CN104775634B - 一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物 - Google Patents
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Abstract
一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,构筑物整体外形呈竖向箱式结构,有中心模块,对称设置在中心模块的四个端角用于支撑中心模块的四个结构柱,通过四个结构柱的支撑设置在中心模块顶端的屋顶模块,通过四个结构柱的支撑设置在中心模块外周的外围模块,上下贯穿的设置在中心模块和屋顶模块中心的核心筒模块,固定设置在中心模块底部的水处理模块,一端连接在中心模块的出入门处的伸缩扶梯,中心模块和外围模块之间还设置有楼梯模块。本发明通过对构件的模块化设计和预制化,既方便船只运输,又使之达到热带岛礁构筑物快速搭建的效果;通过对构筑物整个内外系统的集成以达到人居构筑物环境的空间舒适性和使用效率的提高,减少了材料和能源的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上构筑物。特别是涉及一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物。
背景技术
热带岛礁是指在我国南海领域中以高出海平面的岛礁陆地、在潮汐力影响下偶尔高出海平面的礁体及在海平面以下的暗礁几种形式存在的珊瑚岛礁的统称。岛礁的构筑工程关系到我国的领海主权及利益,而目前我国南海领土中的岛礁建设以我国第三代岛礁平台为主,是以填海造陆的方式在岛礁上砌筑钢筋混凝土结构,形成永固式的边海岗哨。
但是,岛礁工程难度巨大,比起陆地工程、近海工程,其建设难点主要在:
一,南海岛礁距我国大陆较远,以离海南岛较近的西沙群岛永兴岛为例,其距离大陆约162海里(300公里)以上,而南沙群岛岛礁距离大陆约540海里(1000公里)以上,填海造礁需要使用大量石料钢材等建材,建设材料长距离的海洋运输增加了巨大的经济成本;
二,南海岛礁处于外海环境,条件恶劣,利于施工的天数较少,加上现有永固式的岛礁构筑物需要现浇养护,驻岛作业的整个施工周期漫长;
三,岛礁施工现场需长时间依托外部工程作业船只,并依赖于运输船只的不断补给,增加了资源能源消耗。
因此现有的第三代岛礁平台为永固式构筑物,虽对岛礁生活环境、抵御风险及防卫措施方面有很大提升,但无法完全适用于环境局势变化多端的南海领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种在预制化基础上实现快速搭建的悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物。
本发明所采用的技术方案是:一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,构筑物整体外形呈竖向箱式结构,包括有集成了生活起居、防卫、训练的中心模块,分别对称的设置在所述中心模块的四个端角用于支撑中心模块的四个结构柱,通过所述四个结构柱的支撑设置在所述中心模块顶端的屋顶模块,通过所述四个结构柱的支撑设置在所述中心模块外周用于居住的外围模块,上下贯穿的设置在所述中心模块和屋顶模块中心的核心筒模块,固定设置在所述中心模块底部的水处理模块,一端连接在所述中心模块的出入门处的伸缩扶梯,所述的中心模块和外围模块之间还设置有能够连通二层中心模块和三层中心模块并同时能够使外围模块与中心模块固定连接的楼梯模块。
所述的中心模块包括有用于设置设备室和操控室的底层中心模块、用于设置理论教育室、厨房、餐厅的二层中心模块和用于设置体能训练和机械操作空间及雷达检测和电脑操作空间的三层中心模块,所述的底层中心模块、二层中心模块和三层中心模块的结构是在未组建的运输状态时为由外至内依次套装、在组建成构筑物状态时由下至上依次固定设置在所述结构柱上的抽拉套筒式结构。
