CN110847355A - 一种新型高效安装节点装配整体式梁柱及其生产设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢筋混凝土装配式建筑结构工程技术领域，尤其是一种新型高效安装节点装配整体式梁柱及其生产设计方法,包括柱组件（18）以及自上而下设置的若干层的梁组件，所述若干层的梁组件包括位于顶层的梁组件、位于标准层的梁组件，所述梁组件包括横梁组件（16）、纵梁组件（17），所述横梁组件（16）有若干个间隔设置的预制主梁（3）组成，所述纵梁组件（17）有若干个预制次梁（4）组成，所述预制主梁（3）与所述预制次梁（4）之间为搁置式主次梁连接。本发明施工和安装时梁、柱连接节点进行现浇混凝土，新型高效安装节点装配整体式梁柱解决了钢筋碰撞问题，具有预制生产集成度高、施工安装方便、建设周期短、质量高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土装配式建筑结构工程技术领域，尤其是一种新型高效安装节点装配整体式梁柱及其生产设计方法。
背景技术
预制装配式结构就是在工厂预制好梁、板、柱、墙等混凝土构件，然后运至施工现场进行拼装或部分关键节点现浇，最终建造好一栋建筑物。
预制装配式混凝土结构的梁、柱节点在设计时一般要符合受力合理、整体性好、施工简单、美观等基本要求。
因为规范的不同，连接方式的分类呈现多样化，但从施工工艺上看，大都分为干式连接和湿式连接两种。湿式连接指建筑的主要构件在工厂预制，施工现场通过浇筑节点实现建筑整体连接，是我国目前装配式结构中应用最多的连接方式。在干式连接技术尚不成熟的今天，湿式连接技术仍然是国家大力推广整体装配式建筑不可或缺的关键法宝。
在预制装配式框架结构中梁、柱节点性能的好坏关系着建筑整体性能的好坏。
从装配式建筑本身的特点而言，预制构件自身质量有绝对的可靠，而将这些构件组合成建筑物依靠的是节点，所以节点性能关乎着建筑的整体性能。
从梁、柱节点的受力特性来看，梁、柱节点不仅受力、传力机理复杂，而且节点极易发生非延性破坏。梁、柱节点既是建筑承载受力的关键部位，也是建筑最薄弱的一环，一旦破坏将引起严重的后果。
在湿式连接中，可以通过改变梁的上、下部钢筋的数量来改变梁的抗弯刚度，构成塑性铰，同时斜筋也可增强了梁的抗剪能力。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一，本公司经过技术攻关，研发出装配整体式梁柱节点钢筋避让结构及方法，所采用的技术方案是：一种新型高效安装节点装配整体式梁柱，包括柱组件以及自上而下设置的若干层的梁组件，所述若干层的梁组件包括位于顶层的梁组件、位于标准层的梁组件，所述梁组件包括横梁组件（16）、纵梁组件（17），所述横梁组件（16）有若干个间隔设置的预制主梁（3）组成，所述纵梁组件（17）有若干个预制次梁（4）组成，所述预制主梁（3）与所述预制次梁（4）之间为搁置式主次梁连接，所述柱组件（18）包括若干个预制柱，各所述预制柱均垂直连接在所述述梁组件的底部，各所述预制梁与现浇次梁（2）搭接固连。
通过在工厂将新型高效安装节点装配整体式梁柱等各种部品、部件全部预制完成，运抵施工现场进行现浇梁、柱连接节点进行施工和安装。
优选地，所述搁置式主次梁连接节点处当前所述预制主梁（3）与对应的预制次梁（4）连接部位安装有牛担板，所述牛担板一端通过与其固连的预埋件与对应的所述预制主梁（3）连接，所述牛担板另一端通过与其固连的若干个栓钉与对应的所述预制次梁（4）连接。
