地块叠加作用下敏感环境保护等问题的基础上,合理化基坑分区与实施流程。提出了复杂多约束条件下基坑群支护体系设计和以运营地铁为保护对象的敏感环境变形控制成套技术,以及安全与经济并举的基坑群承压水控制对策。上述措施解决了软土地区超大面积基坑群工程一系列技术难题,确保了基坑施工过程中周边环境安全,同时兼顾了工期需求。

    2024年04期 v.54;No.616 30-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 6759K]
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  • 临江滨海强透水环境建筑工程载水减浮关键技术研究

    黄俊光;李健斌;李伟科;张恒;李磊;

    结构抗浮设计是确保临江滨海强透水环境建筑工程安全的关键。依托广州某临江建筑工程,提出“载水减浮”概念。载水减浮新技术借助疏水、泄水等手段自主控制水位自溢泄流、均匀泄压,消除部分水浮力,充分利用有利荷载抵抗超出部分水浮力。搭建集地下水疏导、排泄、观测等多功能于一体的载水减浮系统。详细介绍载水减浮技术的施工步骤、要点、需妥善处理的问题及运维要求等。结果表明,载水减浮新技术具有成本低、工期短、环境影响小、施工便利等显著优势;解决了传统抗浮技术运用于临江滨海强透水环境建筑工程造价高、工期长、耐久性差的难题,最大程度实现依靠结构自身抵抗地下水浮力的目标,达到经济和安全的平衡。该抗浮新技术经验证后可推广至后续类似临江滨海强透水环境建筑工程的设计中。

    2024年04期 v.54;No.616 41-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 4055K]
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  • 岩溶区PST管桩复合地基的工程应用

    张信贵;龙林川;曹帅;韩伟;张懿丹;

    经对某场地高层建筑地基素填土厚度大、下伏基岩岩溶发育、以多层串珠状溶洞为主的地层条件研究,提出一种PST管桩刚性复合地基。采用试验和监测等方法来指导复合地基处理设计与施工,根据场地试桩数据来验证设计的合理性。施工完成后,采用静载荷试验对复合地基进行质量验收检测,并连续进行沉降监测。结果表明:岩溶区PST管桩复合地基是一种处理高层建筑地基很可行的方法,处理后可以满足高层建筑物对地基强度、变形及稳定性的要求。

    2024年04期 v.54;No.616 50-54+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1676K]
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  • 湿陷性黄土场地大型储罐基础设计

    郭东;郭明;

    结合在湿陷性黄土场地上建设的10万方大型钢储罐工程,从基础选型、承载力设计、地基处理、充水预压、沉降观测等方面进行了深入的分析和研究,并从经济性、施工可操作性等方面进行地基处理方案比选,确定采用孔内深层强夯桩+灰土石垫层,提出对含水率较低的湿陷性土层进行预增湿技术,使土层达到最优含水率,解决桩沉管不易、拔管困难、较难消除湿陷性的问题,充水预压后进行沉降观测,结果表明地基沉降随充水荷载增大而增大,在15d后趋于稳定,且储罐四周沉降大于中心点,但沉降量均小于估算值,地基处理效果达到预期。

    2024年04期 v.54;No.616 55-60+40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1193K]
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  • 倾斜PRC管桩组合支护结构在基坑工程中的应用

    柳瑶;赖国梁;陈国;宋志;宫立茂;侯合强;贾磊柱;滕峰;

    预应力混凝土(PRC)管桩具有抗弯刚度大、延性高及成桩可靠等特点,更适合于以受水平力为主的基坑工程;斜直交替及斜直组合双排桩支护体具有重力、刚架及斜撑效应,可以有效减小桩身水平变形及内力。以淤泥质地区倾斜PRC管桩基坑支护为例,结合设计方案比选、倾斜PRC管桩施工、基坑变形监测和分析、探讨倾斜PRC管桩组合结构的支护效果,结果表明倾斜PRC组合支护结构较好地控制了基坑变形,在淤泥质地区的应用效果良好。

