結(jié)構(gòu)規(guī)范修訂對(duì)配筋的影響

來慶杰

摘 要：結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂對(duì)結(jié)構(gòu)配筋有著直接的影響，也直接對(duì)工程造價(jià)產(chǎn)生影響。結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂對(duì)結(jié)構(gòu)配筋的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一部分修訂使配筋量減少，一部分修訂使配筋量增大。做為設(shè)計(jì)人員，在學(xué)習(xí)和應(yīng)用新版規(guī)范，關(guān)注規(guī)范安全度提高要求的同時(shí)，應(yīng)注意規(guī)范修訂所提出的細(xì)化和合理降低要求，提高材料的利用率。

關(guān)鍵詞：配筋率 抗震等級(jí) 高強(qiáng)度等級(jí)鋼筋

中圖分類號(hào)：F280文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2012）03-289-03

結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂對(duì)結(jié)構(gòu)配筋有著直接的影響，也直接對(duì)工程造價(jià)產(chǎn)生影響。近十年來，國(guó)內(nèi)建筑業(yè)發(fā)展迅速，積累了大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；汶川、玉樹等地的地震，也使規(guī)范的合理性與不足得到了實(shí)踐的檢驗(yàn)；在大量的研究成果和廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，2010年以來，多部結(jié)構(gòu)規(guī)范陸續(xù)修訂并頒布實(shí)施?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010自2010年12月1日起實(shí)施；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010自2011年7月1日起實(shí)施；《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010自2011年10月1日起實(shí)施。結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂，如極限承載力公式的修改、地震影響系數(shù)的調(diào)整、強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)剪弱彎內(nèi)力調(diào)整系數(shù)修改、構(gòu)造要求修改等，使結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果和實(shí)際配筋發(fā)生變化。

結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂對(duì)結(jié)構(gòu)配筋的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一部分修訂使配筋量減少，一部分修訂使配筋量增大。本文主要討論結(jié)構(gòu)規(guī)范修訂對(duì)配筋量變化的影響。

一、結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂對(duì)結(jié)構(gòu)配筋量減少的影響

與歐美、日本等國(guó)家的建設(shè)工程相比，我國(guó)建設(shè)工程中的配筋量是偏低的。為什么規(guī)范修訂會(huì)出現(xiàn)配筋量降低的要求？又是工程的哪些方面可以使工程的配筋量有所降低呢？

1.抗震等級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有更多的多層建筑采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，舊版規(guī)范對(duì)24m以下的多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)等同于高層建筑無疑是不合理和不經(jīng)濟(jì)的?！睹裼媒ㄖO(shè)計(jì)通則》規(guī)定公共建筑24m以上為高層建筑。綜合以上考慮，2010版高規(guī)第3.9.4條在舊版高規(guī)的基礎(chǔ)上，以24m為界對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)進(jìn)行了細(xì)分，新增了一個(gè)抗震等級(jí)，比舊版規(guī)范同等高度結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)降低一級(jí),間接降低了同類工程結(jié)構(gòu)配筋率的要求，使用鋼量更經(jīng)濟(jì)合理，也使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于多層建筑時(shí)更加經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。

2.地下室相關(guān)范圍外結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。舊版高規(guī)規(guī)定：地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用。這意味著如地下車庫(kù)等大面積的地下一層結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)均與上部主體相同。2010版高規(guī)第3.9.5條對(duì)此作了修改：地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下一層相關(guān)范圍(一般取主樓外延伸1~2跨)的抗震等級(jí)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下室超出相關(guān)范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震等級(jí)可采用三或四級(jí)。此條規(guī)定使相關(guān)范圍外地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更符合實(shí)際，配筋有所減少。

3.底部加強(qiáng)區(qū)范圍對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。除層數(shù)要求外，2010版高規(guī)第7.1.4條對(duì)剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)的范圍由舊版規(guī)范剪力墻總高度的1/8降低為1/10,明確了底部加強(qiáng)部位的高度從地下室頂板算起。此規(guī)定降低了底部加強(qiáng)區(qū)和約束邊緣構(gòu)件的范圍，對(duì)較高的建筑(如60m以上的剪力墻結(jié)構(gòu)、80m以上的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框支剪力墻結(jié)構(gòu))配筋減小有一定作用。

4.剪力墻軸壓比、剪壓比對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。2010版高規(guī)第6.4.5條，與舊規(guī)范相比，對(duì)約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置范圍擴(kuò)大到了三級(jí)，但增加了軸壓比的要求。對(duì)一級(jí)（9度）軸壓比不大于0.1、一級(jí)（6、7、8度）軸壓比不大于0.2、二三級(jí)不大于0.3規(guī)定的一、二、三剪力墻及四級(jí)剪力墻，墻肢兩端可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。滿足此條件時(shí)，使按舊規(guī)范設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的部位，設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件就可以滿足要求，使配筋降低。2010版混凝土規(guī)范第6.4.3條注高度小于24m且剪壓比很小的剪力墻，其豎向分布鋼筋的最小配筋率可取0.15%，此條規(guī)定使高度小于24m且剪壓比小于0.02剪力墻的豎向配筋與舊規(guī)范同等情況的剪力墻相比降低0.05%或0.1%，對(duì)高度低或抗震設(shè)防烈度低的建筑，配筋降低效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5.連梁腰筋對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。2010版高規(guī)第7.2.27條對(duì)于截面高度大于700mm的連梁，要求兩側(cè)腰筋的直徑不應(yīng)小于8mm，比舊版規(guī)范直徑不小于10mm的要求有所降低，且此條由原強(qiáng)制性條文修改為一般性條文，對(duì)配筋量減少有實(shí)際意義。

