CN110984553A - 一种可拆卸周转高空大悬挑支模以及施工方法 - Google Patents

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CN110984553A CN201911322282.6A CN201911322282A CN110984553A CN 110984553 A CN110984553 A CN 110984553A CN 201911322282 A CN201911322282 A CN 201911322282A CN 110984553 A CN110984553 A CN 110984553A
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李鹏
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金炜楠
黄德海
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Abstract

一种可拆卸周转高空大悬挑支模,包括剪力墙，剪力墙的外侧设有若干悬挑主梁，悬挑主梁的内端焊接固定有竖直的第一端板，第一端板通过螺栓组件固定在剪力墙上；悬挑主梁的下侧设有斜撑梁和斜连梁，悬挑主梁靠近外端的下端面焊接固定有第一筋板，第一筋板上弯折成型有斜置的第一连接板，第一连接板通过螺栓组件和斜撑梁的下端相固接；斜撑梁的下端焊接固定有竖直的第二端板，第二端板通过螺栓组件固定在剪力墙上。它采用装配式构架，装配式的各构架通过螺栓组件可以在地面完成组装，采用吊装方式可将组装的悬挑支模安装与高层的剪力墙上，方便实现悬挑支模的安装；并且后续悬挑支模可以整体拆卸，利用吊装方式可重新安装于其他高层建筑。

Description

一种可拆卸周转高空大悬挑支模以及施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑悬挑支模的技术领域，更具体地说涉及一种可拆 卸周转高空大悬挑支模以及施工方法。
背景技术：
目前我国的高层建筑中，常常需要在高空中搭建悬挑支模；传统 悬挑支模的结构如附图中图1所示，悬挑支模的主构件为悬挑梁2′， 采用型钢，施工之前，需要将在剪力墙上预留型钢孔11′，施工时， 将悬挑梁2′的一端穿过剪力墙1的型钢孔11′并锚固在混凝土楼板 3′上，悬挑梁2′的另一端伸出剪力墙1，即悬挑梁2′分为两段， 一段为安设在建筑内锚固段22′，另一段为伸出建筑的悬挑段21′； 因此整根悬挑梁2′所需长度为实际悬挑长度的2.25倍，造成型钢 的极大浪费。而剪力墙1上预留的型钢孔11′需要在支撑架拆除后 才能进行封闭，由于孔洞尺寸较大，封闭施工质量难以有效保证，极 易在型钢孔部位产生裂缝，造成外墙渗漏水；
而且传统结构的悬挑支模施工搭建方式是将各部件运输到建筑 的高层，在高空中进行焊接拼装，施工不仅难度大，而且安全性差； 并且搭建的悬挑支模还需进行拆卸，拆卸无法进行整体拆卸，拆卸较 为不便，拆卸过程中会破坏悬挑支模各部件的强度，悬挑支模各部件 无法重新使用到下次悬挑支模的施工搭建中。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供了一种可拆卸周 转高空大悬挑支模以及施工方法，其采用装配式构架，装配式的各构 架通过螺栓组件可以在地面完成组装，采用吊装方式可将组装的悬挑 支模安装与高层的剪力墙上；方便实现悬挑支模的安装；并且后续悬 挑支模可以整体拆卸，方便周转和重新搭建使用。