    2024年04期 v.54;No.616 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2152K]
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  • 常州城区承压水影响下基坑抗突涌稳定性判定

    李雄威;郭严伟;何亮;黄开林;秦羽;

    以常州地铁2号线青枫公园站深基坑工程为例,通过有限元软件建立承压水条件下基坑开挖计算模型。利用数值模拟方法研究承压水条件下基坑稳定性及周围环境变形影响,将数值计算结果与基坑抗突涌理论判定计算结果进行对比得到合理的基坑抗突涌隔水层临界厚度值。结果表明:传统的基坑抗突涌压力平衡判别法计算得到的隔水层临界厚度值偏大,而基于强度破坏的数值模拟判别法得到的隔水层临界厚度值偏小,基于变形控制的基坑突涌数值模拟判别标准得到的隔水层临界厚度值较合理。

    2024年04期 v.54;No.616 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1935K]
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  • 济南地区土岩二元结构边坡加固设计及稳定性研究

    何昭宇;王冬明;张太国;范世英;

    我国城市化建设不断发展,出现了大量覆盖土+下覆风化岩的二元结构边坡,但对于此类结构边坡的整体稳定性分析及支护设计理论体系方面研究较少。为此,以济南地区蒋山山体加固项目为研究对象,在分析现场施工条件、边坡高度及周边环境的基础上,提出了桩板式挡墙+预应力锚索+岩石锚喷的组合结构工程设计,成功地解决了济南地区土岩组合边坡土体易失稳、支挡结构变形较大和施工过程安全性差等支护难题。同时结合MIDAS/GTS有限元软件,对既有边坡的稳定性进行了分析,并从应力场、位移场及整体稳定性系数3个方面研究了土岩二元结构边坡滑移面位置及破坏机理。研究结果表明:既有边坡整体稳定性系数为1.22,属于基本稳定状态;随着施工工况进行,下覆灰岩薄弱面发生应力集中现象,边坡潜在滑移面的工程规模则随着加固措施的进行得到了有效的抑制;坡顶及坡脚位置处位移逐渐减小,而最大位移量位于边坡中部的土岩交界面附近,位移值14.64mm;通过边坡加固设计方案,土岩二元结构边坡整体稳定性系数提高至1.55,属于稳定状态,达到了规范要求。

    2024年04期 v.54;No.616 73-79+66页 [查看摘要][在线阅读][下载 3680K]
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  • FRP布材增强钢筋混凝土桩水平承载性能研究

    张建伟;樊亚龙;娄蒙凡;边汉亮;丁乐;

    纤维增强复合材料(FRP)由于其轻质高强的优点被广泛应用于抗震加固、结构补强等实际工程中,但有关FRP增强混凝土桩水平承载性能的研究较少。为了研究不同FRP布材加固混凝土桩承载特性问题,通过室内模型试验对FRP布桩(普通钢筋混凝土桩身包裹FRP布材)的水平承载规律进行研究,探究了不同包裹层数、不同FRP布材类型、不同布材混合包裹对钢筋混凝土桩承载性能的影响。同时利用ABAQUS软件建立FRP布桩三维有限元模型,对每种工况进行数值模拟。结果表明,FRP布桩的水平承载性能随着包裹层数的增加而提升,提升效果与包裹层数之间并不存在正比例关系;不同布材类型的FRP布桩中,CFRP布对FRP布桩的水平承载性能提升效果最优;混合包裹(CFRP+GFRP)的提升效果要略优于包裹2层GFRP布。

    2024年04期 v.54;No.616 80-85+148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1894K]
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结构设计

  • 某带穿层斜柱双筒体超限高层结构设计

    高义奇;林超伟;王兴法;洪伯聪;邱裕绵;

