浅谈现代木结构建筑及其在中国的发展状况本科毕业论文.docx

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浅谈现代木结构建筑及其在中国的发展状况本科毕业论文

 

本科生毕业论文(设计)

 

题目:

浅谈现代木结构建筑及其在中国的发展状况

 

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺:

所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:

     日 期:

     

指导教师签名:

     日  期:

     

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:

按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:

     日 期:

     

学位论文原创性声明

本人郑重声明:

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

日期:

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权    大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:

日期:

年月日

导师签名:

日期:

年月日

注意事项

1.设计(论文)的内容包括:

1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)

2)原创性声明

3)中文摘要(300字左右)、关键词

4)外文摘要、关键词

5)目次页(附件不统一编入)

6)论文主体部分:

引言(或绪论)、正文、结论

7)参考文献

8)致谢

9)附录(对论文支持必要时)

2.论文字数要求:

理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括:

任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。

4.文字、图表要求:

1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写

2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画

3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印

4)图表应绘制于无格子的页面上

5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档

5.装订顺序

1)设计(论文)

2)附件:

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价:

一、撰写(设计)过程

1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文(设计)质量

1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?

□优□良□中□及格□不及格

三、论文(设计)水平

1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意?

设计是否有创意?

□优□良□中□及格□不及格

3、论文(设计说明书)所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩:

□优□良□中□及格□不及格

(在所选等级前的□内画“√”)

指导教师:

(签名)单位:

(盖章)

年月日

 

评阅教师评阅书

评阅教师评价:

一、论文(设计)质量

1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?

□优□良□中□及格□不及格

二、论文(设计)水平

1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意?

设计是否有创意?

□优□良□中□及格□不及格

3、论文(设计说明书)所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩:

□优□良□中□及格□不及格

(在所选等级前的□内画“√”)

评阅教师:

(签名)单位:

(盖章)

年月日

 

教研室(或答辩小组)及教学系意见

教研室(或答辩小组)评价:

一、答辩过程

1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文(设计)质量

1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?

□优□良□中□及格□不及格

三、论文(设计)水平

1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意?

设计是否有创意?

□优□良□中□及格□不及格

3、论文(设计说明书)所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩:

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任(或答辩小组组长):

(签名)

年月日

教学系意见:

系主任:

(签名)

年月日

内容摘要

由于现代木结构建筑具有节能环保、舒适健康、美观自然等许多优点,一直为人们所喜爱。

木结构建筑有着施工简单、设计灵活多变、保温隔热性能良、防潮防虫性优、抗震性强等诸多优点。

木材是全世界公认的环保建材。

本文通过对木结构建筑在国内外发展现状的分析对比,指出制约当前中国木结构建筑发展的问题所在,分析了市场需求和发展木结构建筑的必要性,提出了通过转变思想观念、大力发展人工林、加快行业技术进步、加大政策扶持力度等发展木结构建筑的对策措施,预测了我国木结构建筑必将迎来美好的发展前景。

关键词:

木结构建筑;各类木材;国内外木结构建筑发展和历史:

对策措施发展前景。

 