一种可拆卸周转高空大悬挑支模,包括高层建筑的剪力墙，剪力 墙上埋设有若干螺栓穿管，剪力墙的外侧设有若干水平的悬挑主梁， 悬挑主梁的内端焊接固定有竖直的第一端板，第一端板通过螺栓组件 固定在剪力墙上；所述悬挑主梁的下侧设有斜撑梁和斜连梁，所述悬 挑主梁靠近外端的下端面焊接固定有第一筋板，第一筋板上弯折成型 有斜置的第一连接板，第一连接板通过螺栓组件和斜撑梁的下端相固 接；斜撑梁的下端焊接固定有竖直的第二端板，第二端板通过螺栓组 件固定在剪力墙上；所述斜连梁的下端焊接固定有斜置的第二筋板， 第二筋板抵靠在斜撑梁的中部并通过螺栓组件与斜撑梁相固接，悬挑主梁靠近内端的下端面上焊接固定有第三筋板，第三筋板抵靠在斜连 梁上端的侧壁上并通过螺栓组件与斜连梁相固接；
所述悬挑主梁的上侧设有支模架，支模架由若干竖向支撑杆和横 向支撑杆组成，竖向支撑杆的下端焊接固定在脚手板上，脚手板通过 螺柱组件固定在悬挑主梁上，所述悬挑主梁的上端面焊接固定有支 耳，悬挑主梁的上侧设有拉杆，拉杆的上、下端通过螺栓组件与剪力 墙和悬挑主梁上的支耳相固接。
优选的，所述拉杆包括上丝杆、下丝杠和花篮螺母，上丝杆和下 丝杠分别螺接在花篮螺母的两端，上丝杆的上端焊接有第四筋板，第 四筋板上弯折成型有竖直的支板，支板抵靠在剪力墙的外壁上并通过 螺栓组件与剪力墙相固接；所述下丝杠的下端焊接固定有耳板，耳板 通过螺栓组件与悬挑主梁上的支耳相固接。
优选的，所述的螺栓组件均由螺栓和螺母组成。
优选的，所述剪力墙上螺栓组件的螺栓均插接在剪力墙的螺栓穿 管内，剪力墙的内壁上抵靠有垫板,螺栓插接在垫板上。
优选的，所述斜连梁的长度为斜撑梁长度的1/2～3/5。
一种可拆卸周转高空大悬挑支模的施工方法，其特征在于：包括 以下步骤：
①、依据大悬挑支模设计的高度和位置，在剪力墙浇筑时预埋螺 栓穿管，并剪力墙的侧壁上留设与螺栓穿管相连通的预留孔；
②、依据大悬挑支模设计需要制备支承钢构，支承钢构包括悬挑 主梁、斜撑梁和斜连梁，悬挑主梁选用16～20号工字钢，悬挑主梁 的长度选用为5m，斜撑梁和斜连梁选用16～20号槽钢，斜撑梁的长 度选用为5.5m～7.5m；斜连梁的长度选用为3～4.5m；
③、地面拼装支承钢构，将斜撑梁和斜连梁的下端分别焊接第二 端板和第二筋板；并在悬挑主梁上靠近内端0.25m处焊接第三筋板， 在悬挑主梁上靠近外端的1.5m处焊接第一筋板，并在悬挑主梁靠近 内端处焊接支耳；然后采用螺柱组件将悬挑主梁、斜撑梁和斜连梁相 互固接；
④、吊装支承钢构至悬挑支模安装位置，采用螺柱组件将支承钢 构安装在混凝土结构上；
⑤、安装拉杆，拉杆两端的第四筋板和耳板分别采用螺柱组件固 接在剪力墙和悬挑主梁上，然后转动花篮螺母，实现拉杆张紧；
⑥、将悬挑屋面板的支模架吊装到悬挑主梁上，采用螺栓组件将 支模架上的脚手板和悬挑主梁固接；安装完后的支模架上的竖向支撑 杆分别位于悬挑主梁距离内端的0.25m、0.95m、1.75m、2.6m、3.5m、 4.4m和4.9m处。
本发明的有益效果在于：
1、它采用装配式构架，装配式的各构架通过螺栓组件可以在地 面完成组装，采用吊装方式可将组装的悬挑支模安装与高层的剪力墙 上；方便实现悬挑支模的安装；并且后续悬挑支模可以整体拆卸，利 用吊装方式可重新安装于其他高层建筑。
2、本设计的悬挑支模无需在剪力墙上开设型钢孔，不会出现因 为型钢孔而引起的质量问题。
3、本设计的悬挑支模相比传统悬挑支模能有效节约悬挑主梁所 用的型材，进而能降低悬挑支模所耗费的材料，有效节约生产成本。
附图说明：
图1为传统悬挑支模的结构示意图；
图2为本发明悬挑支模的结构示意图；
图3为本发明图2中A处的放大示意图；
图4为本发明图2中B处的放大示意图；
图5为本发明图2中C处的放大示意图；
