有转角窗高层住宅短肢剪力墙结构设计
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般剪力墙 。
4 剪力 墙宜上下连续布置 , ) 避免刚度突变 。 5 一般 情况 下应 避免剪力墙墙肢平 面外 有单 向楼 面梁 , ) 在不
收 稿 日期 Βιβλιοθήκη 0 10 -8 2 1 —9 1
图 1 模型 一结构布置图
模 型说明 : 假设建 筑地 上 1 层 , 下室 , 高 3 0 m, 0 无地 层 0m 混 0
有转 角窗高层住 宅短肢 剪力墙 结构设 计
许 剑锋
摘
王
辉
要: 对短肢 剪力墙 结构设 计过程 中遇到 的问题进行 了总结, 着重探讨 了短肢 剪力墙 结构的截 面形状 、 面布 置等 , 平 通
过建立计算模型提 出了设计转 角窗剪力墙的加强方案 , 以保证 结构安全可靠。
关键 词 : 短肢剪 力墙 , 一般剪力墙 , 连梁 , 延性 , 扭转 , 角窗 转 中图分 类号 :U 9 . T 38 2 文献标识码 : A
第3 7卷 第 3 3期 2011年 11月
山 西 建 筑
S HANX ARCHIEC URE I T I
Vo . 7 N . 3 13 o 3
N v 2 1 o. 0 1
・5 1・
文章编号 :0 9 6 2 2 1 )3 0 5 —2 10 -8 5(0 1 3 -0 10
大 , 中地震作用 的方 向增大 8 % , 明地震作 用 时建筑 物 的变 其 0 说
形及扭转较 大 , 对结构很不利 。采取加 强措施 的模 型三 和模型 四 则能大大改善结 构的受力性能 。
量 1 Q 寸量 丁
— —
通过对 以上模型计算 结果 分析并 结合 其他 设计 院 的研 究 成
普 通剪力墙结 构 中露 梁 露柱 和 对建 筑 空 间的 限制 越来 越 不满 。 等 , 不宜采用延性及平 面外稳定性 均不利 的“ ” 一 字形 。原先设 计
于是结 合剪力墙结构和框架结构 的优点 , 形成 了两种新 型 的结 构 多层住宅 时门垛 宽度 一般设计为 10t , 在短 肢剪力墙结构 的 2 r 但 rn l 形 式—— 短肢剪力墙结 构和 异形 柱框 架结 构 。但 异形 柱框 架 结 高层住 宅 中 , 门 垛 处 布 置 短 肢 剪 力 墙 , 垛 宽 度 仍 设 计 为 若 门 0 高规》 72 1 中 ..5和 72 1 ..6条之 规定 , 此处 短 构由于受力比较复杂, 结构计算工作量大, 截面设计可靠性不高, 1 m 那 么根据《 2m , 国家还 未编制相应规范 , 前 只有某些省 市有异形 柱框架 的设计 肢剪力墙虽然带有 门垛 , 仍为 “ ” 目 但 一 字形 剪力墙 , 因为此处 门垛 规程供参 考 。而短肢剪力墙 结构 则相 对成 熟 , 版 的 J J - 1 的尺寸不能形成有效 的约束 边缘构件或构造边缘构件。 新 G 2 0 30 高层建 筑混凝土结构技术规程 ( 以下 简称 《 规》 提及短 肢剪力 高 ) 以抗震 7度设 防地 区, 抗震 等级 为 二级 为例 : 短肢 剪力 墙厚 墙 的概 念并对其设计作 了详细且严 格 的规 定 , 结构有 可靠 的 度取 20 m l , 《 规 》 的 规 定 , 垛 宽 度 至 少 设 计 为 确保 0 l 时 按 高 / 中 门 安全保 证。 30m 0 m较适合 。
结构、 框剪结 构 , 有剪 力墙 结构 等。现在人 们 的住 宅观 念不 断 4 剪力 墙 的设计 还 更新, 对居住 空间的舒 适度 要求越 来越 高 , 对原 普通 框架 结构 和 I 短肢剪力墙 的形状应 采用 “ ” 、 T 形 、 十 ” ) L 形 “ ” “ 字形 、 形 槽
山 西 建 筑
表 1 计算结果比较
模型类型