    仁恒世纪大厦为框架-双筒体结构,建筑高度198m,结构平面呈哑铃状,属于具有扭转不规则、楼板不连续、局部不规则(局部穿层柱、个别构件错层)、斜柱托换等一般不规则项的超限高层建筑。介绍了工程结构特点和整体抗震性能化设计过程。论述了嵌固端选择、多角度地震输入、跨层斜板及穿层斜柱受力分析等设计重难点。结果表明:本工程采用的框架-双筒体结构具有良好的抗震性能;设计时将绝对嵌固端和名义嵌固端均设置在基础顶是合适的;塔楼双筒体布置并未导致明显的强弱轴,多角度地震输入的结构响应接近;裙楼跨层斜板对结构整体受力影响较小;穿层斜柱不会发生屈曲稳定破坏,通过构造加强后斜柱拉梁的设计安全可靠。

    2024年04期 v.54;No.616 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2197K]
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  • 深圳京基东滨时代大厦超限高层塔楼结构设计

    侯学凡;周小伟;张建军;张晓波;

    深圳京基东滨时代大厦塔楼为框架-核心筒结构,结构高度194.35m,属于超B级高度的超限高层建筑,四角及南北两侧均设有L形墙或一字形墙与框架梁平面外相接。为满足建筑功能需求,2层取消了大量楼板和外框架与核心筒相连的框架梁,形成跃层柱。41层东西两侧外框柱均往内收进,需设置托柱转换梁。以上难点增加了结构设计难度。采用性能化设计,有针对性地对关键部位采取相应的加强措施,并对特殊部位进行专项分析,如L形墙或一字形墙等特殊墙体、跃层柱、托柱转换梁等。通过弹塑性动力时程分析考察整体结构的抗震性能。计算结果表明:该结构抗震性能均能达到设计的预期目标。

    2024年04期 v.54;No.616 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1890K]
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  • 弱连接体支座形式对非对称双塔结构的影响分析

    郭洋;

    非对称双塔连体结构在连接体位置不高时常采用弱连接形式,连接体支座的选择对两侧结构受力影响很大。对比分析连接体在不同的弱连接方式下塔楼主体结构动力特性及主体结构关键构件在罕遇地震下的抗震性能,对连接体楼板进行了舒适度分析。结果表明,即使采用弱连接方式,连接体的体量及高度与塔楼单体越接近,连接体对塔楼的约束作用越明显;连接体两侧采用双向摩擦摆支座方案优于采用一端固接铰支座、一端双向摩擦摆支座方案;在罕遇地震下,采用双向摩擦摆支座方案的塔楼在连接体及以下楼层层间位移角为不同方案中的最小值,关键构件能达到更高的性能水准;双向采用摩擦摆支座方案会带来较大的支座水平位移,需要在设计中采取措施以确保连接体在罕遇地震下不致脱落;对于具有不同建筑功能的多层连体结构,可通过增加楼板厚度更有效地降低各层楼板竖向加速度峰值,以满足楼板舒适度的要求。

    2024年04期 v.54;No.616 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1473K]
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  • 某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

    程向东;唐笑一;王明;吴联定;卫江华;伏贤哲;

    某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m~2,结构主体成本节约近1000万元。提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

    2024年04期 v.54;No.616 104-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 3246K]
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  • 一种适用于重点设防类高层单跨钢连廊的结构设计

    张能伟;阮永辉;郁冰泉;

    为满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)对单跨框架结构应用场合的条文规定和建筑使用功能要求,提出一种适用于重点设防类高层单跨连廊的结构体系:X向为两跨框架+桁架结构,Y向为框架-支撑结构。分别采用静力弹性分析和动力弹塑性分析对本连廊进行计算。结构静力弹性分析结果表明:施工模拟顺序对结构的内力影响较小,连廊在X向本质上是一个单层双跨框架结构。连廊性能化设计结果表明其能达到中震弹性、大震不屈服的性能目标。连廊的非线性屈曲分析和连续倒塌分析结果表明:桁架受压斜腹杆屈曲会引发结构整体失稳;桁架受压斜腹杆、框架角柱和框架边柱失效不会引发结构连续性倒塌。最后对连廊进行罕遇地震和极罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,结果表明:结构受力性能良好,构件损伤控制在“中度破坏”以内,能够满足规范大震不倒的设计要求。