所述的底层中心模块、二层中心模块和三层中心模块均为上端开口的矩形盒状结构,所述的矩形盒状结构的中心开有能够贯穿核心筒模块的核心筒井口。
所述的屋顶模块的中心开有与形成在底层中心模块、二层中心模块和三层中心模块中心的核心筒井口相对应的能够贯穿所述核心筒模块的顶层核心筒井口,所述屋顶模块的四周设置有太阳能光伏板,所述屋顶模块的四个端角且位于所述太阳能光伏板内侧分别设置有屋顶雨水落孔,所述的顶层核心筒井口的周边与所述设置在四个端角的屋顶雨水落孔之间形成有相连通的屋顶排水槽。
所述的用于居住的外围模块包括有:通过所述的四个结构柱分别设置在二层中心模块外周边的四个结构完全相同的居住模块,通过所述的四个结构柱分别设置在二层中心模块外侧四个端角的连通模块,所述的每一个连通模块与相邻的两个居住模块是通过连接件固定连接,所述的每一个居住模块的顶端都设置有一个与相对应的三层中心模块的侧面相连的侧高窗。
所述的每一个居住模块内设置有一个能够连通二层中心模块和三层中心模块的楼梯模块,所述的楼梯模块分别通过连接件与所述的二层中心模块和居住模块固定连接。
所述的楼梯模块的内部设置有储物格。
所述的外围模块、以及构成中心模块的三层中心模块和二层中心模块的外周面上分别设置有瞭望窗。
所述的四个结构柱的结构完全相同,均包括有:柱体,设置在所述柱体下部内侧的用于支撑底层中心模块的底层中心模块支撑卡台,成直角设置在所述柱体的两个侧边上且位于所述底层中心模块支撑卡槽上方的用于支撑二层中心模块的两个二层中心模块支撑卡槽,设置在所述柱体外侧且位于所述二层中心模块支撑卡槽上方的用于支撑外围模块中的连通模块的外围模块支撑卡台,成直角形成在所述柱体的两个侧边上且位于所述外围模块支撑卡台上方的用于支撑三层中心模块的上层中心模块支撑卡台,成直角形成在所述柱体的两个侧边上且位于所述上层中心模块支撑卡台上方的用于支撑屋顶模块的屋顶模块支撑台,所述柱体的顶端形成的能够嵌入到屋顶模块内的屋顶安装榫头。
所述的核心筒模块包括有上下贯穿所述中心模块的核心筒井口和屋顶模块的顶层核心筒井口的筒体,设置在所述筒体内侧面上的用于连通底层中心模块与屋顶模块的人工爬梯,上下贯穿的形成在所述筒体内的设备井,设置在所述设备井位于所述人工爬梯一侧的外侧用于连通底层中心模块、二层中心模块和三层中心模块的升降平台,所述设备井内分别设置有用于向构筑物内提供电源的发电机组,与构筑物的各模块相连通的水循环利用系统,与构筑物内厨房相连通的厨房排烟管道,以及用于对构筑物的各模块进行热交换的空调设备机组,所述的厨房排烟管道的出风口设置在所述筒体的顶端,所述设备井上对应所述二层中心模块和三层中心模块的位置分别设置有空调出风口。
本发明的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,通过对构件的模块化设计和预制化,既方便船只运输,又使之达到热带岛礁构筑物快速搭建的效果;通过对构筑物整个内外系统的集成以达到人居构筑物环境的空间舒适性和使用效率的提高,减少了材料和能源的浪费;通过蓄水净水系统、光伏太阳能等方式的利用,增加构筑物的可持续性及待备时间的延长。
附图说明
图1是本发明整体结构正立面示意图;
图2是本发明整体结构轴测示意图;
图3是本发明整体结构纵剖面示意图;
图4是本发明的中心模块收拢在一起的结构示意图;
图5是图4的俯视图;
图6是本发明的屋顶模块结构示意图;
图7是本发明的外围模块结构示意图;
图8是本发明的楼梯模块结构示意图;
图9是本发明的结构柱结构示意图;
图10是本发明的核心筒模块正面结构示意图;
图11是本发明的核心筒模块立体结构示意图;
图12是本发明的核心筒模块内部结构示意图;
图13是本发明的中心模块与结构柱搭建示意图;
图14是本发明的中心模块的二层中心模块搭建示意图;
图15是本发明的中心模块三层向上抽拉可变示意图;
图16是本发明的中心模块三层向外抽拉可变示意图;
图17是本发明中心模块三层外墙向外抽拉可变顶视示意图;
图18是本发明的楼梯模块安装位置示意图;