图6为本发明中拉杆的结构示意图；
图7为本发明悬挑主梁最大荷载计算时的示意图；
图8为本发明悬挑主梁强度计算时的弯矩图；
图9为本发明悬挑主梁抗剪力计算时的剪力图；
图10为本发明悬挑主梁最挠度计算时的变形图。
图中：1、剪力墙；11′、型钢孔；2′、悬挑梁；21′、悬挑段； 22′、锚固段；3′、混凝土楼板；2、悬挑主梁；3、支模架；31、 脚手板；4、拉杆；41、上丝杆；42、下丝杠；43、花篮螺母；44、第四筋板；441、支板；45、耳板；5、斜撑梁；6、斜连梁；7、垫板； 8、第一筋板；81、第一连接板；9、第三筋板；10、第二筋板；11、 螺栓组件。
具体实施方式：
实施例：见图2至10所示，一种可拆卸周转高空大悬挑支模, 包括高层建筑的剪力墙1，剪力墙1上埋设有若干螺栓穿管，剪力墙 1的外侧设有若干水平的悬挑主梁2，悬挑主梁2的内端焊接固定有 竖直的第一端板，第一端板通过螺栓组件11固定在剪力墙1上；所述悬挑主梁2的下侧设有斜撑梁5和斜连梁6，所述悬挑主梁2靠近 外端的下端面焊接固定有第一筋板8，第一筋板8上弯折成型有斜置 的第一连接板81，第一连接板81通过螺栓组件11和斜撑梁5的下 端相固接；斜撑梁5的下端焊接固定有竖直的第二端板，第二端板通 过螺栓组件11固定在剪力墙1上；所述斜连梁6的下端焊接固定有 斜置的第二筋板10，第二筋板10抵靠在斜撑梁5的中部并通过螺栓 组件11与斜撑梁5相固接，悬挑主梁2靠近内端的下端面上焊接固 定有第三筋板9，第三筋板9抵靠在斜连梁6上端的侧壁上并通过螺 栓组件11与斜连梁6相固接；
所述悬挑主梁2的上侧设有支模架3，支模架3由若干竖向支撑 杆和横向支撑杆组成，竖向支撑杆的下端焊接固定在脚手板31上， 脚手板31通过螺柱组件11固定在悬挑主梁2上，所述悬挑主梁2的 上端面焊接固定有支耳，悬挑主梁2的上侧设有拉杆4，拉杆4的上、下端通过螺栓组件11与剪力墙1和悬挑主梁2上的支耳相固接。
优选的，所述拉杆4包括上丝杆41、下丝杠42和花篮螺母43， 上丝杆41和下丝杠42分别螺接在花篮螺母43的两端，上丝杆41的 上端焊接有第四筋板44，第四筋板44上弯折成型有竖直的支板441， 支板441抵靠在剪力墙1的外壁上并通过螺栓组件11与剪力墙1相 固接；所述下丝杠42的下端焊接固定有耳板45，耳板45通过螺栓 组件11与悬挑主梁2上的支耳相固接。
优选的，所述的螺栓组件11均由螺栓和螺母组成。
优选的，所述剪力墙1上螺栓组件11的螺栓均插接在剪力墙1 的螺栓穿管内，剪力墙1的内壁上抵靠有垫板7,螺栓插接在垫板7 上。
优选的，所述斜连梁6的长度为斜撑梁5长度的1/2～3/5。
一种可拆卸周转高空大悬挑支模的施工方法，以工程实例为例， 地下一层，地上31层，屋面悬挑板板面标高96.12m，悬挑构件从结 构向外悬挑4.2m，具体步骤如下：
①、依据大悬挑支模设计的高度和位置，在剪力墙1浇筑时预埋 螺栓穿管，并剪力墙1的侧壁上留设与螺栓穿管相连通的预留孔；
②、依据大悬挑支模设计需要制备支承钢构，支承钢构包括悬挑 主梁2、斜撑梁5和斜连梁6，悬挑主梁2选用16～20号工字钢，工 程实例中选用18号工字钢，悬挑主梁2的长度选用为5m；斜撑梁5 和斜连梁6选用16～20号槽钢，斜撑梁5的长度选用为5.5m～7.5m；斜连梁6的长度选用为3～4.5m，，工程实例中选用18号槽钢，斜撑 梁5长度为7m，斜连梁6长度为3.5m；
③、地面拼装支承钢构，将斜撑梁5和斜连梁6的下端分别焊接 第二端板和第二筋板10；并在悬挑主梁2上靠近内端0.25m处焊接 第三筋板9，在悬挑主梁2上靠近外端的1.5m处焊接第一筋板8，并 在悬挑主梁2靠近内端2处焊接支耳；然后采用螺柱组件11将悬挑 主梁2、斜撑梁5和斜连梁6相互固接；