    2024年04期 v.54;No.616 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2865K]
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  • 某带空腹桁架的科研楼结构设计

    金云飞;刘郁;靳天伟;朱蓉蓉;

    该结构采用框架-剪力墙结构体系,该项目存在竖向抗侧力构件不连续、楼板局部不连续、扭转不规则特点。针对项目扭转不规则,设置了屈曲约束支撑,取得了较好的抗扭转效果。针对竖向抗侧力构件不连续,同时为实现通高大堂,在4层设置了空腹桁架;基于“强化转换层及其下部,相对弱化转换层上部”的设计思想,定量给出了空腹桁架控制指标和内力调整措施。空腹桁架下弦杆采用了预应力型钢混凝土梁的设计,给出了该梁的抗弯、抗剪计算公式。

    2024年04期 v.54;No.616 117-123+116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2584K]
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  • 框架承担倾覆力矩的合理计算方法

    常磊;崔济东;廖耘;周定;李盛勇;

    为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

    2024年04期 v.54;No.616 124-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 2835K]
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减隔震技术

  • 海南省图书馆隔震设计研究与分析

    陈长嘉;

    海南省图书馆新建部分东楼、西楼主体结构体系为框架结构,以东楼的设计过程为例,阐述本项目的隔震设计研究与分析过程。通过对比不同结构方案的受力性能、建筑空间优越性、造价、施工构造等,确定采用地下室柱顶隔震方案。根据设定的隔震目标,合理配置隔震支座,并按照《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)要求,选择合理的地震波对其进行分析。隔震分析结果表明,隔震支座满足不同工况下的受力与变形要求,整体隔震设计满足预设的隔震目标要求,罕遇地震作用下结构基本处于弹性状态。另外,针对本项目的结构设计关键问题进行探讨,主要包括地下室柱顶隔震受力特性、扭转控制效果及黏滞阻尼器在隔震结构中的作用分析。

    2024年04期 v.54;No.616 136-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 3111K]
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  • 上海市某装配式减震住宅结构设计

    郝露露;钟才敏;司斌;周大伟;

    上海市某装配式减震住宅项目位于上海市中心城区,项目大规模采用劲性复合桩,解决工程对施工环境、工期、成本等方面的特殊要求。针对项目超限带来的不利影响,在此项目的高层装配整体式剪力墙住宅中采用减震技术,有效降低了地震作用,提高了结构的抗震性能,达到降低材料用量、方便施工的目的。在与金属连梁阻尼器连接的预制剪力墙暗柱中,纵向钢筋采用新型可调节机械连接套筒进行快速连接,确保连接安全可靠。在预制叠合梁设计中,采用新型干法连接节点,有效提升施工进度。主要对上述劲性复合桩、减震设计以及新型连接等关键技术应用进行了阐述分析。项目是运用绿色低碳技术进行结构设计的有益尝试,可为类似项目提供参考。

    2024年04期 v.54;No.616 142-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 2886K]
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  • 连梁阻尼器在高地震烈度区剪力墙结构中的应用研究

    黄锐;姚佩歆;

    结合某高地震烈度区的实际工程项目,研究连梁阻尼器在剪力墙结构中的受力特点、设计方法,采用ETABS程序进行结构减震性能分析和弹塑性性能评估。连梁阻尼器在地震作用下不但可以成为剪力墙结构可靠的耗能构件,减小地震响应,还可有效地控制结构损伤模式,防止混凝土连梁的剪切破坏,减少混凝土构件的损伤,实现耗能构件震后的可更换性。建议采用设防烈度评估消能减震结构的性能,以“损伤控制”的概念进行设计。设置连梁阻尼器的剪力墙结构更容易实现结构构件中震少修的损伤控制目标。

    2024年04期 v.54;No.616 149-156+109页 [查看摘要][在线阅读][下载 2553K]
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