图19是本发明的楼梯模块搭建示意图;
图20是本发明中居住模块搭建示意图;
图21是本发明的连通模块搭建示意图;
图22是本发明的外围模块侧高窗搭建示意图;
图23是本发明中屋顶模块搭建示意图;
图24是本发明中居住模块的结构示意图;
图25是本发明中连通模块的结构示意图;
图26是本发明中侧高窗的结构示意图。
图中
1:屋顶模块 2:中心模块
3:外围模块 4:结构柱
5:水处理装置 6:核心筒模块
7:伸缩扶梯 11:屋顶核心筒井口
12:太阳能光伏板 13:屋顶雨水落孔
14:屋顶排水槽 21:底层中心模块
211:底层中心模块入门 22:二层中心模块
23:三层中心模块 231:瞭望窗
24:核心筒井口 31:居住模块
311:预制双层床 312:滑动门
32:连通模块 33:侧高窗
34:楼梯模块 35:储物格
36:瞭望窗 41:柱体
42:底层中心模块支撑卡台 43:二层中心模块支撑卡台
44:外围模块支撑卡台 45:三层中心模块支撑卡台
46:屋顶模块支撑台 47:屋顶安装榫头
61:空调设备机组 62:空调出风口
63:人工爬梯 64:筒体
65:升降平台 66:设备井
67:发电机组 68:水循环利用系统
69:厨房排烟管道 610:出风口
611:爬梯舱门
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物做出详细说明。
如图1、图2、图3所示,本发明的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,是整体外形呈竖向的箱式结构,包括有集成了生活起居、防卫、教育的中心模块2,分别对称的设置在所述中心模块2的四个端角用于支撑中心模块2的四个结构柱4,通过所述四个结构柱4的支撑设置在所述中心模块2顶端的屋顶模块1,通过所述四个结构柱4的支撑设置在所述中心模块2外周用于居住的外围模块3,上下贯穿的设置在所述中心模块2和屋顶模块1中心的核心筒模块6,固定设置在所述中心模块2底部的水处理模块5,一端连接在所述中心模块2的出入门处的伸缩扶梯7。所述的中心模块2和外围模块3之间还设置有能够连通二层中心模块22和三层中心模块23并同时能够使外围模块3与中心模块2固定连接的楼梯模块34。构筑物空间组合采用了中部竖向层叠、外围错层相结合的方式,加强各空间人员的一体化响应能力。
如图1、图2、图3、图4、图5所示,所述的中心模块2包括有用于设置储藏室、设备室、浴卫室的底层中心模块21、用于设置厨房、餐厅、起居室、学习室的二层中心模块22和用于设置瞭望室、仪器操作控制室、体能训练室的三层中心模块23,所述的底层中心模块21、二层中心模块22和三层中心模块23的结构是在未组建的运输状态时为由外至内依次套装、在组建构筑物状态时由下至上逐层拉升依次固定设置在所述结构柱4上的抽拉套筒式结构。中心模块层套式放置,方便运输;建造时逐层抽拉抬升,形成三层围护结构和地板。
如图4、图5所示,所述的底层中心模块21、二层中心模块22和三层中心模块23均为上端开口的矩形盒状结构,所述的矩形盒状结构的中心开有能够贯穿核心筒模块6的核心筒井口24。
在底层中心模块21的地板的外部端面设置有轨道,所述的水处理模块5是通过所述的轨道或轨道槽安装在所述底层中心模块21的下端。所述的水处理模块5包括有具有净污分离、集水储水和淡化海水功能的装置及水泵。
如图2、图6所示,所述的屋顶模块1的中心开有与形成在底层中心模块21、二层中心模块22和三层中心模块23中心的核心筒井口24相对应的能够贯穿所述核心筒模块6的顶层核心筒井口11,所述屋顶模块1的四周设置有太阳能光伏板12,所述屋顶模块1的四个端角且位于所述太阳能光伏板12内侧分别设置有屋顶雨水落孔13,所述屋顶雨水落孔13与核心筒模块6内的水循环利用系统68相连通。所述的顶层核心筒井口11的周边与所述设置在四个端角的屋顶雨水落孔13之间形成有相连通的屋顶排水槽14。