④、吊装支承钢构至悬挑支模安装位置，采用螺柱组件11将支 承钢构安装在剪力墙1上；
⑤、安装拉杆4，拉杆4两端的第四筋板44和耳板45分别采用 螺柱组件11固接在剪力墙1和悬挑主梁2上，然后转动花篮螺母43， 实现拉杆4张紧；
⑥、将悬挑屋面板的支模架3吊装到悬挑主梁2上，采用螺栓组 件11将支模架3上的脚手板31和悬挑主梁2固接；安装完后的支模 架3上的竖向支撑杆分别位于悬挑主梁2距离内端的0.25m、0.95m、1.75m、2.6m、3.5m、4.4m和4.9m处。
悬挑支模构件的计算校核：
1、悬挑主梁2的计算校核：
荷载(验算时荷载按最不利考虑)：
立杆受力标准值为(N’ut＝∑NGk+∑NQk)；rmax＝7.7kN；
组合风荷载时受力为：Rmax＝10kN；第7排：F7＝F7/nz＝3.9/1＝3.9kN； 强度：
σmax＝Mmax/W＝14.784×106/185000＝79.916N/mm2≤[f]＝215N/mm2
抗剪力：
τmax＝Qmax/(8Izδ)[bh0 2-(b-δ)h2]＝16.12×1000×[94×1802-(94 -6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)＝15.774N/mm2
τmax＝15.774N/mm2≤[τ]＝125N/mm2
挠度：
νmax＝4.269mm≤[ν]＝2×lx/360＝2×5000/360＝27.778mm；
2、斜撑梁5的计算校核：
斜撑梁5角度计：β1＝arctanL1/L2＝arctan(6100/3500)＝60.154°；
斜撑梁5支座力：RX1＝nzR3＝1×36.968＝36.968kN；
悬挑主梁2轴向力：NXZ1＝RX1/tanβ1＝36.968/tan60.154°＝21.211kN；
斜撑梁5轴向力：NX1＝RX1/sinβ1＝36.968/sin60.154°＝42.621kN；
斜撑梁5的最大轴向拉力NX＝max[Nx1...Nxi]＝42.621kN；
斜撑梁5长度：L01＝(L1 2+L2 2)0.5＝(61002+35002)0.5＝7032.78mm；
斜撑梁5长细比：λ1＝L01/i＝7032.78/68.4＝102.818；
查《钢结构设计标准》GB50017-2017表D得，φ1＝0.542；
轴心受压稳定性计算：
NX1/(φ1Af)＝42621.21/(0.542×2929×205)＝0.131≤1；
3、装配过程中螺栓的计算校核：
拉杆4与悬挑主梁2连接处螺栓的验算：
拉杆4与悬挑主梁2连接处螺栓主要承受剪力：
单个普通螺栓抗剪承载力设计值：
Nv b＝nvπd2fv b/4＝1×3.142×272×140/(4×1000)＝80.117kN；
螺栓所受剪力：Nv＝Ns/n2＝16.732/1＝16.732kN≤Nv b＝80.117kN；
拉杆4与剪力墙1处螺栓的验算：
拉杆4与剪力墙1处螺栓的所受拉力：
Nt1＝Ns1×sin(90-α1)＝16.732×sin(90°-56.31°)＝9.282kN；
拉杆4与剪力墙1处螺栓的所受剪力：
Nv1＝Ns1×cos(90-α1)＝16.732×cos(90°-56.31°)＝13.922kN；
单个螺栓所受的拉力值：Nt＝Nt1/n1＝9.282/2＝4.641kN；
单个螺栓所受的剪力值：Nv＝Nv1/n1＝13.922/2＝6.961kN；
单个螺栓抗剪承载力设计值：
Nv b＝nvπd2fv b/4＝1×3.14×272×140×10-3/4＝80.158kN；
单个螺栓抗拉承载力设计值：