优选地，在现浇次梁（2）与预制梁连接节点处所述现浇次梁（2）通过端部的通过预埋一级机械连接接头和连接钢筋与当前的预制梁进行连接。
优选地，在所述预制柱变截面处与所述现浇梁连接的下层所述预制柱通过钢筋弯折设置与上层所述预制柱连接。节点图如图6中所示。
一种新型高效安装节点装配整体式梁柱的生产设计方法，包括如下步骤：
a、进行新型高效安装节点装配整体式梁柱的节点连接处的钢筋避让方式设计和柱变截面钢筋排布设计；
b、在自动化生产线上使用成组立模生产新型高效安装节点装配整体式梁柱。
优选地，所述步骤a中进行新型高效安装节点装配整体式梁柱的节点连接处的钢筋避让方式设计和柱变截面钢筋排布设计的具体设计方式如下：
（1）搁置式主次梁连接；节点图如图2中所示：
搁置式主次梁连接节点主要是搁置式预制次梁（4）通过预埋的牛担板搭接在搁置式预制主梁（3）上，牛担板在安装时通过栓钉固定在搁置式预制次梁（4），搁置式预制主梁（3）与搁置式预制次梁（4）在牛担板搭接处使用灌浆料填充；
（2）现浇次梁（2）与预制梁连接节点；节点图如图3中所示：
现浇次梁（2）与预制梁1的受力钢筋是通过预制梁1预埋一级机械连接接头和连接钢筋进行连接，并且连接钢筋直径同梁的纵筋保持一致，搭接区箍筋加密；
（3）标准层预制梁、柱节点区纵筋锚固；节点图如图4中所示：
①预制梁高度一致时标准层中节点；
标准层中节点预制梁（5）搭接在标准层中节点预制柱（6）上，纵筋锚固可采用钢筋弯折的方式，钢筋弯折长度为15d（d为钢筋直径），标准层中节点预制梁（5）钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE；
②预制梁高度不一致时标准层中节点；
标准层中节点预制梁（5）搭接在标准层中节点预制柱（6）上，标准层中节点预制梁（5）高度小的纵筋锚固可采用钢筋弯折方式，弯折长度15d（d为钢筋直径）；标准层中节点预制梁（5）高度大的可采用锚固板的方式固定，标准层中节点预制梁（5）钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE；
③标准层端节点；
标准层端节点预制梁（7）搭接在标准层端节点预制柱（8）上，标准层端节点预制梁（7）纵筋锚固可采用钢筋弯折的方式或者加锚固板的方式进行固定；
（4）顶层预制梁、柱节点区纵筋锚固；节点图如图5中所示：
①预制梁高度一致时顶层中节点；
顶层中节点预制梁（9）搭接在顶层中节点预制柱10上，顶层中节点预制梁（9）纵筋锚固可采用钢筋弯折的方式，弯折长度15d（d为钢筋直径）顶层中节点预制梁（9）钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE；
顶层中节点预制柱10的钢筋预留锚固长度应满足大于等于0.5LabE，预留钢筋采用锚固板的方式固定（满足直锚要求时，可不设锚固板）；
②预制梁高度不一致时顶层中节点；
顶层中节点预制梁（9）搭接在顶层中节点预制柱10上，顶层中节点预制梁（9）高度小的纵筋锚固可采用钢筋弯折方式，弯折长度15d（d为钢筋直径）；
顶层中节点预制梁（9）高度大的可采用锚固板的方式固定；
顶层中节点预制梁（9）钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE;顶层中节点预制柱10的钢筋预留锚固长度应满足大于等于0.5LabE，预留钢筋采用锚固板的方式固定（满足直锚要求时，可不设锚固板）；
③顶层端节点；
此种情况顶层端节点预制柱（12）和顶层端节点预制梁（11）的外伸锚固钢筋采用锚固板的方式；