模 型 一
模 型二 模 型 三 模 型 四
凝土强度等级 C 5 墙厚 20mm。 2, 0 模型一 : 不设 置转 角窗 ; 型二 : 置转 角窗 , 剪力墙 边缘 模 设 对 不作处理 ; 型三 : 模 设置转角窗 , 在剪力墙边 缘设置 端柱 ; 模型 四 : 端开间板厚 比其他模 型增加 2 % , 0 上下层窗间部分作为连梁设计 。 具体布置如图 1 图 4所示 。 一
西建筑 ,0 0 3 (9 :2 4 . 2 1 ,6 2 )4 -3
3 ! 3 0 1 o ̄ 3 0 8 3 0 0. ,2 0.0 6 0 0 30 . 0 q
1b 2 6
1 3 /164
l 4 /l5 2 1 6 /159 1 3 /l77
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量 Q:
n
r
Q
0 l 0 0 Q 3
Q l Q 8
由表 1 可看 出 , 模型二 的自震周期 、 位移 、 地震 作用 的方 向最
果, 高层住宅设置转角窗 时, 为减少开洞 部位各构 件的扭转 变形 , 提高建 筑物整体抗震 性能有两种途径 : 1 加强 剪力墙 本身 , ) 提高剪力墙延性和平面外 的稳定性 。 a在剪力墙端部设 置端柱 , . 该端柱 各层宜 均按约束 边缘构 件 设计 ;
Q 8
图 2 模型二结构布 置图
量
_ l( 加Q粱 寸 l 8 大 尺5 连 Q 4
.
Q 5
Q 4
Q 8
lO x 82 q
力情况类似普通框 架梁 , 不应 在计算 中将 连梁 的刚度 大幅 折减 , 降低设计 内力 , 控 制 混 凝 土受 压 区 高度 , 梁端 可 塑 性 调 幅 应 其
7 %一 0 , 强剪弱弯 , 0 8% 按 强柱弱梁 的一般框架梁 的要求计算 。 总之 , 肢剪 力墙 结构 是新 兴 的结 构形 式 , 短 有着 其他 结构 形 式无可 比及 的优 点和广 阔 的市场前 景。设计 中应 根据其 受力 特 点和破坏机理 , 择合 理的方案布局 , 选 选择正确 的计算软 件 , 格 严 遵守规范规定 的各条款进行设计 , 保证结构的安全可靠 。 [ ] J J -0 0 高层 建筑混凝土结构技 术规 程[ ] 1 G 2 1 , 3 s.
5 连梁
1跨高 比小于 5的连梁应按《 ) 高规》 中连梁的规定设计 , 因为
此 时剪切变形 明显 , 出现剪切裂缝 。可对 连梁 的弯矩 和剪力进 易
图 3 模型 三结构布置图
— —
行 塑性 调幅或对连梁的刚度予 以折减 , 不宜 同时采 用。地震作 但
用过程 中连梁是耗 能构件 , 应先 于其他 主要 受力 构件破 坏 , 上 以 情况在一般剪力墙结构中较为常见 。
1 短肢 剪力 墙 的概念
《 高规》 中规定墙肢 截 面厚度 不大 于 30m 、 0 m 各肢 截 面高度
与厚度 之比为 4~ 8的剪力墙为短肢剪力墙 。
2一、 ) 二级抗震设计 的剪力墙底部加强 部位及其上一层 的剪 力墙墙肢端部 的边缘构件称 为约束边缘 构件 , 设计应 符合《 高规》 中 721 条之 规 定 ; 、 级抗 震设 计 的剪力 墙 其他 部 位 以及 ..5 一 二 三、 四级 抗震设计 和非抗震设计 的剪力墙 墙肢端部 的边缘 构件称 为构造边缘构件 , 应符合《 设计 高规》 72 1 条 之规定 , 中 ..6 这里不
r一
b应采用一般剪力墙 , . 形状不应用 “ 字形 , 一” 墙厚 、 宜适 配筋 当加大, 配筋宜设计成双层双向;
2 加强连接剪力墙的结构构件 , ) 提高整体性 。 a 连梁 高度适 当加大 。现在住 宅 的窗户 面积较大 , . 窗下 墙高 度低 , 有的只有 4 0m 建议窗下墙不 要砖砌 或浇筑 构造配 筋的 0 m, 混凝土 , 而宜将两层窗间部分整体当连梁设计 。