目录

内容摘要I

引言1

1现代木结构建筑的种类和用材2

1.1现代木结构建筑的种类2

1.1.1普通木结构2

1.1.2胶合木结构3

1.1.3轻型木结构5

1.2现代木结构建筑的用材9

1.2.1原木、锯材(方木、板材、规格材)9

1.2.2胶合材14

2木结构建筑的特点18

2.1抗震耐久、防虫防潮18

2.2设计灵活,使用率高19

2.3环保节能,保温隔音19

2.4冬暖夏凉,采光性好、外观美雅,自然亲和19

2.5施工周期短20

3现代木结构建筑在中国的发展状况及原因分析21

3.1现代木结构建筑在中国的发展状况21

3.1.1中国发展现代木结构建筑现状21

3.1.2木结构建筑类型本土化、多样化、现代化22

3.1.3接受人群层次、范围不断扩大22

3.2影响现代木结构建筑在中国发展的因素23

3.2.1房地产市场因素23

3.2.2原材料资源因素24

3.2.3技术因素24

3.2.4木结构建筑环境学特性24

3.2.5建筑及运行成本25

3.2.6社会文化因素25

4中国现代木结构建筑发展展望26

4.1木结构建筑的应用领域26

4.2设计人才尚属行业短板26

5结语28

参考文献29

引言

木结构建筑在我国的发展历史悠久,浙江余姚河姆渡新石器时代遗址发现的干阑式——木桩木板木柱梁结构是我国最早采用榫卯技术建筑的木结构房屋。

我国木结构建筑发展到唐代趋于成熟,进入宋元明清时期更系统的确定了官式木构建筑做法。

木结构其灵活的建造风格、合理的布局、适宜的建筑体量以及精巧的装修在世界享有盛誉 

建国初期,建设速度较快,木材由于具有易于就地取材和加工便捷的特点,在房屋建筑中占有相当比重。

到20世界80年代,我国由于林业资源短缺的缘故,而当时又因无法从国际市场购进木材,以致木结构在中国的应用一度中断。

 

近年来,随着国外木结构住宅进入中国市场,以及国内木结构建筑相关规范的出台,我国木结构建筑的研究和应用开始复苏。

但我国目前发展的木结构建筑大多采用国外成熟木结构建筑,是具有北美风格的建筑体系。

 

1现代木结构建筑的种类和用材

木材是人类早期认识并使用较早的建筑材料之一。

木结构建筑是指单纯由木材或主要由木材承受荷载的建筑。

现代木结构建筑与古代木结构建筑有着本质的不同。

现代木结构建筑是指以各种木质人造板材或者经过处理的原木、锯木为建筑的结构材料,以木质或其他建材为填充材,并以木构件或钢构件为连接材料建造的房屋。

这些经过加工、处理的再生木质人造板材直接代替天然原木使用,其结构性能以及防腐、防火性能却远高于天然原木。

    木结构建筑在中国建筑中占有很重要的地位,木结构是中国古代建筑的精华,没有木结构就没有中国古代建筑的辉煌。

我们现在看到的多年前的宫殿、庙宇、楼亭,还有我们现在看到的塔等等,都是采用木材制作梁、架、柱等构件,并用榫卯结合建成的。

其灵活的风格、合理的布局、适宜的建筑体量以及精巧的装修在世界享有盛誉,成为5个最古老的建筑体系之一。

很多国家都从中国借鉴木结构的工艺,可以说中国的木结构建筑曾经引领风骚长达数百年之久。

1.1现代木结构建筑的种类

根据标准建筑规范,按照木构件的大小轻重,木结构建筑可以分为3种类型:

轻型木框架建筑,普通木框架建筑,重型木结构建筑。

重型木结构建筑包括胶合木结构、原木结构等。

现代木结构主要采用普通木结构、胶合木结构和轻型木结构。

1.1.1普通木结构

普通木结构指承重构件采用方木或原木制作的单层或多层木结构。

为了保证木结构的正常工作和延长结构的使用寿命和收到良好的技术经济效果,普通木结构设计应符合下列规定:

1、应该通风和防潮,避免木材腐朽和虫蛀。

2、木屋盖采用外排水为佳,若必须采用内排水时,不宜采用木制天沟。

3、尽量地减少构件截面的用料,以符合机器化生产的要求。

4、木结构特别是钢木桁架应在运输和安装过程中的保证强度、刚度和稳定性,如确实有必要时在应在图纸中提出。

5、木材宜用于结构的受压或受弯构件,对于在干燥过程中易翘裂的树种木材(如落叶松、云南松等),当用作桁架时,宜采用钢下弦;若采用木下弦,对于原木,其跨度不应大于15m,对于方木不宜大于12m,且应采取有效防止开裂危害的措施。

6、在震区建筑木结构,在构造上构件之间、结构与支承物之间的连接必须加强,尤其是刚度差别较大的两部分或两个构件(如桁架与柱、檩条与桁架、木柱与基础等)之间的连接必须安全稳定。

7、在有可能造成风灾的台风地区和山区风口地方,木结构的设计,应采取有效措施,以加强建筑物的抗大风能力。

尽量减小天窗的高度和跨度;采用短出檐或封闭出檐;瓦面(特别在檐口处)宜加压砖或座灰;山墙采用硬山;檩条与桁架(或山墙)、桁架与墙(或柱)、门窗框与墙体等的连接均应采取稳定锚固措施。

8、杆系结构中的木构件,当有不对称削弱时,其净截面面积不应小于构件毛截面面积的60%:

当有对称削弱时,其净截面面积应大于构件毛截面面积的50%。

在受弯构件的受拉边,不应打孔或者开设缺口。

9、桁架的圆钢下弦、三角形桁架跨中竖向刚拉杆、受振动荷载影响的刚拉杆以及直径等于或大约20mm的刚拉杆和拉力螺栓,都必须采用双螺帽。

10、在房屋或构筑物建成后,应对木结构进行检查和维护。

对于用湿材或新利用树种木材制作的木结构,必须加强使用前和使用后的第二年检查和维护工作。

1.1.2胶合木结构

胶合木结构是指采用胶粘方式将木料或木料与胶合板拼接成尺寸与形状符合要求而又具有整体木材效能的构件和结构。

(一)、胶合木结构具有以下技术上和经济上的优点

胶合木结构随着建筑设计、生产工艺及施工手段等技术水平的不断发展和提高,其适用范围也越来越大,采用胶合木结构的建筑工程也越来越受人们的喜爱。

1.能利用较短较薄的木材,组成几十米或上百米的大跨度构件,制做成各种不同的外形,构件截面也可制做成矩形、工字形、箱形等较合理的形状。

解决了受天然原木尺寸的限制,可以灵活地设计建筑平面和外形,从而扩大了木结构的应用范围。

2.可以剔除木材中木节、裂缝等缺陷,以提高材料强度。

也能根据构件受力情况,进行合理级配,量材使用,将不同等级的木材用于构件不同的应力部位,以达到提高木材的使用率和劣材优用的目的。

3.由于制作胶合木构件所用的木板易于干燥,当干燥后的木板含水率小

于15%时,制成的胶合木构件一般无干裂、扭曲等缺陷。

4.可以减少原木、方木结构构件在连接处的削弱,且连接点少,所用连接铁件较少,整体刚度好。

5.经防火设计和防火处理的大截面胶合木构件,具有可靠的耐火性。

6.隔音性能好,能大量减少使用期和施工期对周围环境产生的噪音影响。

7.保温性能好,能防止构件的冷桥和热桥。

8.具有的天然木质纹理效果,在建筑中体现的美学效果经久不衰。

9.可以工业化生产,提高生产效率,尺寸能满足较高的精度,可减少现场工作量,便于保证构件的产品质量。

10.构件自重轻,有利于运输、装卸和现场安装,并能减少整个建筑物基础部分的费用。

11.构件在制作过程中耗能低,节约能源。

胶合木是利用天然材料,不污染环境,能使用在自然环境中,并能十分协调地融合在建筑环境中,可以不用其他材料再装饰而减少装饰费用。

胶合木构件也能抵抗环境的腐蚀,特别适用于游泳场馆,不怕水蒸气中氯对构件的腐蚀。

(二)胶合木结构的结构形式

1.直线梁、单坡和双坡变截面梁:

适用于跨度30m以下的简支梁或多跨连续梁。

2.斜坡弓形梁:

适用于20m以下的跨度,顶部坡度应小于10°,并且,底部弯曲应尽可能浅。

3.钢木桁架:

适用于75m以下的跨度,受拉杆为高强度钢拉杆,受压杆为胶合木构件。

4.两铰和三铰拱:

通常适用于60m以下的跨度,在欧洲已建成超过100m的实例。

水平力由拉杆或承台承担,而由风荷载产生的吸力是设计时应考虑的主要问题。

5.弧形加腋门架:

适用于50m以下的跨度。

为了避免屋脊过大的挠度,顶部斜面坡度应大于14°。

当斜面坡度较小时,应在拱腰处加设一个调整腋,以减少胶合木结构较高的造价。

6.指接门架:

适用于24m以下的跨度,顶部斜面坡度应大于14°。

在门架转角接口处,采用特殊的指接技术。

除以上的结构形式外,还采用了折板、薄壳及空间木桁架结构等。

随着工业生产水平的提高和设计计算技术的发展,更为新颖复杂的胶合木结构正出现在各种不同类型的现代建筑中。

符合上述条件制作的胶合木构件,可视为整体木构件进行计算。

但由于胶合木构件可制作成任意的截面形式和高度。

因此,在计算中,尚应考虑上述因素的影响,以保证胶合木结构的必要刚度和侧向稳定性。

1.1.3轻型木结构

轻型木结构建筑主要是由木构架墙、木楼盖和木屋盖系统构成的结构体系,该结构体系是由各种木产品建造而成的,承担并传递作用于结构上的各类荷载。

这些木产品主要包括那些用来建造结构框架的规格材(实心木)或工程木产品(再造木),以及用于覆盖在框架上作为覆面板之用的板材,如针叶木胶合板和定向木片板等。

当采用轻型木结构时,应满足当地自然环境和使用环境对建筑物的要求,并应采取可靠措施,防止木构件腐蚀或被虫蛀。

确保结构达到预期的设计使用年限。

 轻型木结构的平面布置宜规则,质量和刚度变化宜均匀。

所有构件之间应有可靠的连接和必要的锚固、支撑,保证结构的承载力、刚度和良好的整体性。

GB50206-2002《木结构工程施工质量验收规范》 2.0.7轻型木结构wood-framleconstruction将木基结构板材与间距不大于600mm侧立的规格材 楼盖和屋盖,并组成框架式结构,用于1~3层房屋。

目前,轻型木结构在世界上不少国家地区的住宅以及商业和工业项目中获得了广泛地应用。

只在北美,约有85%的多层住宅和95%的低层住宅采用轻型木结构体系。

 轻型木结构建筑有平台式和连续墙骨柱式两种基本结构形式。

平台式轻型木结构由于结构简单和容易建造而被广泛使用,其主要优点是楼盖和墙体分开建造轻型木结构体系,是在框架外根据受力需要,将小截面构件按一定的间距等距离平行排列形成框架,然后,包上结构面板,使之建筑物的墙体,楼盖和屋盖等基本构件。

整个结构结构就是由这些墙体,楼盖和屋盖构成的箱形建筑体系。

作为一种高次超静定的结构体系,轻型木结构的结构强度通过主要结构构件(框架)和次要结构构件(墙面板,楼面板和屋面板)的共同作用得以形成。

具体地说,是指用规格材及木基结构板材或石膏板制作的木构架墙体、楼板和屋盖系统构成的单层或者多层建筑结构。

轻型木结构建筑一层楼板为木楼板或混凝土楼板,以一层楼板为平台建造一层墙体的基础通常为混凝土基础,并以此类推。

轻型木结构建筑在屋盖和墙体空间填充保温材料以达到良好的保温效果。

屋面和墙面铺设防水材料以满足防潮、防水的要求。

轻型木结构建筑外墙外侧面可选用涂料、挂板、贴砖等多种外饰面材料,室内墙板采用石膏板以满足防火要求。

,因此已经建造好的楼盖可以作为上部墙体施工的工作平台。

通常墙体中的木构架可以在工作平台上拼装,然后人工抬起就位。

轻型木结构建筑中的结构构件也可以在工厂加工,如组成屋盖框架的桁架及墙体。

通过工厂将木材料切割组装,然后整体运往工地现场安装,这样既可以节约时间,又有助于提高建造质量。

当使用轻型木结构时,应满足本地自然环境和使用环境对建筑物的基本要求,应采取可靠措施,防止木构件腐烂或被虫蛀,确保结构达到预期的设计使用年限。

噪声控制是多层轻型木结构必须考虑的一大要点,而现有技术能大幅度减少声音在墙体和楼板之间的传播。

轻型木结构的平面布置宜规则,刚度和质量变化宜均匀。

所有构件之间应有可靠的连接和必要的锚固、支撑,保证结构的承载力、刚度及良好的整体性。

 从古至今,轻型木结构分成两种,即平台框架式和全高框架式两种全高框架式轻型木结构主要用在20世纪的早期,墙体框架构件在两层楼高范围内沿竖向连续。

按照标准的建筑方法,采用相同的隔热措施,木框架住房的隔热效果比砖墙住房高三倍。

所以,木框架住房的取暖费用较低,具有冬暖夏凉的优点。

轻型木结构建筑的这种性能能鼓励人们充分利用住房内的空间,因为整个住房内的温度是均匀的。

轻型木结构功能多样性

轻型框架是一种既有功能性又有多样性的建筑方法。

轻型框架结构可以理解为屋顶、楼板和墙壁平面,其具有以下功能:

结构:

墙壁可以被设计成承重墙,以便将垂直荷载转移至地基。

也可以将墙壁设计成剪力墙以抵抗来自风及地震荷载的侧向力,此两种力与墙壁方向既垂直又平行。

屋顶和楼板的设计可以承受建筑设计荷载,而且可以设计用作横隔墙,从而抵抗变形。

强度:

轻型框架良好的结构性能归功于两个主要因素:

荷载分配及合成行为。

荷载分配指的是当配件压力过大时尚有可选的荷载转移通道可供使用。

合成行为指的是覆盖层和紧固件对锯木部件强度所起的作用。

结果是轻型框架具有储备强度和硬度。

外壳:

用于提供刚性的覆盖层材料同时还用作建筑物外壳、供外装修附着其上。

保温层和装修:

框架间的间距用来放置保温层,而且框架用于安装蒸汽隔层和内装修。

框架结构可以预先制造。

为了加速组装速度,模块可以很容易地在室内工作条件下预制、或者使用自动化用钉系统。

此外,也可以在现场进行预制工作,即人工将面板单元抬升到位、或者在需要时用起重机将其抬升到位。

框架结构可用于使用小规模建筑技艺的大型建筑物。

使用较大部件可以确保充分转移较多压力。

以此方法,轻型框架结构也可以用于许多商业用途。

在屋顶和楼板上使用轻型框架桁架可允许大于20米(60英尺)的跨距。

通过使用预制工字型搁栅、层积木(LVL)、平行积成木(PSL)或胶合层积木可以实现长跨距。

使用现成规格材和平台结构的立柱墙可以很容易地达到5米(16英尺)高,若需定制,高度更可高达7米(23英尺)。

通过用木制工字型搁栅代替规格材墙骨,墙壁高度还可以扩大、或者在强风荷载为设计参数时可增加强度。

此外,在特别需要留出空间的情况下,框架结构还可与梁柱结构一起使用。

下图显示支撑框架墙以承受集中梁荷载的一种方法。

承重框架构件

轻型木结构包括相连的有覆面板的承重木框架构件组成建筑物部分,如地板,墙体,屋顶,和特别的建筑系统,如剪力墙,隔膜板,承重墙,和永久木基础。

框架构件,以墙骨,搁栅,和椽的形式对于垂直和横向覆面板提供加固和支持,而且是主要的承重构件,传递载荷到基础。

这些构件而且从连接的覆面板上通过混合作用得到强度

框架需要轻型构件间隔300或600mm之间,而且通过这样做可以分散载荷,强度低的构件通过覆面板的紧密连接将载荷传递到载荷高的构件。

这样,全部的载荷不是由一个构件承担,而是由所有构件共同承担。

轻型木结构有多种主要的结构构件。

规格材

轻形框架木桁架

单板层积材(LVL)

预制木工字梁

平行木片胶合木(PSL)

层板胶合木

LVL,PSL和层板胶合木,虽然通常用在大尺寸的梁柱结构上,也经常用在框架结构中需要横梁的地方。

对于住宅应用,大部分北美建筑规范提供跨度表,可以依据来选择地板和屋顶的合适强度和缺陷的构件。

对于大的建筑,构件必须要按照木产品的设计值来设计。

一般来讲,墙骨级材是用做墙骨的(最多140mm(6英寸标定尺寸)厚),2级材用于屋顶和地板。

对于桁架,木材的等级是由桁架生产商选择的。

高等级可以在需要额外的强度,或者构件暴露需要更好的外观时采用。

木材,窑干的或风干的,都应该在安装的时候不超过19%的含水率,在适应平衡湿度水平的时候降低尺寸改变。

达到这样的含水率一种方式是要求窑干,会增加10-15%的成本,或者保证湿材有足够的时间达到与干燥的材料相同的含水率。

在任何情况下,都要保护木材在建造的过程中不受潮。

覆面板和紧固件

在轻型木结构中的覆面板,发挥加固,和强化承重构件的柱和梁的作用,并构成支撑外墙板,地板和屋顶材料建筑外壳。

覆面板在通过剪力墙和侧向支撑抵抗侧向力方面也发挥了关键的作用。

胶合板,定向刨花板(OSB),和木板是很常用的框架结构的结构覆面板。

厚木板的盖板在梁柱结构中经常使用,因为梁柱结

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