（5）预制柱变截面处纵向钢筋构造；节点图如图6中所示：
①预制柱变截面不偏心时；
下层预制柱15纵向钢筋弯折时，应保证钢筋弯折处横向弯折长度与纵向弯折长度之比小于等于1/6，上层变截面预制柱（14）与下层预制柱15纵向钢筋采用灌浆套筒进行连接；
②预制柱变截面偏心时；
下层预制柱15纵向钢筋弯折时，应保证钢筋弯折处横向弯折长度与纵向弯折长度之比小于等于1/6，上层变截面预制柱（14）与下层预制柱15纵向钢筋采用灌浆套筒进行连接；
优选地，在进行梁、柱钢筋避让时，应保证钢筋弯折最大比例为1/6，即弯折断横向与纵向之比小于等于1/6。
优选地，所述步骤b 中，在自动化生产线上使用成组立模生产新型高效安装节点装配整体式梁柱的步骤如下：
（1）模具处理：
将成组立模模板面清理干净、表面平整、无残渣异物，清理干净表面的水泥浆和混凝土残渣；
（2）成组立模预留企口、键槽预留洞、吊装埋件、连接埋件、防滑条的定位安装；
将预留结构防水企口配件精确的安装在模具侧模板面，同时将现场施工安装及吊装所需键槽预留洞、吊装埋件、连接埋件配件安装在模板面上；
（3）安装装配整体式梁柱的钢筋网架；
根据设计图纸在钢筋绑扎区将钢筋绑扎成钢筋网架，通过起吊设备吊运至装配整体式梁柱成组立模安装定位；
（4）浇筑混凝土：装配整体式梁柱在浇筑混凝土前应进行隐蔽验收，验收通过后采用自动布料机浇筑混凝土，混凝土应连续浇筑；
确保混凝土振动密实、均匀；当模具、预埋件、钢筋网架等有变形和移位时，应及时采取补强和纠正措施；
（5）养护、脱模；
混凝土浇筑完毕，静养一段时间，将装配整体式梁柱进行蒸汽养护，在拆模起吊前检验同条件养护的混凝土试块强度，达到设计拆模起吊强度后拆模起吊。
本发明的有益效果体现在：
本结构及施工方法主要目的在于解决装配式建筑结构中，现场施工梁、柱连接节点存在的钢筋碰撞等问题；不仅有效避免了在现场安装构件过程中的钢筋碰撞现象，同时解决了在变截面柱、变截面梁时钢筋排列方式、弯折方式等，而且保证了梁、柱连接节点的安全性和稳定性，提高施工现场安装效率。
本发明施工和安装时梁、柱连接节点进行现浇混凝土，新型高效安装节点装配整体式梁柱解决了钢筋碰撞问题，具有预制生产集成度高、施工安装方便、建设周期短、质量高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的装配整体式梁柱配筋设计平面布置图。
图2为本发明的搁置式主次梁连接节点示意图。
图3为本发明的现浇次梁与预制梁连接节点示意图。
图4为本发明的标准层预制梁、柱节点区纵筋锚固示意图。
（注：图中未表达节点区柱箍筋，箍筋同柱加密区。）
图5为本发明的顶层预制梁、柱节点区纵筋锚固示意图。
（注：图中未表达节点区柱箍筋，箍筋同柱加密区。）
图6为本发明的预制柱变截面处纵向钢筋构造示意图。
（注：图中未表达节点区柱箍筋，箍筋同柱加密区。）
图中，1、预制梁； 2、现浇次梁；3、预制主梁； 4、预制次梁； 5、标准层中节点预制梁；6、标准层中节点预制柱；7、标准层端节点预制梁；8、标准层端节点预制柱；9、顶层中节点预制梁；10、顶层中节点预制柱；11、顶层端节点预制梁；12、顶层端节点预制柱；13、变截面柱处现浇梁；14、上层变截面预制柱；15、下层预制柱纵向钢筋；16、横梁组件；17、纵梁组件；18、柱组件；19、预埋一级机械连接接头；20、连接钢筋；21、牛担板；22、预埋件；23、栓钉；24、灌浆套筒。