0 引 言
随着社会发展 , 城市土地资源稀 缺 , 层建 筑纷纷 涌现 , 中 高 其
高层住宅发展也 十分迅速 。高层住 宅结构 形式 多样 , 一般框 架 有
可避免时 , 结合住宅实 际情 况 , 应在墙 梁相交处 设置 暗柱 , 计 并按
算 配筋 , 或在剪力墙 内设置型钢。不过正 常情况下设 置暗柱 能满 足设计要 求。
素 。《 高规》 7 18 中 .. 条规 定 : 设计 时 , 抗震 在规 定 的水平 地震 作
用下 , 短肢剪力墙承担 的底 部倾 覆力矩不 宜大 于结 构底 部总地震
倾覆力矩 的 5 % 。另外 《 0 高规》 中对短肢剪 力墙的抗震等级 、 压 轴 比、 配筋率等都有较高要求 和严格 限制。 3 东西 山墙及端 部开 间 的外 纵墙 及 刚度 中心 附近应 布置 一 )
2 短 肢 剪力墙 的优 点
1 无凸 出梁柱 , ) 居住空间舒适 , 便于使用 。
再赘述 。 2 空间分割布置 灵活 , ) 能最大 限度 的满 足建筑 设计 的要 求 , 3 现在住宅设计 中 , ) 有不少住 宅将 东西两个端开 间的房间窗 为建筑设计也提供了更 为广阔的发展空间 。 设 计成 转 角窗 , 房 间 内观 赏 室外景 色视 野 开阔且 采光 通风 良 在 3 墙的数量 , ) 肢长可 由抗侧 力 的需要 确定 , 刚度 中心也 可 以 好, 开发商将此作 为卖 点 , 也赢得 了购 房者 的认 可。但对 于结 构 根据需要作调整 , 让结构方案更加合理。 来说, 剪力墙在端开 间角部 得不 到连续 , 而且开 口较大 , 对于抗 震 3 剪力墙的布置 设 计很 不利 , 怎么 解决这 个 问题 , 那么 现建立 四个计 算模 型 以供 1 在两个 主轴方 向应各布置一定数 量 的剪 力墙 , ) 所有剪力 墙 分 析比较。 形 成的刚心宜与建筑物形心尽 量重合 , 以减少 地震作用 时扭转 变 形 的不 利影 响 。 2 设计 时一 般利 用电梯井及楼梯 间形成 刚度较大 的简体 , ) 另 外还要 布置一定数 量 的一般 剪力墙 , 免短 肢剪 力墙 过多 , 避 以弥 补短肢 剪力墙抗 震 性 能较 差 , 震 区应 用 经验 不 多 的不安 全 因 地
b 转角处 的楼板加厚 , . 配筋适当加大 。
Q 8
n 8 0 I 0 0 Q Q 2 1 3
Q 3
上 L
8 I n
— —
505 o×O
寸 \Q 善 8
以上分析仅 限于非抗 震设计 和 6 7 8度抗 震设 计 的 A级高 ,,
度 高层建筑 , 其他高层应作相应专门研究 。
Q
百
8
— —
n Q 量2 0 0 1 0 Q 3
Q1
2 跨高 比不小 于 5的连梁宜按 框架梁 的要求设 计 , ) 因为此 时
竖 向荷载引起的弯矩作用明显 。在短肢 剪力墙结构 中 , 肢长 度 墙 较小 , 刚度也较小 , 连接各墙 肢的连梁 的高跨 比一般 不小 于 5 受 ,
作者简介: 许剑锋 (97 ) 男, 17 一 , 工程师, 扬州大学工程设计研究院, 江苏 扬 州 250 200
王 辉 (96 )女 , 17 - , 工程 师 , 海职 业技 术 学 院 , 江 江苏 扬 州 250 2 00
・
5 2・
第0 年1 月 3 7卷 3期 2 1第 3 1 1
自震周期
O 8 54 . l
0 8 96 . 1 O 8 70 . 1 0 7 39 .8
地震作 用最大 方 向/( ) 。
—0 0) .( 5
—0 O 9 .0 —0 0 5 .0 —0 0 5 . n
向最大层 间 Y向最 走层 间 位 移 角 位移 角
4 剪力 墙宜上下连续布置 , ) 避免刚度突变 。 5 一般 情况 下应 避免剪力墙墙肢平 面外 有单 向楼 面梁 , ) 在不
