CN114991551A - 一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种梁柱节点，尤其涉及一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点。本发明提供一种支撑效果好的装配式多阶段耗能自复位梁柱节点。一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，包括有钢柱、钢梁和钢丝绳等，钢柱的右侧栓接有钢梁，钢柱的右侧前后对称式连接有钢丝绳。钢梁因地震引发的压力向右下侧倾斜形变后，在丝杆和钢丝绳的作用下，丝杆能够通过第一固定块对钢梁进行支撑，使得钢梁的受力均匀，并且钢丝绳会对钢梁进行支撑限位，达到消耗压力能量的效果，以此能够得让钢梁更加抗压，并且能让钢梁的自复位能力得到激发的同时还能保证耗能能力。

Description

一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点
技术领域
本发明涉及一种梁柱节点，尤其涉及一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点。
背景技术
现今钢结构建筑成为了大部分建筑的结构形式，并且现有的钢框架会融合可恢复的特点，使钢框架经过地震后，能够通过其结构体系抵抗震害以及震后自恢复，以此节省修复成本的目的，目前人们在建造建筑时，会以自复位钢框架为基础结构，灌注水泥，使钢框架嵌入墙体内。
根据专利授权公开号为CN213742593U的一种装配式自复位梁柱节点，包括柱、工字形钢梁、连接件、SMA索和SMA螺栓，所述连接件包括竖板，以及布置在竖板一侧板面上的L形板件，所述L形板件的长肢为楔形板，短肢为外伸翼缘，所述楔形板的板面包括平直面与楔形面，所述平直面与楔形面之间成楔角。所述附加外伸翼缘为平直板，所述附加外伸翼缘与竖板平行布置，所述附加外伸翼缘设置在楔形板的平直面一侧，所述L形板件沿轴线开设有供梁腹板容置的插槽，所述楔形板、竖板和外伸翼缘上均开设有圆形螺栓孔。
上述专利虽然可以通过梁翼缘上开设腰形螺栓孔实现两者间的相对滑动，使SMA螺栓自复位能力得到激发，同时摩擦副间摩擦力增大，提高了节点的耗能能力，但是上述专利的抗压能力较差，没有较为稳固的结构对工字形钢梁进行支撑，支撑结构均处在工字形钢梁的一侧，工字形钢梁的另一侧受压后，工字形钢梁的另一侧容易发生形变或是向右下侧倾斜弯折。
为了解决上述现有技术中存在的问题，我们很有必要设计一种支撑效果好的装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，从而达到能够稳固的支撑钢梁的效果。
发明内容
为了克服目前的自复位梁柱节点的抗压能力较差的缺点，本发明的技术问题：提供一种支撑效果好的装配式多阶段耗能自复位梁柱节点。
本发明的技术实施方案是：一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，包括有钢柱、钢梁、弹片、钢丝绳、耗能机构、稳定机构和保护机构，钢柱的右侧连接有钢梁，钢柱的右侧前后对称式连接有钢丝绳，两个钢丝绳分别位于钢梁的前后两侧，钢梁的左上侧连接有弹片，钢梁上设有耗能机构，钢柱的右侧设有稳定机构，钢梁的左上侧设有保护机构。
可选地，耗能机构包括有第一支撑块、钢框、橡胶块、支撑弹簧和支撑框，钢梁的左上侧前后对称式连接有第一支撑块，两个第一支撑块的右侧之间连接有钢框，钢框套设于钢梁的外侧，钢框的内上部嵌入式地连接有橡胶块，钢框的内部上侧放置有支撑框，支撑框与钢梁之间连接有支撑弹簧。
