CN108518022A - 一种装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构 - Google Patents

一种装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装配式异形柱‑格构式桁架梁节点的连接结构。上、下装配式异形柱与柱座通过螺栓连接，桁架梁与装配式异形柱通过螺栓连接；所述的柱座、装配式异形柱和桁架梁均为工厂焊接预制；所述装配式异形柱包括十字形、T字形或L形异形柱；所述柱座包括中柱、边柱或角柱柱座。本发明实现了装配式异形柱与桁架梁之间通过高强螺栓连接；具有施工速度快、对环境污染小、施工质量易控制等天然优势；通过设计连接柱座，改善了节点处的受力情况，增加了节点处的整体刚度；设计带有螺栓孔的梁端封板，通过梁端封板与异形柱、柱座相连增加了三者之间的约束作用。

Description

一种装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构
技术领域
本发明涉及一种装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，属于结构工程技术领域。
背景技术
新型的装配化建筑在发达国家已经成为一种大众化的产品。随着建筑材料的发展和施工技术的进步，层装配化建筑物有着十分广阔的应用前景。然而目前我国建筑的层装配化进程远远滞后于发达国家。因此我国急需扩大层装配化建筑的规模。
我国目前年钢产量位居世界第一位，然而在我国建筑中钢结构建筑的占有率远远低于发达国家，为解决这种钢产量严重过剩与钢结构建筑不足之间的矛盾，需要大力发展钢结构建筑的施工技术，提供合理的钢结构建筑的施工方案，在满足建筑的正常使用功能的基础上充分发挥钢结构的各项优点。
在目前的钢结构装配化建筑中，柱体采用异形柱形式有着使室内实际使用面积加大、室内观感良好、布置灵活和自重轻等优势。但在层间装配中异形柱与梁的连接中并没有有效的连接方案。因此设计一种新型的柱座形式，将梁、和柱通过柱座连接到一起可以有效解决这一问题。
在层装配化的施工过程中，建筑物的各项构件均根据设计图纸在工厂加工预制，施工过程和施工质量都易控制；加工完成的构件运送至施工现场进行螺栓快速连接，所用的螺栓均为高强度螺栓，相对于传统的现场施工方案，层装配化建筑具有施工速度快、对环境污染小、施工质量易控制等天然优势。
发明内容
本发明旨在提供一种装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，是一种桁架梁与装配式异形柱的连接方案，实现了异形柱与格构式桁架梁的连接在层间装配中的应用，属于结构工程技术领域。
本发明提供了一种装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，上、下装配式异形柱与柱座通过螺栓连接，桁架梁与装配式异形柱通过螺栓连接；所述的柱座、装配式异形柱和桁架梁均为工厂焊接预制；
所述装配式异形柱包括十字形、T字形或L形异形柱；
所述柱座包括中柱、边柱或角柱柱座。
提供一种节点为中柱节点的方案，上、下装配式十字形异形柱与中柱柱座通过螺栓连接，桁架梁与中柱柱座和装配式十字形异形柱通过螺栓连接。
上述方案中，所述中柱柱座外观为正八棱柱结构，其中心为方钢管柱，方钢管柱上下分别连接第一法兰板和第二法兰板，方钢管柱外侧四个面中心分别焊接四块横向加劲板，每块横向加劲板外侧分别设有竖向矩形连接板，每块横向加劲板左右两侧分别设有横向矩形连接板；