收 稿 日期 Βιβλιοθήκη 0 10 -8 2 1 —9 1
图 1 模型 一结构布置图
模 型说明 : 假设建 筑地 上 1 层 , 下室 , 高 3 0 m, 0 无地 层 0m 混 0
有转 角窗高层住 宅短肢 剪力墙 结构设 计
许 剑锋
摘
王
辉
要: 对短肢 剪力墙 结构设 计过程 中遇到 的问题进行 了总结, 着重探讨 了短肢 剪力墙 结构的截 面形状 、 面布 置等 , 平 通
过建立计算模型提 出了设计转 角窗剪力墙的加强方案 , 以保证 结构安全可靠。
关键 词 : 短肢剪 力墙 , 一般剪力墙 , 连梁 , 延性 , 扭转 , 角窗 转 中图分 类号 :U 9 . T 38 2 文献标识码 : A
第3 7卷 第 3 3期 2011年 11月
山 西 建 筑
S HANX ARCHIEC URE I T I
Vo . 7 N . 3 13 o 3
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文章编号 :0 9 6 2 2 1 )3 0 5 —2 10 -8 5(0 1 3 -0 10
大 , 中地震作用 的方 向增大 8 % , 明地震作 用 时建筑 物 的变 其 0 说
形及扭转较 大 , 对结构很不利 。采取加 强措施 的模 型三 和模型 四 则能大大改善结 构的受力性能 。
量 1 Q 寸量 丁
— —
通过对 以上模型计算 结果 分析并 结合 其他 设计 院 的研 究 成
普 通剪力墙结 构 中露 梁 露柱 和 对建 筑 空 间的 限制 越来 越 不满 。 等 , 不宜采用延性及平 面外稳定性 均不利 的“ ” 一 字形 。原先设 计
于是结 合剪力墙结构和框架结构 的优点 , 形成 了两种新 型 的结 构 多层住宅 时门垛 宽度 一般设计为 10t , 在短 肢剪力墙结构 的 2 r 但 rn l 形 式—— 短肢剪力墙结 构和 异形 柱框 架结 构 。但 异形 柱框 架 结 高层住 宅 中 , 门 垛 处 布 置 短 肢 剪 力 墙 , 垛 宽 度 仍 设 计 为 若 门 0 高规》 72 1 中 ..5和 72 1 ..6条之 规定 , 此处 短 构由于受力比较复杂, 结构计算工作量大, 截面设计可靠性不高, 1 m 那 么根据《 2m , 国家还 未编制相应规范 , 前 只有某些省 市有异形 柱框架 的设计 肢剪力墙虽然带有 门垛 , 仍为 “ ” 目 但 一 字形 剪力墙 , 因为此处 门垛 规程供参 考 。而短肢剪力墙 结构 则相 对成 熟 , 版 的 J J - 1 的尺寸不能形成有效 的约束 边缘构件或构造边缘构件。 新 G 2 0 30 高层建 筑混凝土结构技术规程 ( 以下 简称 《 规》 提及短 肢剪力 高 ) 以抗震 7度设 防地 区, 抗震 等级 为 二级 为例 : 短肢 剪力 墙厚 墙 的概 念并对其设计作 了详细且严 格 的规 定 , 结构有 可靠 的 度取 20 m l , 《 规 》 的 规 定 , 垛 宽 度 至 少 设 计 为 确保 0 l 时 按 高 / 中 门 安全保 证。 30m 0 m较适合 。
结构、 框剪结 构 , 有剪 力墙 结构 等。现在人 们 的住 宅观 念不 断 4 剪力 墙 的设计 还 更新, 对居住 空间的舒 适度 要求越 来越 高 , 对原 普通 框架 结构 和 I 短肢剪力墙 的形状应 采用 “ ” 、 T 形 、 十 ” ) L 形 “ ” “ 字形 、 形 槽
山 西 建 筑
表 1 计算结果比较
模型类型
模 型 一
模 型二 模 型 三 模 型 四