如图2、图7、图24、图25、图26所示,所述的用于寝居的外围模块3包括有:通过所述的四个结构柱4分别设置在二层中心模块22外周边的四个结构完全相同的居住模块31,通过所述的四个结构柱4分别设置在二层中心模块22外侧四个端角的连通模块32,所述的每一个连通模块32与相邻的两个居住模块31是通过连接件固定连接,所述的每一个居住模块31的顶端都设置有一个与相对应的三层中心模块23的侧面相连的侧高窗33。所述的外围模块3的顶面可以用于进行绿化。
如图3、图8所示,所述的每一个居住模块31内设置有能够连通二层中心模块22和三层中心模块23的楼梯模块34,所述的楼梯模块34分别通过连接件与所述的二层中心模块22和居住模块31固定连接。所述楼梯模块34的结构是其两边为上行楼梯,中间是向下行楼梯。
如图3所示,所述的楼梯模块34的内部设置有储物格35。所述的外围模块3以及构成中心模块2的三层中心模块23的外周面上分别设置有瞭望窗36、231。
构筑物形成三层叠放加一层错层的室内空间,通过核心筒模块6内升降平台65与人工爬梯63完成垂直方向的流线,其二层空间、三层空间与错层空间的关系通过楼梯模块34完成室内空间的流动。同时其室内预制化家具的可变性设计可完成室内空间的多功能利用。
所述的四个结构柱4的结构完全相同,其柱体结合了4个卡台位置,用以与中心模块的不同楼板间的搭建结合。如图9、图13、图14所示,均包括有:柱体41,形成在所述柱体41下部内侧的用于支撑底层中心模块21的底层中心模块支撑卡台42,成直角形成在所述柱体41的两个侧边上且位于所述底层中心模块支撑卡台42上方的用于支撑二层中心模块22的两个二层中心模块支撑卡台43,形成在所述柱体41外侧且位于所述二层中心模块支撑卡台43上方的用于支撑外围模块3中的连通模块32的外围模块支撑卡台44,成直角形成在所述柱体41的两个侧边上且位于所述外围模块支撑卡台44上方的用于支撑三层中心模块23的上层中心模块支撑卡台45,成直角形成在所述柱体41的两个侧边上且位于所述上层中心模块支撑卡台45上方的用于支撑屋顶模块1的屋顶模块支撑台46,所述柱体41的顶端形成的能够嵌入到屋顶模块1内的屋顶安装榫头47,所述的上层中心模块支撑卡台45和二层中心模块支撑卡槽43设置方向相同。
如图3、图10、图11、图12所示,所述的核心筒模块6包括有上下贯穿所述中心模块2的核心筒井口24和屋顶模块1的顶层核心筒井口11的筒体64,设置在所述筒体64内侧面上的用于连通底层中心模块21与屋顶模块1的人工爬梯63,上下贯穿的形成在所述筒体64内的设备井66,设置在所述设备井66位于所述爬梯63一侧的用于连通底层中心模块21、二层中心模块22和三层中心模块23的升降平台65,所述设备井66内分别设置有用于向构筑物内提供电源的发电机组67,与构筑物的各模块相连通的水循环利用系统68,与构筑物内厨房相连通的厨房排烟管道69,以及用于对构筑物的各模块进行热交换的空调设备机组61,所述的厨房排烟管道69的出风口610设置在所述筒体64的顶端,所述设备井66上对应所述二层中心模块22和三层中心模块23的位置分别设置有空调出风口62。
本发明的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,是通过对预制模块的设计,将构筑物建设所需的构件划分为结构柱、中心模块、屋顶、核心筒、支撑构件、连通模块和居住模块共七个模块构件,利用工程船甲板起吊作业和自升降机完成构筑物形体的快速搭建。其中中心模块采取套筒式方式放置,搭建中通过抽拉组成构筑物一、二、三层的地板与围护结构。核心筒模块集成了空调设备系统、升降机系统、通风管道系统、水管道系统、发电机系统及人工爬梯。构筑物的空间设计采用三层叠层和一层错层的方式以提高交通利用效率,一些生活功能空间通过室内构件的可变性设计可以完成多功能使用以提高空间使用效率。
本发明的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物的组装过程如图13-图23所示:
在热带海域暗礁上利用施工作业船只完成所述的结构柱4的基础,用以固定放置四根所述的结构柱4,利用施工作业船只,将所述的由外向内以套筒方式放置状态下的中心模块2吊装放置在所述的结构柱4下部内侧的底层中心模块支撑卡台42上并固定,将所述的核心筒模块6放置在所述的中心模块2的核心筒井口24内并固定;如图14所示,结合施工作业船只拉升所述的套筒式放置状态下的中心模块2中的二层中心模块22和三层中心模块23至所述的结构柱4上的二层中心模块卡台43水平位置,从内向外拉动所述的二层中心模块22四周墙壁至所述的二层中心模块卡台43处并固定;如图15所示,抽拉内嵌在二层中心模块22中的三层中心模块23,使所述的三层中心模块23墙壁顶部与所述的结构柱4的柱身41的顶部高度一致;如图16、17所示,从内向外拉动所述的顶层中心模块23四周墙壁使顶层中心模块23墙壁外侧上部突出部分放置在所述的结构柱4上的上层中心模块支撑卡台45上并固定。如图18、19所示,在所述的二层中心模块22四周墙壁中间空缺位置各放置一个楼梯模块34并固定;如图20所示,在所述的二层中心模块22四周墙壁外侧吊装放置四个居住模块31,每个所述居住模块31底部中间位置与所述楼梯模块34端部相接固定,每个所述居住模块31底部两端与所述结构柱4上的外围模块卡台44相接固定;如图21所示,吊装放置四个所述的连通模块32在所述结构柱3外侧上的外围模块卡台44上并固定,每个所述的连通模块32和与其呈直角关系的两个所述居住模块31高度一致并连接固定;如图22所示,吊装放置四个所述的侧高窗33于所述居住模块31上部中间位置与所述三层模块23四周墙壁外侧并固定。如图23所示,吊装放置所述的屋顶模块1在所述的结构柱4上的屋顶模块支撑台46上并固定,并使结构柱4上的屋顶安装榫头47插入到屋顶模块1内,所述的核心筒模块6顶部穿过所述的屋顶模块1上的所述的核心筒井口11并固定,安装完毕。
Claims (8)
1.一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,构筑物整体外形呈竖向箱式结构,包括有集成了生活起居、防卫、训练的中心模块(2),分别对称的设置在所述中心模块(2)的四个端角用于支撑中心模块(2)的四个结构柱(4),通过所述四个结构柱(4)的支撑设置在所述中心模块(2)顶端的屋顶模块(1),通过所述四个结构柱(4)的支撑设置在所述中心模块(2)外周用于居住的外围模块(3),所述的外围模块(3)是从主体结构的四周向外悬挑而形成的悬挑结构,上下贯穿的设置在所述中心模块(2)和屋顶模块(1)中心的核心筒模块(6),固定设置在所述中心模块(2)底部的水处理模块(5),一端连接在所述中心模块(2)的出入门处的伸缩扶梯(7),所述的中心模块(2)和外围模块(3)之间还设置有能够连通二层中心模块(22)和三层中心模块(23)并同时能够使外围模块(3)与中心模块(2)固定连接的楼梯模块(34),所述的中心模块(2)包括有用于设置设备室和操控室的底层中心模块(21)、用于设置理论教育室、厨房、餐厅的二层中心模块(22)和用于设置体能训练和机械操作空间及雷达检测和电脑操作空间的三层中心模块(23),所述的底层中心模块(21)、二层中心模块(22)和三层中心模块(23)的结构是在未组建的运输状态时为由外至内依次套装、在组建成构筑物状态时由下至上依次固定设置在所述结构柱(4)上的抽拉套筒式结构,所述的屋顶模块(1)的中心开有与形成在底层中心模块(21)、二层中心模块(22)和三层中心模块(23)中心的核心筒井口(24)相对应的能够贯穿所述核心筒模块(6)的顶层核心筒井口(11),所述屋顶模块(1)的四周设置有太阳能光伏板(12),所述屋顶模块(1)的四个端角且位于所述太阳能光伏板(12)内侧分别设置有屋顶雨水落孔(13),所述的顶层核心筒井口(11)的周边与所述设置在四个端角的屋顶雨水落孔(13)之间形成有相连通的屋顶排水槽(14)。