所述十字形异形柱包括六块板，主体为两块板垂直交叉组成十字形柱身，在十字形柱身外侧分别垂直焊有四块外接竖板柱翼缘板，十字形柱身通过加劲角钢与外接竖板柱翼缘板固定连接，在十字形柱身上端或下端焊接第三法兰板。第三法兰板与第一、第二法兰板的结构相同；第一、第二法兰板分别与第三法兰板螺栓连接；
所述桁架梁的结构：所述的桁架梁由桁架梁槽钢、桁架梁斜腹角钢、梁端封板、封板-槽钢三角形加劲板、封板-槽钢矩形加劲板和加劲-封板三角形加劲板组成；两个桁架梁槽钢槽口相对通过多个桁架梁斜腹角钢焊接连接，角钢与槽钢的焊接位置均在槽钢内侧，连接角度分别为45°和135°；梁端封板与桁架梁槽钢通过焊接连接；在桁架梁槽钢上下外侧与梁端封板连接处分别焊接竖向三角形加劲板；在架梁槽钢内与梁端封板连接处焊接竖向矩形加劲板；在竖向矩形加劲板与梁端封板连接处焊接加劲-封板三角形加劲板。梁端封板在中心区域和两端开螺栓孔。
进一步地，所述第一法兰板和第二法兰板分别为八边形，在其中的四条边上均匀设有螺栓孔，所述柱座连接板中部均匀设有螺栓孔；横向加劲板可以提高竖向连接板的侧向刚度，防止其发生失稳破坏；桁架梁中的梁上下弦与第三法兰板下边缘对齐，以缓解柱座与第三法兰板连接处应力集中。
所述加劲角钢由两块角钢连接而成，在角钢的每个面上均设有螺栓孔，在十字形柱身和外接竖板的对应位置设有螺栓孔；
所述桁架梁的一端焊接带有螺栓孔的梁端封板，与中柱柱座外侧的柱座连接板通过螺栓连接，与十字形异形柱的一侧带有螺栓孔的外接竖板及加劲角钢通过螺栓连接。
提供一种节点为边柱节点的方案，上、下装配式T形异形柱与边柱柱座通过螺栓连接，桁架梁与边柱柱座和装配式T字形异形柱通过螺栓连接。
上述方案中，所述的边柱柱座外观为八棱柱结构，其中心为方钢管柱，方钢管柱上下分别焊接第四法兰板和第五法兰板，方钢管柱外侧四个面中心分别焊接四块竖向连接板，其中三块横向连接板外侧分别焊有柱座连接板，且这三块竖向连接板左右两侧分别焊有横向加劲板；外侧未连接柱座连接板的竖向连接板比其他三块竖向连接板尺寸小；
所述T形异形柱包括五块板，中部由两块板垂直组成T形柱身，在T形柱身外侧垂直焊有三块外接竖板柱翼缘板，T形柱身通过加劲角钢与外接竖板柱翼缘板固定连接，在T形柱身的上端或下端焊接第六法兰板；第六法兰板与第四、第五法兰板的结构相同；第四、第五法兰板分别与第六法兰板通过螺栓连接。
进一步地，所述第四法兰板和第五法兰板的结构相同，为不规则八边形，在其中四条边上分别设有螺栓孔，所述竖向矩形连接板中部均匀设有螺栓孔；横向加劲板可以提高竖向连接板的侧向刚度，防止其发生失稳破坏；桁架梁中的梁上下弦与第六法兰板下边缘对齐，以缓解柱座与第六法兰板连接处应力集中。
T形异形柱的三端均焊有柱翼缘板，在T形柱身的根部和顶部三块翼缘板和三块腹板均开有螺栓孔；加劲角钢的两侧钢板均开螺栓孔，开孔位置与T形柱身翼缘板处螺栓孔和腹板处螺栓孔对齐。
提供一种节点为角柱节点的方案，上、下装配式L形异形柱与角柱柱座通过螺栓连接，桁架梁与角柱柱座和装配式L形异形柱通过螺栓连接。
上述方案中，所述角柱柱座外观为七棱柱结构，其中心为方钢管柱，方钢管柱上下分别焊接第七法兰板和第八法兰板，方钢管柱外侧四个面中心分别焊接四块竖向连接板，其中两块竖向连接板外侧分别焊有柱座连接板，且这两块竖向连接板左右两侧分别焊有横向加劲板；外侧未连接柱座连接板的竖向连接板比其他两块竖向连接板尺寸小；
所述L形异形柱包括四块板，中部由两块相同的板垂直组成L形柱身，在L形柱身外侧垂直焊有两块外接竖板柱翼缘板，L形柱身通过加劲角钢与外接竖板柱翼缘板固定连接，在L形柱身上端或下端焊有第九法兰板；第九法兰板与第七、第八法兰板的结构相同；第七、第八法兰板分别与第九法兰板螺栓连接。