Nt b＝nvπde 2ft b/4＝1×3.14×24.192×170×10-3/4＝78.129；
[(NV/Nv b)2+(Nt/Nt b)2]0.5＝[(6.961/80.158)2+(4.641/78.129)2]0.5＝0 .105≤1
斜撑梁5与剪力墙1处螺栓的承载力计算：
假设每个螺栓承受悬挑主梁2传来的拉力和剪力均相等。
V＝36.968kN，N＝0kN；
单个螺栓所受的剪力值：NV＝V/n＝36.968/4＝9.242kN；
单个螺栓所受的拉力值：Nt＝N/n＝0/4＝0kN；
单个螺栓抗剪承载力设计值；
Nv b＝0.9knfuP＝0.9×1×1×0.5×80＝36kN；
每个螺栓受拉承载力设计值：Nt b＝0.8P＝0.8×80＝64kN；
NV/Nv b+Nt/Nt b＝9.242/36+0/64＝0.257≤1；
斜撑梁5与悬挑主梁2处螺栓承的载力计算:
假设每个螺栓承受主梁传来的拉力和剪力均相等。
V＝42.621kN，N＝0kN
单个螺栓所受的剪力值：NV＝V/n＝42.621/4＝10.655kN；
单个螺栓所受的拉力值：Nt＝N/n＝0/4＝0kN；
单个螺栓抗剪承载力设计值：
Nv b＝0.9knfuP＝0.9×1×1×0.5×80＝36kN；
每个螺栓受拉承载力设计值：Nt b＝0.8P＝0.8×80＝64kN；
NV/Nv b+Nt/Nt b＝10.655/36+0/64＝0.296≤1；
4、悬挑主梁2整体稳定性验算：
悬挑主梁2轴向力：
N＝|[(-(-NSZ1+NXZ1)-NSZ1)]|/nz＝|[(-(-9.282+21.211)-9.282)]|/1 ＝21.211kN；
压弯构件强度：
σmax＝[Mmax/(γW)+N/A]＝[14.784×106/(1.05×185×103)+21.211 ×103/3060]＝83.042N/mm2≤[f]＝215N/mm2
塑性发展系数γ
工作原理：本发明为可拆卸周转高空大悬挑支模以及施工方法， 其悬挑支模由悬挑主梁2、斜撑梁5、斜连梁6、拉杆4和支模架3 组成，悬挑主梁2、斜撑梁5和斜连梁6可以在地面上通过螺柱组装， 再将组装好的支承钢构吊装到建筑安装位置并通过螺栓组件安装在 剪力墙1；然后再吊装拉杆4并采用螺栓组件连接；最后在吊装支模 架3并采用螺栓组件连接；其在高空中安装方便并且能减小安装的时 间；
而且该悬挑支模后续可以拆卸，也方便运输周转，运输周转的悬 挑支模可以重新安装在其建筑上。
所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何 本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例 进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (6)

1.一种可拆卸周转高空大悬挑支模,包括高层建筑的剪力墙(1)，其特征在于：剪力墙(1)上埋设有若干螺栓穿管，剪力墙(1)的外侧设有若干水平的悬挑主梁(2)，悬挑主梁(2)的内端焊接固定有竖直的第一端板，第一端板通过螺栓组件(11)固定在剪力墙(1)上；所述悬挑主梁(2)的下侧设有斜撑梁(5)和斜连梁(6)，所述悬挑主梁(2)靠近外端的下端面焊接固定有第一筋板(8)，第一筋板(8)上弯折成型有斜置的第一连接板(81)，第一连接板(81)通过螺栓组件(11)和斜撑梁(5)的下端相固接；斜撑梁(5)的下端焊接固定有竖直的第二端板，第二端板通过螺栓组件(11)固定在剪力墙(1)上；所述斜连梁(6)的下端焊接固定有斜置的第二筋板(10)，第二筋板(10)抵靠在斜撑梁(5)的中部并通过螺栓组件(11)与斜撑梁(5)相固接，悬挑主梁(2)靠近内端的下端面上焊接固定有第三筋板(9)，第三筋板(9)抵靠在斜连梁(6)上端的侧壁上并通过螺栓组件(11)与斜连梁(6)相固接；