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-6中所示，一种新型高效安装节点装配整体式梁柱，包括柱组件18以及自上而下设置的若干层的梁组件，所述若干层的梁组件包括位于顶层的梁组件、位于标准层的梁组件，所述梁组件包括横梁组件16、纵梁组件17以及现浇梁，所述横梁组件有若干个间隔设置的预制主梁3组成，所述纵梁组件有若干个预制次梁组成，所述预制主梁3与所述预制次梁之间为搁置式主次梁连接，所述柱组件包括若干个预制柱，所述预制次梁4与所述预制主梁3均称为预制梁1，各所述预制柱均垂直连接在所述述梁组件的底部，各所述预制梁与现浇次梁搭接固连。
通过在工厂将新型高效安装节点装配整体式梁柱等各种部品、部件全部预制完成，运抵施工现场进行现浇梁、柱连接节点进行施工和安装。
优选地，所述搁置式主次梁连接节点处当前所述预制主梁3与对应的预制次梁连接部位安装有牛担板21，所述牛担板21一端通过与其固连的预埋件22与对应的所述预制主梁3连接，所述牛担板21另一端通过与其固连的若干个栓钉23与对应的所述预制次梁连接。
优选地，在现浇次梁与预制梁1连接节点处所述现浇次梁通过端部的通过预埋一级机械连接接头和连接钢筋20与当前的预制梁1进行连接。
优选地，在所述预制柱变截面处与所述现浇梁连接的下层所述预制柱通过钢筋弯折设置与上层所述预制柱连接。节点图如图6中所示。
一种新型高效安装节点装配整体式梁柱的生产设计方法，包括如下步骤：
a、进行新型高效安装节点装配整体式梁柱的节点连接处的钢筋避让方式设计和柱变截面钢筋排布设计；
b、在自动化生产线上使用成组立模生产新型高效安装节点装配整体式梁柱。
优选地，所述步骤a中进行新型高效安装节点装配整体式梁柱的节点连接处的钢筋避让方式设计和柱变截面钢筋排布设计的具体设计方式如下：
（1）搁置式主次梁连接；节点图如图2中所示：
搁置式主次梁连接节点主要是搁置式预制次梁4通过预埋的牛担板21搭接在搁置式预制主梁3上，牛担板21在安装时通过栓钉固定在搁置式预制次梁4，搁置式预制主梁3与搁置式预制次梁4在牛担板21搭接处使用灌浆料填充；
（2）现浇次梁与预制梁1连接节点；节点图如图3中所示：左侧图为立面图。
现浇次梁与预制梁1的受力钢筋是通过预制梁1预埋一级机械连接接头19和连接钢筋20进行连接，并且连接钢筋20直径同梁的纵筋保持一致，搭接区箍筋加密；
（3）标准层预制梁、柱节点区纵筋锚固；节点图如图4中所示：
①预制梁高度一致时标准层中节点；节点图如图4中最左侧图所示：
标准层中节点预制梁5搭接在标准层中节点预制柱6上，纵筋锚固可采用钢筋弯折的方式，钢筋弯折长度为15d（d为钢筋直径），标准层中节点预制梁5钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE；
②预制梁高度不一致时标准层中节点；节点图如图4中中部图所示：
标准层中节点预制梁5搭接在标准层中节点预制柱6上，标准层中节点预制梁5高度小的纵筋锚固可采用钢筋弯折方式，弯折长度15d（d为钢筋直径）；标准层中节点预制梁5高度大的可采用锚固板的方式固定，标准层中节点预制梁5钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE；
③标准层端节点；节点图如图4中最右侧图所示：
标准层端节点预制梁7搭接在标准层端节点预制柱8上，标准层端节点预制梁7纵筋锚固可采用钢筋弯折的方式或者加锚固板的方式进行固定；
（4）顶层预制梁、柱节点区纵筋锚固；节点图如图5中所示：
①预制梁高度一致时顶层中节点；节点图如图5中最左侧所示：