进一步地，所述第七法兰板和第八法兰板为不规则七边形，在其上分别均匀设有四组螺栓孔，所述竖向矩形连接板中部均匀设有螺栓孔；横向加劲板可以提高竖向连接板的侧向刚度，防止其发生失稳破坏；桁架梁中的梁上下弦与第九法兰板下边缘对齐，以缓解柱座与第九法兰板连接处应力集中。
L形异形柱的两端均焊有柱翼缘板，在L形柱身的根部和顶部两块翼缘板和两块腹板均开有螺栓孔；加劲角钢的两侧钢板均开螺栓孔，开孔位置与L形柱身翼缘板处螺栓孔和腹板处螺栓孔对齐。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种新型的装配式异形柱与桁架梁节点的连接方式，实现了装配式异形柱与桁架梁之间通过高强螺栓连接；所述的柱座、装配式异形柱和桁架梁均为工厂焊接预制，运送至施工现场用高强螺栓进行拼接；相对于传统的现场施工方案，本发明提供的连接方式具有施工速度快、对环境污染小、施工质量易控制等天然优势；通过设计连接柱座，改善了节点处的受力情况，增加了节点处的整体刚度；设计带有螺栓孔的梁端封板，通过梁端封板与异形柱、柱座相连增加了三者之间的约束作用。
附图说明
图1是本发明中柱节点的整体轴测图；
图2是本发明中柱节点的组装轴测图；
图3是本发明中柱节点的柱座整体轴测图；
图4是本发明中柱节点的柱座组装轴测图；
图5是本发明桁架梁整体轴测图；
图6是本发明桁架梁组装轴测图；
图7是本发明中柱节点的装配式异形柱整体轴测图；
图8是本发明中柱节点的装配式异形柱组装轴测图；
图9是本发明边柱节点的整体轴测图；
图10是本发明边柱节点的组装轴测图；
图11是本发明边柱节点的柱座整体轴测图；
图12是本发明边柱节点的柱座组装轴测图；
图13是本发明边柱节点的装配式异形柱整体轴测图；
图14是本发明边柱节点的装配式异形柱组装轴测图；
图15是本发明角柱节点的整体轴测图；
图16是本发明角柱节点的组装轴测图；
图17是本发明角柱节点的柱座整体轴测图；
图18是本发明角柱节点的柱座组装轴测图；
图19是本发明角柱节点的装配式异形柱整体轴测图；
图20是本发明角柱节点的装配式异形柱组装轴测图。
图中：A-中柱柱座，B-桁架梁，C-十字形异形柱，D-边柱柱座，E-T形异形柱，F-角柱柱座，G-L形异形柱；1-方钢管柱，2-第一法兰板，3-第二法兰板，4-横向加劲板，5-柱座连接板，6-竖向连接板，7-十字形柱身，8-加劲角钢，9-第三法兰板，10-桁架梁槽钢，11-封板-槽钢矩形加劲板，12-封板-槽钢三角形加劲板，13-桁架梁斜腹角钢，14-加劲-封板三角形加劲板，15-梁端封板，16-短边连接板，17-第四法兰板，18-第五法兰板，19-第七法兰板，20-第八法兰板，21-T形柱身，22-第六法兰板，23-L形柱身，24-第九法兰板。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例：
上下装配式异形柱与柱座螺栓连接，桁架梁与柱座和装配式异形柱螺栓连接。柱座、装配式异形柱和桁架梁均通过工厂焊接预制，运送到施工现场通过螺栓进行连接。
对于中柱节点，上下装配式十字形异形柱（C）与中柱柱座（A）螺栓连接，桁架梁（B）与中柱柱座（A）和装配式十字形异形柱（C）螺栓连接。