所述悬挑主梁(2)的上侧设有支模架(3)，支模架(3)由若干竖向支撑杆和横向支撑杆组成，竖向支撑杆的下端焊接固定在脚手板(31)上，脚手板(31)通过螺柱组件(11)固定在悬挑主梁(2)上，所述悬挑主梁(2)的上端面焊接固定有支耳，悬挑主梁(2)的上侧设有拉杆(4)，拉杆(4)的上、下端通过螺栓组件(11)与剪力墙(1)和悬挑主梁(2)上的支耳相固接。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸周转高空大悬挑支模以及施工方法，其特征在于：所述拉杆(4)包括上丝杆(41)、下丝杠(42)和花篮螺母(43)，上丝杆(41)和下丝杠(42)分别螺接在花篮螺母(43)的两端，上丝杆(41)的上端焊接有第四筋板(44)，第四筋板(44)上弯折成型有竖直的支板(441)，支板(441)抵靠在剪力墙(1)的外壁上并通过螺栓组件(11)与剪力墙(1)相固接；所述下丝杠(42)的下端焊接固定有耳板(45)，耳板(45)通过螺栓组件(11)与悬挑主梁(2)上的支耳相固接。
3.根据权利要求2所述的一种可拆卸周转高空大悬挑支模以及施工方法，其特征在于：所述的螺栓组件(11)均由螺栓和螺母组成。
4.根据权利要求3所述的一种可拆卸周转高空大悬挑支模以及施工方法，其特征在于：所述剪力墙(1)上螺栓组件(11)的螺栓均插接在剪力墙(1)的螺栓穿管内，剪力墙(1)的内壁上抵靠有垫板(7),螺栓插接在垫板(7)上。
5.根据权利要求1所述的一种可拆卸周转高空大悬挑支模以及施工方法，其特征在于：所述斜连梁(6)的长度为斜撑梁(5)长度的1/2～3/5。
6.一种可拆卸周转高空大悬挑支模的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
①、依据大悬挑支模设计的高度和位置，在剪力墙(1)浇筑时预埋螺栓穿管，并剪力墙(1)的侧壁上留设与螺栓穿管相连通的预留孔；
②、依据大悬挑支模设计需要制备支承钢构，支承钢构包括悬挑主梁(2)、斜撑梁(5)和斜连梁(6)，悬挑主梁(2)选用16～20号工字钢，悬挑主梁(2)的长度选用为5m，斜撑梁(5)和斜连梁(6)选用16～20号槽钢，斜撑梁(5)的长度选用为5.5m～7.5m；斜连梁(6)的长度选用为3～4.5m；
③、地面拼装支承钢构，将斜撑梁(5)和斜连梁(6)的下端分别焊接第二端板和第二筋板(10)；并在悬挑主梁(2)上靠近内端0.25m处焊接第三筋板(9)，在悬挑主梁(2)上靠近外端的1.5m处焊接第一筋板(8)，并在悬挑主梁(2)靠近内端2处焊接支耳；然后采用螺柱组件(11)将悬挑主梁(2)、斜撑梁(5)和斜连梁(6)相互固接；
④、吊装支承钢构至悬挑支模安装位置，采用螺柱组件(11)将支承钢构安装在剪力墙(1)上；
⑤、安装拉杆(4)，拉杆(4)两端的第四筋板(44)和耳板(45)分别采用螺柱组件(11)固接在剪力墙(1)和悬挑主梁(2)上，然后转动花篮螺母(43)，实现拉杆(4)张紧；
⑥、将悬挑屋面板的支模架(3)吊装到悬挑主梁(2)上，采用螺栓组件(11)将支模架(3)上的脚手板(31)和悬挑主梁(2)固接；安装完后的支模架(3)上的竖向支撑杆分别位于悬挑主梁(2)距离内端的0.25m、0.95m、1.75m、2.6m、3.5m、4.4m和4.9m处。
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