可选地，稳定机构包括有第一固定块、丝杆和螺母，钢梁左部的前后两侧均插接有丝杆，两个丝杆均穿过钢柱的右侧，两个丝杆的左侧均通过螺纹连接有螺母，两个螺母的右侧均与钢柱接触，钢梁的前后两侧均连接有第一固定块，两个丝杆分别穿过相邻的第一固定块。
可选地，保护机构包括有导向杆、滑动框、复位弹簧和第二支撑块，钢梁的左上侧前后对称式连接有导向杆，两个导向杆均位于支撑框的内侧，两个导向杆之间滑动式连接有滑动框，滑动框与钢梁滑动连接，滑动框位于两个第一支撑块的内侧之间，并且弹片位于滑动框的内部，滑动框与两个导向杆之间均连接有复位弹簧，两个复位弹簧分别套在两个导向杆上，支撑框的左侧连接有第二支撑块，第二支撑块与滑动框接触。
可选地，还包括有卡住机构，卡住机构包括有第一连接块、滑动块、拉块、连接弹簧、第二连接块、转动板和扭力弹簧，钢梁前后两侧的左上部均连接有第二连接块，两个第二连接块上均滑动式连接有转动板，两个转动板均与钢柱滑动连接，两个转动板与相邻的第二连接块之间均连接有扭力弹簧，两个扭力弹簧分别套在两个转动板上，钢柱前后两侧的右部均连接有第一连接块，两个第一连接块上均滑动式连接有滑动块，两个滑动块与相邻的第一连接块之间均连接有连接弹簧，两个连接弹簧分别套在两个滑动块上。
可选地，还包括有缓冲机构，缓冲机构包括有支撑板、第三连接块和钢珠，钢柱的右侧前后对称式连接有支撑板，两个支撑板均位于钢梁的外侧，两个支撑板相互靠近的一侧都均匀间隔地开有卡槽，钢梁的底部左侧连接有第三连接块，两个第三连接块上前后对称式连接有钢珠，两个钢珠均通过卡槽与相邻的支撑板卡接连接。
可选地，还包括有喷洒机构，喷洒机构包括有第二固定块、水管和喷头，钢框内下部的前后两侧均左右对称式连接有第二固定块，前侧两个第二固定块之间和后侧两个第二固定块之间均连接有水管，前后两个水管分别贯穿钢框的前后两侧，并且两个水管均位于钢框的内侧，两个水管相互靠近的一侧都均匀间隔地连通有喷头。
可选地，弹片通过螺栓连接在钢梁上。
本发明具备以下有益效果：1、钢梁因地震引发的压力向右下侧倾斜形变后，在丝杆和钢丝绳的作用下，丝杆能够通过第一固定块对钢梁进行支撑，使得钢梁的受力均匀，并且钢丝绳会对钢梁进行支撑限位，达到消耗压力能量的效果，以此能够得让钢梁更加抗压，并且能让钢梁的自复位能力得到激发的同时还能保证耗能能力。
2、钢框向下移动后，使得转动板与滑动块脱离，在连接弹簧的作用下，滑动块会向下将螺母抵住，以此在地震的过程中，滑动块能够卡住螺母，防止螺母因地震而发生松动或是脱离，使丝杆能够正常的对钢梁进行支撑。
3、钢梁向右下侧倾斜后，使得钢珠向右下侧移动，从而在支撑板和钢珠的作用下，使得钢梁向右下侧倾斜的能量被逐渐消耗，以此能够有效的消耗能量，起到支撑钢梁的作用。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的局部立体结构示意图。
图3为本发明的耗能机构第一种局部立体结构示意图。
图4为本发明的耗能机构第二种局部立体结构示意图。
图5为本发明的稳定机构立体结构示意图。
图6为本发明的保护机构第一种部分立体结构示意图。
图7为本发明的保护机构第二种部分立体结构示意图。
图8为本发明的卡住机构第一种部分立体结构示意图。
图9为本发明的卡住机构第二种部分立体结构示意图。
图10为本发明的缓冲机构第一种局部立体结构示意图。
图11为本发明的缓冲机构第二种局部立体结构示意图。
图12为本发明的喷洒机构第一种局部立体结构示意图。
图13为本发明的喷洒机构第二种局部立体结构示意图。