凝土强度等级 C 5 墙厚 20mm。 2, 0 模型一 : 不设 置转 角窗 ; 型二 : 置转 角窗 , 剪力墙 边缘 模 设 对 不作处理 ; 型三 : 模 设置转角窗 , 在剪力墙边 缘设置 端柱 ; 模型 四 : 端开间板厚 比其他模 型增加 2 % , 0 上下层窗间部分作为连梁设计 。 具体布置如图 1 图 4所示 。 一
西建筑 ,0 0 3 (9 :2 4 . 2 1 ,6 2 )4 -3
3 ! 3 0 1 o ̄ 3 0 8 3 0 0. ,2 0.0 6 0 0 30 . 0 q
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1 3 /164
l 4 /l5 2 1 6 /159 1 3 /l77
l 3 /l96
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量 Q:
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Q l Q 8
由表 1 可看 出 , 模型二 的自震周期 、 位移 、 地震 作用 的方 向最
果, 高层住宅设置转角窗 时, 为减少开洞 部位各构 件的扭转 变形 , 提高建 筑物整体抗震 性能有两种途径 : 1 加强 剪力墙 本身 , ) 提高剪力墙延性和平面外 的稳定性 。 a在剪力墙端部设 置端柱 , . 该端柱 各层宜 均按约束 边缘构 件 设计 ;
Q 8
图 2 模型二结构布 置图
量
_ l( 加Q粱 寸 l 8 大 尺5 连 Q 4
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力情况类似普通框 架梁 , 不应 在计算 中将 连梁 的刚度 大幅 折减 , 降低设计 内力 , 控 制 混 凝 土受 压 区 高度 , 梁端 可 塑 性 调 幅 应 其
7 %一 0 , 强剪弱弯 , 0 8% 按 强柱弱梁 的一般框架梁 的要求计算 。 总之 , 肢剪 力墙 结构 是新 兴 的结 构形 式 , 短 有着 其他 结构 形 式无可 比及 的优 点和广 阔 的市场前 景。设计 中应 根据其 受力 特 点和破坏机理 , 择合 理的方案布局 , 选 选择正确 的计算软 件 , 格 严 遵守规范规定 的各条款进行设计 , 保证结构的安全可靠 。 [ ] J J -0 0 高层 建筑混凝土结构技 术规 程[ ] 1 G 2 1 , 3 s.
5 连梁
1跨高 比小于 5的连梁应按《 ) 高规》 中连梁的规定设计 , 因为
此 时剪切变形 明显 , 出现剪切裂缝 。可对 连梁 的弯矩 和剪力进 易
图 3 模型 三结构布置图
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行 塑性 调幅或对连梁的刚度予 以折减 , 不宜 同时采 用。地震作 但
用过程 中连梁是耗 能构件 , 应先 于其他 主要 受力 构件破 坏 , 上 以 情况在一般剪力墙结构中较为常见 。
1 短肢 剪力 墙 的概念
《 高规》 中规定墙肢 截 面厚度 不大 于 30m 、 0 m 各肢 截 面高度
与厚度 之比为 4~ 8的剪力墙为短肢剪力墙 。
2一、 ) 二级抗震设计 的剪力墙底部加强 部位及其上一层 的剪 力墙墙肢端部 的边缘构件称 为约束边缘 构件 , 设计应 符合《 高规》 中 721 条之 规 定 ; 、 级抗 震设 计 的剪力 墙 其他 部 位 以及 ..5 一 二 三、 四级 抗震设计 和非抗震设计 的剪力墙 墙肢端部 的边缘 构件称 为构造边缘构件 , 应符合《 设计 高规》 72 1 条 之规定 , 中 ..6 这里不
r一
b应采用一般剪力墙 , . 形状不应用 “ 字形 , 一” 墙厚 、 宜适 配筋 当加大, 配筋宜设计成双层双向;