顶层中节点预制梁9搭接在顶层中节点预制柱10上，顶层中节点预制梁9纵筋锚固可采用钢筋弯折的方式，弯折长度15d（d为钢筋直径）顶层中节点预制梁9钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE；
顶层中节点预制柱10的钢筋预留锚固长度应满足大于等于0.5LabE，预留钢筋采用锚固板的方式固定（满足直锚要求时，可不设锚固板）；
②预制梁高度不一致时顶层中节点；节点图如图5中中部图所示：
顶层中节点预制梁9搭接在顶层中节点预制柱10上，顶层中节点预制梁9高度小的纵筋锚固可采用钢筋弯折方式，弯折长度15d（d为钢筋直径）；
顶层中节点预制梁9高度大的可采用锚固板的方式固定；
顶层中节点预制梁9钢筋外伸锚固长度应满足大于等于0.4LabE;顶层中节点预制柱10的钢筋预留锚固长度应满足大于等于0.5LabE，预留钢筋采用锚固板的方式固定（满足直锚要求时，可不设锚固板）；
③顶层端节点；节点图如图5中最右侧图所示：
此种情况顶层端节点预制柱12和顶层端节点预制梁11的外伸锚固钢筋采用锚固板的方式；
（5）预制柱变截面处纵向钢筋构造；节点图如图6中所示：
①预制柱变截面不偏心时；
下层预制柱15纵向钢筋弯折时，应保证钢筋弯折处横向弯折长度与纵向弯折长度之比小于等于1/6，上层变截面预制柱14与下层预制柱15纵向钢筋采用灌浆套筒24进行连接；
②预制柱变截面偏心时；
下层预制柱15纵向钢筋弯折时，应保证钢筋弯折处横向弯折长度与纵向弯折长度之比小于等于1/6，上层变截面预制柱14与下层预制柱15纵向钢筋采用灌浆套筒24进行连接；
优选地，在进行梁、柱钢筋避让时，应保证钢筋弯折最大比例为1/6，即弯折断横向与纵向之比小于等于1/6。
优选地，所述步骤b 中，在自动化生产线上使用成组立模生产新型高效安装节点装配整体式梁柱的步骤如下：
（1）模具处理：
将成组立模模板面清理干净、表面平整、无残渣异物，清理干净表面的水泥浆和混凝土残渣；
（2）成组立模预留企口、键槽预留洞、吊装埋件、连接埋件、防滑条的定位安装；
将预留结构防水企口配件精确的安装在模具侧模板面，同时将现场施工安装及吊装所需键槽预留洞、吊装埋件、连接埋件配件安装在模板面上；
（3）安装装配整体式梁柱的钢筋网架；
根据设计图纸在钢筋绑扎区将钢筋绑扎成钢筋网架，通过起吊设备吊运至装配整体式梁柱成组立模安装定位；
（4）浇筑混凝土：装配整体式梁柱在浇筑混凝土前应进行隐蔽验收，验收通过后采用自动布料机浇筑混凝土，混凝土应连续浇筑；
确保混凝土振动密实、均匀；当模具、预埋件、钢筋网架等有变形和移位时，应及时采取补强和纠正措施；
（5）养护、脱模；
混凝土浇筑完毕，静养一段时间，将装配整体式梁柱进行蒸汽养护，在拆模起吊前检验同条件养护的混凝土试块强度，达到设计拆模起吊强度后拆模起吊。
解决了装配式建筑结构中，现场施工梁、柱连接节点存在的钢筋碰撞等问题。本发明能够有效避免了在现场安装构件过程中的钢筋碰撞现象，以及解决了在变截面柱、变截面梁时钢筋排列方式，弯折方式等，而且保证了梁、柱连接节点的安全性和稳定性，提高施工现场安装效率。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.一种新型高效安装节点装配整体式梁柱，包括柱组件（18）以及自上而下设置的若干层的梁组件，所述若干层的梁组件包括位于顶层的梁组件、位于标准层的梁组件，所述梁组件包括横梁组件（16）、纵梁组件（17），其特征在于：所述横梁组件（16）有若干个间隔设置的预制主梁（3）组成，所述纵梁组件（17）有若干个预制次梁（4）组成，所述预制主梁（3）与所述预制次梁（4）之间为搁置式主次梁连接，所述柱组件（18）包括若干个预制柱，各所述预制柱均垂直连接在所述述梁组件的底部，各所述预制梁与现浇次梁（2）搭接固连。