图中附图标记的含义：1：钢柱，2：钢梁，21：弹片，3：钢丝绳，4：耗能机构，41：第一支撑块，42：钢框，421：橡胶块，43：支撑弹簧，44：支撑框，5：稳定机构，51：第一固定块，52：丝杆，53：螺母，6：保护机构，61：导向杆，62：滑动框，64：复位弹簧，65：第二支撑块，7：卡住机构，71：第一连接块，72：滑动块，73：连接弹簧，74：第二连接块，75：转动板，76：扭力弹簧，8：缓冲机构，81：支撑板，811：卡槽，82：第三连接块，83：钢珠，9：喷洒机构，91：第二固定块，92：水管，93：喷头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，请查看图1-7，包括有钢柱1、钢梁2、弹片21、钢丝绳3、耗能机构4、稳定机构5和保护机构6，钢柱1的右侧栓接有钢梁2，钢梁2由形状记忆合金的材料制成，形状记忆合金的自复位效果好，能够让钢梁2在震后进行自复位，钢柱1的右侧前后对称式连接有钢丝绳3，两个钢丝绳3分别位于钢梁2的前后两侧，钢梁2的左上侧连接有弹片21，钢梁2上设有耗能机构4，钢柱1的右侧设有稳定机构5，钢梁2的左上侧设有保护机构6。
请查看图1、图3和图4，耗能机构4包括有第一支撑块41、钢框42、橡胶块421、支撑弹簧43和支撑框44，钢梁2的左上侧前后对称式焊接有第一支撑块41，两个第一支撑块41的右侧之间栓接有钢框42，钢框42套设于钢梁2的外侧，钢框42的内上部嵌入式地连接有橡胶块421，钢框42的内部上侧放置有支撑框44，支撑框44内部的前后两侧均为向相互远离的方向倾斜状的斜面，支撑框44与钢梁2之间连接有支撑弹簧43。
请查看图1和图5，稳定机构5包括有第一固定块51、丝杆52和螺母53，钢梁2左部的前后两侧均插接有丝杆52，两个丝杆52均穿过钢柱1的右侧，两个丝杆52的左侧均通过螺纹连接有螺母53，两个螺母53的右侧均与钢柱1接触，钢梁2的前后两侧均焊接有第一固定块51，两个丝杆52分别穿过相邻的第一固定块51。
请查看图1、图6和图7，保护机构6包括有导向杆61、滑动框62、复位弹簧64和第二支撑块65，弹片21通过螺栓连接在钢梁2上，方便工作人员更换弹片21，钢梁2的左上侧前后对称式焊接有导向杆61，两个导向杆61均位于支撑框44的内侧，两个导向杆61之间滑动式连接有滑动框62，滑动框62与钢梁2滑动连接，滑动框62位于两个第一支撑块41的内侧之间，并且弹片21位于滑动框62的内部，滑动框62与两个导向杆61之间均连接有复位弹簧64，两个复位弹簧64分别套在两个导向杆61上，支撑框44的左侧焊接有第二支撑块65，第二支撑块65与滑动框62接触。
起初，第二支撑块65将滑动框62抵住，使得复位弹簧64被拉伸，首先将本梁柱安装在指定位置，再将钢丝绳3的右端焊接在钢梁2右侧的墙体上，如遇地震时，当钢梁2顶部受到因地震过程中引起的向下的压力后，压力首先会对钢框42进行施压，接着钢框42内的橡胶块421会减缓并消耗向下的压力中的能量，其后当压力不断的促使钢框42向下移动后，钢框42会向下移动，支撑弹簧43进行压缩，以此在支撑弹簧43压缩的作用下，支撑弹簧43也能缓冲并减缓压力的能量，其后在压力持续对钢框42向下施加压的过程中，支撑弹簧43会压缩至极限，其后支撑弹簧43会带动支撑框44向下移动，使得钢梁2向右下侧倾斜形变，这时因为丝杆52和第一固定块51将钢柱与钢梁2连接在一起的作用下，使得钢梁2被拉住，达到消耗钢梁2受压力向右下侧倾斜的能量，一定程度上减缓了钢梁2向右下侧倾斜的速度，并且同时在钢梁2向右下侧倾斜的过程中会与钢丝绳3接触，在钢丝绳3的作用下，钢丝绳3会托住钢梁2，以此进一步的减缓并消耗了钢梁2向右下侧倾斜的作用力，以此能够抵消一定程度的压力，使得钢梁2向右下侧倾斜形变的程度不会过大，与此同时当钢梁2向下倾斜且形变后，弹片21会进行拉伸，同时弹片21会拉住钢梁2，使得压力的能量进一步被消耗，以此通过上述操作能让钢梁2的自复位能力得到激发的同时还能保证耗能能力，当压力消散后，支撑弹簧43会进