对于中柱节点，柱座（A）组成方式如下：方钢管柱（1）上下分别与第一法兰板（2）第二法兰板（3）焊接；将1块横向加劲板（4）分别与方钢管（1）的一侧和第一法兰板（2）第二法兰板（3）焊接；将1块带有螺栓孔的柱座连接板（5）与1块横向加劲板（4）和第一法兰板（2）第二法兰板（3）焊接；将4块竖向连接板（6）与方钢管（1）、横向加劲板（4）和带有螺栓孔的柱座连接板（5）焊接；其中第一法兰板（2）、第二法兰板（3）为八边形，在四个方向开螺栓孔；带有螺栓孔的柱座连接板（5）在矩形中心区域开螺栓孔。方钢管的其他三侧均由以上方法连接，最终形成上下可以与装配式十字形柱（C）螺栓连接、水平四个方向能与桁架梁（B）螺栓连接的柱座形式。横向加劲板可以提高竖向连接板的侧向刚度，防止其发生失稳破坏。
对于中柱节点，装配式十字形异形柱（C）由十字形柱身（7）底部或顶部和第三法兰板（9）焊接，并在其柱身端板与法兰板连接处与加劲角钢（8）螺栓连接。十字形柱的四端均焊有柱翼缘板，在柱的根部和顶部四块翼缘板和四块腹板均开有螺栓孔；加劲角钢的两侧钢板均开螺栓孔，开孔位置与十字形异形柱（7）翼缘板处螺栓孔和腹板处螺栓孔对齐。所述的第三法兰板（9）与第一法兰板（2）形式相同。
桁架梁（B）由桁架梁槽钢(10)、桁架梁斜腹角钢（13）、梁端封板（15）、封板-槽钢三角形加劲板（12）、封板-槽钢矩形加劲板（11）和加劲-封板三角形加劲板（14）组成；两个桁架梁槽钢（10）槽口相对通过多个桁架梁斜腹角钢（13）焊接连接，角钢与槽钢的焊接位置均在槽钢内侧，连接角度分别为45°和135°；梁端封板（15）与桁架梁槽钢(10)通过焊接连接；在桁架梁槽钢（10）上下外侧与梁端封板（15）连接处分别焊接竖向三角形加劲板（12）；在架梁槽钢（10）内与梁端封板（15）连接处焊接竖向矩形加劲板（11）；在竖向矩形加劲板（11）与梁端封板（15）连接处焊接加劲-封板三角形加劲板（14）。梁端封板（15）在中心区域和两端开螺栓孔。桁架梁中的梁上下弦与第三法兰板下边缘对齐，以缓解柱座与第三法兰板处应力集中。
对于边柱节点，上下装配式T形异形柱（E）与边柱柱座（D）螺栓连接，桁架梁（B）与边柱柱座（D）和装配式T字形异形柱（E）螺栓连接。
对于边柱节点，边柱柱座（D）组成方式如下：方钢管柱（1）上下分别与第四法兰板（17）第五法兰板（18）焊接，将横向加劲板（4）与方钢管（1）的一侧和第四法兰板（17）、第五法兰板（18）焊接，将带有螺栓孔的柱座连接板（5）与横向加劲板（4）和第四法兰板（17）第五法兰板（18）焊接，将4块竖向连接板（6）与方钢管（1）、横向加劲板（4）和带有螺栓孔的柱座连接板（5）焊接。其中上下第四法兰板（17）、第五法兰板（18）为八边形，由第一法兰板（2）、第二法兰板（3）切去一边，并在四个方向开螺栓孔；带有螺栓孔的柱座连接板（5）在矩形中心区域开螺栓孔。方钢管的水平其他两侧均由以上方法连接，在方钢管最后未焊接的水平一侧与第四法兰板（17）和第五法兰板（18）焊接短边连接板（16），最终形成上下可以与装配式T字形柱（E）螺栓连接，水平三方向与桁架梁（B）螺栓连接的柱座形式。
对于边柱节点，装配式T形异形柱（C）由T形柱身（21）底部或顶部和第六法兰板（22）焊接，并在其柱身翼缘与第六法兰板（22）连接处与加劲角钢（8）螺栓连接。T形柱的三端均焊有柱翼缘板，在柱的根部和顶部三块翼缘板和三块腹板均开有螺栓孔；加劲角钢的两侧钢板均开螺栓孔，开孔位置与十字形异形柱（7）翼缘板处螺栓孔和腹板处螺栓孔对齐。第六法兰板（22）与第四法兰板（17）形式相同。
对于角柱节点，上下装配式L形异形柱（G）与角柱柱座（F）螺栓连接，桁架梁（B）与角柱柱座（F）和装配式L形异形柱（G）螺栓连接。