2 加强连接剪力墙的结构构件 , ) 提高整体性 。 a 连梁 高度适 当加大 。现在住 宅 的窗户 面积较大 , . 窗下 墙高 度低 , 有的只有 4 0m 建议窗下墙不 要砖砌 或浇筑 构造配 筋的 0 m, 混凝土 , 而宜将两层窗间部分整体当连梁设计 。
0 引 言
随着社会发展 , 城市土地资源稀 缺 , 层建 筑纷纷 涌现 , 中 高 其
高层住宅发展也 十分迅速 。高层住 宅结构 形式 多样 , 一般框 架 有
可避免时 , 结合住宅实 际情 况 , 应在墙 梁相交处 设置 暗柱 , 计 并按
算 配筋 , 或在剪力墙 内设置型钢。不过正 常情况下设 置暗柱 能满 足设计要 求。
素 。《 高规》 7 18 中 .. 条规 定 : 设计 时 , 抗震 在规 定 的水平 地震 作
用下 , 短肢剪力墙承担 的底 部倾 覆力矩不 宜大 于结 构底 部总地震
倾覆力矩 的 5 % 。另外 《 0 高规》 中对短肢剪 力墙的抗震等级 、 压 轴 比、 配筋率等都有较高要求 和严格 限制。 3 东西 山墙及端 部开 间 的外 纵墙 及 刚度 中心 附近应 布置 一 )
2 短 肢 剪力墙 的优 点
1 无凸 出梁柱 , ) 居住空间舒适 , 便于使用 。
再赘述 。 2 空间分割布置 灵活 , ) 能最大 限度 的满 足建筑 设计 的要 求 , 3 现在住宅设计 中 , ) 有不少住 宅将 东西两个端开 间的房间窗 为建筑设计也提供了更 为广阔的发展空间 。 设 计成 转 角窗 , 房 间 内观 赏 室外景 色视 野 开阔且 采光 通风 良 在 3 墙的数量 , ) 肢长可 由抗侧 力 的需要 确定 , 刚度 中心也 可 以 好, 开发商将此作 为卖 点 , 也赢得 了购 房者 的认 可。但对 于结 构 根据需要作调整 , 让结构方案更加合理。 来说, 剪力墙在端开 间角部 得不 到连续 , 而且开 口较大 , 对于抗 震 3 剪力墙的布置 设 计很 不利 , 怎么 解决这 个 问题 , 那么 现建立 四个计 算模 型 以供 1 在两个 主轴方 向应各布置一定数 量 的剪 力墙 , ) 所有剪力 墙 分 析比较。 形 成的刚心宜与建筑物形心尽 量重合 , 以减少 地震作用 时扭转 变 形 的不 利影 响 。 2 设计 时一 般利 用电梯井及楼梯 间形成 刚度较大 的简体 , ) 另 外还要 布置一定数 量 的一般 剪力墙 , 免短 肢剪 力墙 过多 , 避 以弥 补短肢 剪力墙抗 震 性 能较 差 , 震 区应 用 经验 不 多 的不安 全 因 地
b 转角处 的楼板加厚 , . 配筋适当加大 。
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以上分析仅 限于非抗 震设计 和 6 7 8度抗 震设 计 的 A级高 ,,
度 高层建筑 , 其他高层应作相应专门研究 。
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2 跨高 比不小 于 5的连梁宜按 框架梁 的要求设 计 , ) 因为此 时
竖 向荷载引起的弯矩作用明显 。在短肢 剪力墙结构 中 , 肢长 度 墙 较小 , 刚度也较小 , 连接各墙 肢的连梁 的高跨 比一般 不小 于 5 受 ,
作者简介: 许剑锋 (97 ) 男, 17 一 , 工程师, 扬州大学工程设计研究院, 江苏 扬 州 250 200
王 辉 (96 )女 , 17 - , 工程 师 , 海职 业技 术 学 院 , 江 江苏 扬 州 250 2 00
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第0 年1 月 3 7卷 3期 2 1第 3 1 1
自震周期
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