行复位并通过支撑框44将钢框42向上推动复位，同时在钢梁2为形状记忆合金制成的作用下，钢梁2会逐渐进行自复位，紧接着弹片21也会进行复位，在弹片21复位的作用下，弹片21能够帮助钢梁2向上复位，使得钢梁2自复位的速度变快，地震结束后，工作人员需要对本梁柱节点进行修复时，因为钢框42与第一支撑块41为螺栓连接的作用下，工作人员能够将钢框42从第一支撑块41上拆卸下，钢框42拆卸下后会带动其上的第二支撑块65一起从本梁柱节点上拆卸下，从而第二支撑块65会不再抵住滑动框62，复位弹簧64进行复位并带动滑动框62向右移动，滑动框62向右移动后不再罩住弹片21，这时工作人员能够将弹片21拆卸下，再将新的弹片21通过螺栓安装回原位，之后工作人员再将滑动框62向左推动，使滑动框62将弹片21罩住，工作人员再把新的钢框42和第二支撑块65通过螺栓安装回原位，第二支撑块65安装回原位后会继续抵住滑动框62，之后需要更换丝杆52时，工作人员将螺母53从丝杆52上扭下，再将丝杆52向右从钢柱1和第一固定块51上拉出，之后将新的丝杆52穿过第一固定块51和钢柱1，使丝杆52安装在钢柱1和第一固定块51上，最后将螺母53扭回原位即可，以此能够更换丝杆52，其后工作人员能够对其余通过螺栓连接的部件均进行更换，以此达到修复本梁柱节点的目的。
实施例2
在实施例1的基础之上，请查看图1、图8和图9，还包括有卡住机构7，卡住机构7包括有第一连接块71、滑动块72、拉块、连接弹簧73、第二连接块74、转动板75和扭力弹簧76，钢梁2前后两侧的左上部均焊接有第二连接块74，两个第二连接块74上均滑动式连接有转动板75，两个转动板75均与钢柱1滑动连接，两个转动板75与相邻的第二连接块74之间均连接有扭力弹簧76，两个扭力弹簧76分别套在两个转动板75上，钢柱1前后两侧的右部均焊接有第一连接块71，两个第一连接块71上均滑动式连接有滑动块72，两个滑动块72与相邻的第一连接块71之间均连接有连接弹簧73，两个连接弹簧73分别套在两个滑动块72上。
起初，转动板75将滑动块72抵住，使得连接弹簧73被压缩，当钢框42因为压力而向下移动后，支撑框44在向下移动的过程中会通过其上的斜面将两个转动板75的右侧向相互靠近的方向推动，扭力弹簧76进行形变，同时两个转动板75的左侧会向相互远离的方向转动，从而两个转动板75不再抵住相邻的滑动块72，从而连接弹簧73进行复位并带动两个滑动块72向下移动复位，两个滑动块72向下移动复位后会将相邻的螺母53抵住，以此在地震的过程中，滑动块72能够卡住螺母53，防止螺母53因地震而发生松动或是脱离，使丝杆52能够正常的对钢梁2进行支撑，其后当支撑框44不再受到压力的推动，并且支撑框44向上移动后，支撑框44上的斜面不再推动两个转动板75，从而扭力弹簧76进行复位并带动两个转动板75反向转动复位，其后工作人员在对本梁柱节点检修时，工作人员将两个转动板75的左侧向相互远离的方向拉动，扭力弹簧76进行形变，之后再将两个滑动块72向上拉起，连接弹簧73进行压缩，其后松开两个转动板75，扭力弹簧76进行复位并带动两个转动板75反向转动复位，两个转动板75随之会将相邻的滑动块72抵住，从而滑动块72不再卡住螺母53。
实施例3
在实施例2的基础之上，请查看图1、图10和图11，还包括有缓冲机构8，缓冲机构8包括有支撑板81、第三连接块82和钢珠83，钢柱1的右侧前后对称式栓接有支撑板81，两个支撑板81均位于钢梁2的外侧，两个支撑板81相互靠近的一侧都均匀间隔地开有卡槽811，钢梁2的底部左侧焊接有第三连接块82，两个第三连接块82上前后对称式连接有钢珠83，两个钢珠83均通过卡槽811与相邻的支撑板81卡接连接。