对于角柱节点，角柱柱座（F）组成方式如下：方钢管柱（1）上下分别与第七法兰板（19）、第八法兰板（20）焊接，将横向加劲板（4）与方钢管（1）的一侧和第七法兰板（19）、第八法兰板（20）焊接，将带有螺栓孔的柱座连接板（5）与横向加劲板（4）和第七法兰板（19）、第八法兰板（20）焊接，将4块竖向连接板（6）与方钢管（1）、横向加劲板（4）和带有螺栓孔的柱座连接板（5）焊接。其中第七法兰板（19）、第八法兰板（20）为七边形，由第一法兰板（2）、第二法兰板（3）切去相邻两边，并在四个方向开螺栓孔；带有螺栓孔的柱座连接板（5）在矩形中心区域开螺栓孔。方钢管焊接的水平相邻侧由以上方法连接，在方钢管另外未焊接的水平两侧分别与第七法兰板（19）和第八法兰板（20）焊接短边连接板（16），最终形成上下可以与装配式L字形柱（G）螺栓连接，水平相邻两个方向与桁架梁（B）螺栓连接的柱座形式。
对于角柱节点，装配式L形异形柱（G）由L形柱身（23）底部或顶部和第九法兰板（24）焊接，并在其柱身翼缘与第九法兰板（24）连接处与加劲角钢（8）螺栓连接。L形柱的两端均焊有柱翼缘板，在柱的根部和顶部两块翼缘板和两块腹板均开有螺栓孔；加劲角钢的两侧钢板均开螺栓孔，开孔位置与L形异形柱（7）翼缘板处螺栓孔和腹板处螺栓孔对齐。第九法兰板（24）与第七法兰板（19）形式相同。
柱座中的柱座连接板（5）的螺栓孔开孔位置、数量和大小与桁架梁（B）中的梁端封板（15）的中心开孔一致；装配式异形柱中柱翼缘开孔位置和大小与桁架梁（B）中的梁端封板（15）的梁端开孔一致。柱座中上下法兰板的开孔位置、数量和大小与装配式异形柱中的法兰板开孔一致。桁架梁（B）中的梁上下弦与上下装配式异形柱法兰板下边缘对齐，以缓解柱座与装配式异形柱连接处的法兰板处应力集中。

Claims (10)

1.一种装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：上、下装配式异形柱与柱座通过螺栓连接，桁架梁与装配式异形柱通过螺栓连接；所述的柱座、装配式异形柱和桁架梁均为工厂焊接预制；
所述装配式异形柱包括十字形、T字形或L形异形柱；
所述柱座包括中柱、边柱或角柱柱座。
2.根据权利要求1所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：节点为中柱节点时，上、下装配式十字形异形柱（C）与中柱柱座（A）通过螺栓连接，桁架梁（B）与中柱柱座（A）和装配式十字形异形柱（C）通过螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：所述中柱柱座外观为正八棱柱结构，其中心为方钢管柱，方钢管柱上下分别焊接第一法兰板和第二法兰板，方钢管柱外侧四个面中心分别焊接四块竖向连接板，每块竖向连接板外侧分别焊有柱座连接板，每块竖向连接板左右两侧分别焊有横向矩形加劲板；
所述十字形异形柱包括六块板，主体为两块板垂直交叉组成十字形柱身，在十字形柱身外侧分别垂直焊有四块外接竖板柱翼缘板，十字形柱身通过加劲角钢与外接竖板柱翼缘板通过螺栓连接，在十字形柱身上端或下端焊接第三法兰板；
第三法兰板与第一、第二法兰板的结构相同；第一、第二法兰板分别与第三法兰板通过螺栓连接；
所述桁架梁的梁端封板在中心区域和两端开螺栓孔。
4.根据权利要求3所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：所述第一法兰板和第二法兰板分别为八边形，在其中的四条边上均匀设有螺栓孔，所述柱座连接板中部均匀设有螺栓孔；桁架梁中的梁上下弦与第三法兰板下边缘对齐；
所述加劲角钢由两块角钢连接而成，在角钢的每个面上均设有螺栓孔，在十字形柱身和外接竖板柱翼缘板的对应位置设有螺栓孔；