2.根据权利要求1所述的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,所述的底层中心模块(21)、二层中心模块(22)和三层中心模块(23)均为上端开口的矩形盒状结构,所述的矩形盒状结构的中心开有能够贯穿核心筒模块(6)的核心筒井口(24)。
3.根据权利要求1所述的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,所述的用于居住的外围模块(3)包括有:通过所述的四个结构柱(4)分别设置在二层中心模块(22)外周边的四个结构完全相同的居住模块(31),通过所述的四个结构柱(4)分别设置在二层中心模块(22)外侧四个端角的连通模块(32),每一个连通模块(32)与相邻的两个居住模块(31)是通过连接件固定连接,每一个居住模块(31)的顶端都设置有一个与相对应的三层中心模块(23)的侧面相连的侧高窗(33)。
4.根据权利要求3所述的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,所述的每一个居住模块(31)内设置有一个能够连通二层中心模块(22)和三层中心模块(23)的楼梯模块(34),所述的楼梯模块(34)分别通过连接件与所述的二层中心模块(22)和居住模块(31)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,所述的楼梯模块(34)的内部设置有储物格(35)。
6.根据权利要求1所述的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,所述的外围模块(3)、以及构成中心模块(2)的三层中心模块(23)和二层中心模块(22)的外周面上分别设置有瞭望窗(36、231)。
7.根据权利要求1所述的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,所述的四个结构柱(4)的结构完全相同,均包括有:柱体(41),设置在所述柱体(41)下部内侧的用于支撑底层中心模块(21)的底层中心模块支撑卡台(42),成直角设置在所述柱体(41)的两个侧边上且位于所述底层中心模块支撑卡台(42)上方的用于支撑二层中心模块(22)的两个二层中心模块支撑卡槽(43),设置在所述柱体(41)外侧且位于所述二层中心模块支撑卡槽(43)上方的用于支撑外围模块(3)中的连通模块(32)的外围模块支撑卡台(44),成直角形成在所述柱体(41)的两个侧边上且位于所述外围模块支撑卡台(44)上方的用于支撑三层中心模块(23)的上层中心模块支撑卡台(45),成直角形成在所述柱体(41)的两个侧边上且位于所述上层中心模块支撑卡台(45)上方的用于支撑屋顶模块(1)的屋顶模块支撑台(46),所述柱体(41)的顶端形成的能够嵌入到屋顶模块(1)内的屋顶安装榫头(47)。
8.根据权利要求1所述的一种悬架式可卸装组合的热带岛礁人居构筑物,其特征在于,所述的核心筒模块(6)包括有上下贯穿所述中心模块(2)的核心筒井口(24)和屋顶模块(1)的顶层核心筒井口(11)的筒体(64),设置在所述筒体(64)内侧面上的用于连通底层中心模块(21)与屋顶模块(1)的人工爬梯(63),上下贯穿的形成在所述筒体(64)内的设备井(66),设置在所述设备井(66)位于所述人工爬梯(63)一侧的外侧用于连通底层中心模块(21)、二层中心模块(22)和三层中心模块(23)的升降平台(65),所述设备井(66)内分别设置有用于向构筑物内提供电源的发电机组(67),与构筑物的各模块相连通的水循环利用系统(68),与构筑物内厨房相连通的厨房排烟管道(69),以及用于对构筑物的各模块进行热交换的空调设备机组(61),所述的厨房排烟管道(69)的出风口(610)设置在所述筒体(64)的顶端,所述设备井(66)上对应所述二层中心模块(22)和三层中心模块(23)的位置分别设置有空调出风口(62)。
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