当钢梁2因为压力而向右下侧倾斜后，钢梁2会带动第三连接块82和两个钢珠83一起向右下侧移动，从而在两个钢珠83向右下侧移动的过程中，两个支撑板81会通过卡槽811对相邻的钢珠83进行限制，从而两个钢珠83会通过第三连接块82对钢梁2进行限制，以此达到抵消钢梁2向右下侧移动的能量的效果，之后在钢梁2持续通过第三连接块82带动两个钢珠83向右下侧移动的作用下，两个钢珠83会强行将两个支撑板81向相互远离的方向推动，使得钢梁2持续向右下侧倾斜，从而两个钢珠83向右下侧移动的过程中会分别与当前位置的卡槽811脱离，其后在两个钢珠83持续向右下侧移动的过程中会再次对准卡槽811，从而两个支撑板81会再次通过卡槽811来对钢珠83进行限制，以此在钢梁2持续因压力向右下侧倾斜的过程中，支撑板81会持续通过上述操作来消耗钢梁2向右下侧倾斜的作用力，直到钢梁2不再倾斜为止，以此能够有效的消耗压力的能量，起到支撑钢梁2的作用，其后在工作人员维修本梁柱节点时，将两个支撑板81拆下，并通过螺栓将新的两个支撑板81安装回原位即可。
实施例4
在实施例3的基础之上，请查看图1、图12和图13，还包括有喷洒机构9，喷洒机构9包括有第二固定块91、水管92和喷头93，钢框42内下部的前后两侧均左右对称式焊接有第二固定块91，前侧两个第二固定块91之间和后侧两个第二固定块91之间均连接有水管92，前后两个水管92分别贯穿钢框42的前后两侧，并且两个水管92均位于钢框42的内侧，两个水管92相互靠近的一侧都均匀间隔地连通有喷头93。
地震结束后，需要对本梁柱节点修复时，工作人员将水泵的出水口与水管92靠近的钢框42的一侧接通，其后再使用水泵将热水抽入水管92内，接着在水泵的作用下，水管92内的热水会通过喷头93喷出至钢梁2上，因为钢梁2为形状记忆合金制成的作用下，热水能够加快钢梁2恢复原状的速度，当钢梁2恢复原状后，关闭水泵，再将水泵的出水口从水管92上拆卸下，最后将钢梁2上的热水擦拭干净即可，以此通过上述操作即可帮助钢梁2恢复原状。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，包括有钢柱(1)和钢梁(2)，钢柱(1)的右侧连接有钢梁(2)，其特征是，还包括有弹片(21)、钢丝绳(3)、耗能机构(4)、稳定机构(5)和保护机构(6)，钢梁(2)的左上侧连接有用于将钢梁(2)拉住的弹片(21)，钢柱(1)的右侧前后对称式连接有钢丝绳(3)，两个钢丝绳(3)分别位于钢梁(2)的前后两侧，钢梁(2)上设有用于消耗地震能量的耗能机构(4)，钢柱(1)的右侧设有用于将钢柱(1)和钢梁(2)连接起来一起消耗地震能量的稳定机构(5)，钢梁(2)的左上侧设有用于保护弹片(21)的保护机构(6)。
2.按照权利要求1所述的一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，其特征是，耗能机构(4)包括有第一支撑块(41)、钢框(42)、橡胶块(421)、支撑弹簧(43)和支撑框(44)，钢梁(2)的左上侧前后对称式连接有第一支撑块(41)，两个第一支撑块(41)的右侧之间连接有钢框(42)，钢框(42)套设于钢梁(2)的外侧，钢框(42)的内上部嵌入式地连接有用于缓冲钢框(42)顶部受到因地震过程中引起的向下作用力的橡胶块(421)，钢框(42)的内部上侧放置有支撑框(44)，支撑框(44)与钢梁(2)之间连接有支撑弹簧(43)，用于减缓并缓冲支撑框(44)向下移动后的压力。