2.根据权利要求1所述的一种新型高效安装节点装配整体式梁柱，其特征在于：所述搁置式主次梁连接节点处当前所述预制主梁（3）与对应的预制次梁（4）连接部位安装有牛担板，所述牛担板一端通过与其固连的预埋件与对应的所述预制主梁（3）连接，所述牛担板另一端通过与其固连的若干个栓钉与对应的所述预制次梁（4）连接。
3.根据权利要求2所述的一种新型高效安装节点装配整体式梁柱，其特征在于：在现浇次梁（2）与预制梁连接节点处所述现浇次梁（2）通过端部的通过预埋一级机械连接接头和连接钢筋与当前的预制梁进行连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型高效安装节点装配整体式梁柱，其特征在于：在所述预制柱变截面处与所述现浇梁连接的下层所述预制柱通过钢筋弯折设置与上层所述预制柱连接。
5.一种新型高效安装节点装配整体式梁柱的生产设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、进行新型高效安装节点装配整体式梁柱的节点连接处的钢筋避让方式设计和柱变截面钢筋排布设计；
b、在自动化生产线上使用成组立模生产新型高效安装节点装配整体式梁柱。
6.根据权利要求5所述的一种新型高效安装节点装配整体式梁柱的生产设计方法，其特征在于：所述步骤a中进行新型高效安装节点装配整体式梁柱的节点连接处的钢筋避让方式设计和柱变截面钢筋排布设计的具体设计方式如下：
（1）搁置式主次梁连接；
搁置式主次梁连接节点主要是搁置式预制次梁（4）通过预埋的牛担板搭接在搁置式预制主梁（3）上，牛担板在安装时通过栓钉固定在搁置式预制次梁（4），搁置式预制主梁（3）与搁置式预制次梁（4）在牛担板搭接处使用灌浆料填充；
（2）现浇次梁（2）与预制梁连接节点；
现浇次梁（2）与预制梁1的受力钢筋是通过预制梁1预埋一级机械连接接头和连接钢筋进行连接，并且连接钢筋直径同梁的纵筋保持一致，搭接区箍筋加密；
（3）标准层预制梁、柱节点区纵筋锚固；
（4）顶层预制梁、柱节点区纵筋锚固；
（5）预制柱变截面处纵向钢筋构造；
①预制柱变截面不偏心时；
下层预制柱（15）纵向钢筋弯折时，应保证钢筋弯折处横向弯折长度与纵向弯折长度之比小于等于1/6，上层变截面预制柱（14）与下层预制柱（15）纵向钢筋采用灌浆套筒进行连接；
②预制柱变截面偏心时；
下层预制柱（15）纵向钢筋弯折时，应保证钢筋弯折处横向弯折长度与纵向弯折长度之比小于等于1/6，上层变截面预制柱（14）与下层预制柱（15）纵向钢筋采用灌浆套筒进行连接。
7.根据权利要求6所述的一种新型高效安装节点装配整体式梁柱的生产设计方法，其特征在于：在进行梁、柱钢筋避让时，应保证钢筋弯折最大比例为1/6，即弯折断横向与纵向之比小于等于1/6。
8.根据权利要求7所述的一种新型高效安装节点装配整体式梁柱的生产设计方法，其特征在于：所述步骤b 中，在自动化生产线上使用成组立模生产新型高效安装节点装配整体式梁柱的步骤如下：
（1）模具处理：
（2）成组立模预留企口、键槽预留洞、吊装埋件、连接埋件、防滑条的定位安装；
（3）安装装配整体式梁柱的钢筋网架；
（4）浇筑混凝土：
（5）养护、脱模。
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