所述桁架梁的一端焊接带有螺栓孔的梁端封板，与中柱柱座外侧的柱座连接板通过螺栓连接，与十字形异形柱的一侧带有螺栓孔的外接竖板及加劲角钢螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：节点为边柱节点时，上、下装配式T形异形柱（E）与边柱柱座（D）通过螺栓连接，桁架梁（B）与边柱柱座（D）和装配式T字形异形柱（E）通过螺栓连接。
6.根据权利要求5所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：所述的边柱柱座（D）外观为八棱柱结构，其中心为方钢管柱，方钢管柱上下分别焊接第四法兰板和第五法兰板，方钢管柱外侧四个面中心分别焊接四块竖向连接板，其中三块竖向连接板外侧分别焊有柱座连接板，且这三块竖向连接板左右两侧分别焊有横向加劲板；外侧未连接柱座连接板的竖向连接板比其他三块竖向连接板尺寸小；
所述T形异形柱包括五块板，中部由两块板垂直组成T形柱身，在T形柱身外侧垂直焊有三块外接竖板柱翼缘板，T形柱身通过加劲角钢与外接竖板柱翼缘板固定连接，在T形柱身的上端或下端焊接第六法兰板；第六法兰板与第四、第五法兰板的结构相同；第四、第五法兰板分别与第六法兰板螺栓连接。
7.根据权利要求6所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：所述第四法兰板和第五法兰板的结构相同，为不规则八边形，在其中四条边上分别设有螺栓孔，所述柱座连接板中部均匀设有螺栓孔；桁架梁中的梁上下弦与第六法兰板下边缘对齐；
T形异形柱的三端均焊有柱翼缘板，在T形柱身的根部和顶部三块翼缘板和三块腹板均开有螺栓孔；加劲角钢的两侧钢板均开螺栓孔，开孔位置与T形柱身翼缘板处螺栓孔和腹板处螺栓孔对齐。
8.根据权利要求1所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：节点为角柱节点时，上、下装配式L形异形柱（G）与角柱柱座（F）通过螺栓连接，桁架梁（B）与角柱柱座（F）和装配式L形异形柱（G）通过螺栓连接。
9.根据权利要求8所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：所述角柱柱座外观为七棱柱结构，其中心为方钢管柱，方钢管柱上下分别焊接第七法兰板和第八法兰板，方钢管柱外侧四个面中心分别焊接四块竖向连接板，其中两块竖向连接板外侧分别焊有柱座连接板，且这两块竖向连接板左右两侧分别焊有横向加劲板；外侧未连接柱座连接板的竖向连接板比其他两块竖向连接板尺寸小；
所述L形异形柱包括四块板，中部由两块相同的板垂直组成L形柱身，在L形柱身外侧垂直焊有两块外接竖板柱翼缘板，L形柱身通过加劲角钢与外接竖板柱翼缘板固定连接，在L形柱身上端或下端焊有第九法兰板；第九法兰板与第七、第八法兰板的结构相同；第七、第八法兰板分别与第九法兰板通过螺栓连接。
10.根据权利要求9所述的装配式异形柱-格构式桁架梁节点的连接结构，其特征在于：
所述第七法兰板和第八法兰板为不规则七边形，在其上分别均匀设有四组螺栓孔，所述柱座连接板中部均匀设有螺栓孔；桁架梁中的梁上下弦与第九法兰板下边缘对齐；
L形异形柱的两端均焊有柱翼缘板，在L形柱身的根部和顶部两块翼缘板和两块腹板均开有螺栓孔；加劲角钢的两侧钢板均开螺栓孔，开孔位置与L形柱身翼缘板处螺栓孔和腹板处螺栓孔对齐。
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