3.按照权利要求2所述的一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，其特征是，稳定机构(5)包括有第一固定块(51)、丝杆(52)和螺母(53)，钢梁(2)左部的前后两侧均插接有丝杆(52)，两个丝杆(52)均穿过钢柱(1)的右侧，两个丝杆(52)的左侧均通过螺纹连接有螺母(53)，两个螺母(53)的右侧均与钢柱(1)接触，钢梁(2)的前后两侧均连接有第一固定块(51)，两个丝杆(52)分别穿过相邻的第一固定块(51)。
4.按照权利要求3所述的一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，其特征是，保护机构(6)包括有导向杆(61)、滑动框(62)、复位弹簧(64)和第二支撑块(65)，钢梁(2)的左上侧前后对称式连接有导向杆(61)，两个导向杆(61)均位于支撑框(44)的内侧，两个导向杆(61)之间滑动式连接有用于保护弹片(21)的滑动框(62)，滑动框(62)与钢梁(2)滑动连接，滑动框(62)位于两个第一支撑块(41)的内侧之间，并且弹片(21)位于滑动框(62)的内部，滑动框(62)与两个导向杆(61)之间均连接有复位弹簧(64)，两个复位弹簧(64)分别套在两个导向杆(61)上，支撑框(44)的左侧连接有用于抵住滑动框(62)的第二支撑块(65)，第二支撑块(65)与滑动框(62)接触。
5.按照权利要求4所述的一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，其特征是，还包括有卡住机构(7)，卡住机构(7)包括有第一连接块(71)、滑动块(72)、拉块、连接弹簧(73)、第二连接块(74)、转动板(75)和扭力弹簧(76)，钢梁(2)前后两侧的左上部均连接有第二连接块(74)，两个第二连接块(74)上均滑动式连接有转动板(75)，两个转动板(75)均与钢柱(1)滑动连接，两个转动板(75)与相邻的第二连接块(74)之间均连接有扭力弹簧(76)，两个扭力弹簧(76)分别套在两个转动板(75)上，钢柱(1)前后两侧的右部均连接有第一连接块(71)，两个第一连接块(71)上均滑动式连接有用于卡住螺母(53)的滑动块(72)，两个滑动块(72)与相邻的第一连接块(71)之间均连接有连接弹簧(73)，两个连接弹簧(73)分别套在两个滑动块(72)上。
6.按照权利要求5所述的一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，其特征是，还包括有缓冲机构(8)，缓冲机构(8)包括有支撑板(81)、第三连接块(82)和钢珠(83)，钢柱(1)的右侧前后对称式连接有支撑板(81)，两个支撑板(81)均位于钢梁(2)的外侧，两个支撑板(81)相互靠近的一侧都均匀间隔地开有卡槽(811)，钢梁(2)的底部左侧连接有第三连接块(82)，两个第三连接块(82)上前后对称式连接有钢珠(83)，两个钢珠(83)均通过卡槽(811)与相邻的支撑板(81)卡接连接。
7.按照权利要求6所述的一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，其特征是，还包括有喷洒机构(9)，喷洒机构(9)包括有第二固定块(91)、水管(92)和喷头(93)，钢框(42)内下部的前后两侧均左右对称式连接有第二固定块(91)，前侧两个第二固定块(91)之间和后侧两个第二固定块(91)之间均连接有水管(92)，前后两个水管(92)分别贯穿钢框(42)的前后两侧，并且两个水管(92)均位于钢框(42)的内侧，两个水管(92)相互靠近的一侧都均匀间隔地连通有用于对钢梁(2)喷射热水的喷头(93)。
8.按照权利要求7所述的一种装配式多阶段耗能自复位梁柱节点，其特征是，弹片(21)通过螺栓连接在钢梁(2)上。
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