6.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中框架較少時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。2010版高規(guī)第8.1.3條以結(jié)構(gòu)的底層框架部分所承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的比值，對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的細(xì)分。其中規(guī)定地震傾覆力矩比不大于10%時(shí)，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。據(jù)此，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻部分的抗震等級(jí)可降低一級(jí)，配筋減少。

7.與主樓連為整體的裙樓抗震等級(jí)的調(diào)整對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。舊版高規(guī)規(guī)定，裙樓與主樓連為整體時(shí)，裙樓的抗震等級(jí)不得低于主樓的抗震等級(jí)。2010版高規(guī)第3.9.6條規(guī)定：裙樓與主樓相連時(shí)，除按裙樓本身確定抗震等級(jí)外，相關(guān)范圍（一般指主樓周邊外延不少于三跨的裙房結(jié)構(gòu)）不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí)。此條規(guī)定使與7度一級(jí)、8度二級(jí)剪力墻相連的、高度低于24m的裙房框架，在相關(guān)范圍外的框架抗震等級(jí)，與舊規(guī)范相比，可降低一級(jí)，用鋼量節(jié)省。

8.剪力墻配箍特征值的細(xì)化調(diào)整對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。舊版高規(guī)剪力墻約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值均為0.2。2010版高規(guī)第7.2.15條各級(jí)剪力墻配箍特征值，根據(jù)軸壓比的不同，分為0.12和0.2兩檔，以0.12配箍特征值控制的約束邊緣構(gòu)件的配箍率降低約40%。

9.少筋混凝土構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。2010版混凝土規(guī)范第8.5.3條提出了少筋混凝土配筋的概念。主要針對(duì)截面厚度很大，而構(gòu)件內(nèi)力相對(duì)較小的非主要受彎構(gòu)件。此類構(gòu)件以臨界厚度相應(yīng)的最小配筋率計(jì)算的配筋，仍然能夠保證截面的相應(yīng)承載力。在截面高度增大的情況下，仍采用原有的實(shí)際配筋量，配筋率減少。在保證構(gòu)件安全的原則下，配筋量大大減少，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

10.板類受彎構(gòu)件最小配筋率要求對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。2010版混凝土規(guī)范提倡使用高強(qiáng)度、高性能的鋼筋。規(guī)范第8.5.1條注規(guī)定：除懸臂板外的板類受彎構(gòu)件，受拉鋼筋采用強(qiáng)度等級(jí)400Mpa、500mpa的鋼筋時(shí)，最小配筋率可采用0.15和45ft/fy的較大值。采用高強(qiáng)度等級(jí)鋼筋時(shí)，板類受彎構(gòu)件的配筋基本全部由配筋率常數(shù)限值控制，0.15%的配筋率仍可保證結(jié)構(gòu)的安全。

11.鋼筋混凝土受彎構(gòu)件裂縫寬度和最大撓度計(jì)算規(guī)定對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。2010版混凝土規(guī)范第3.4.3條規(guī)定鋼筋混凝土受彎構(gòu)件最大撓度計(jì)算按荷載準(zhǔn)永久組合進(jìn)行；第3.4.4條規(guī)定三級(jí)裂縫控制等級(jí)的鋼筋混凝土構(gòu)件最大裂縫寬度計(jì)算按荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用影響進(jìn)行。而這兩項(xiàng)舊版混凝土規(guī)范均采用荷載標(biāo)準(zhǔn)組合。按2010版混凝土規(guī)范計(jì)算，達(dá)到相同撓度和裂縫寬度時(shí)，少于以舊版混凝土規(guī)范的計(jì)算鋼筋用量。

12.高強(qiáng)度等級(jí)鋼筋的應(yīng)用對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。高強(qiáng)度等級(jí)鋼筋的應(yīng)用，可以提高材料的利用率，節(jié)省鋼筋用量。2010版混凝土規(guī)范提倡應(yīng)用高強(qiáng)度、高性能的鋼筋；推廣400Mpa,500Mpa高強(qiáng)度鋼筋作為縱向受力鋼筋的主導(dǎo)材料；提出限制并逐步淘汰335Mpa級(jí)鋼筋；采用300Mpa級(jí)光圓鋼筋取代235Mpa級(jí)光圓鋼筋。工程實(shí)例中，采用500Mpa級(jí)鋼筋明顯減少鋼筋用量，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益。

13.隔震與消能減震設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)配筋減少的影響。2010版抗震規(guī)范第12.2.5條規(guī)定，對(duì)采用隔震設(shè)計(jì)的隔震層以上結(jié)構(gòu)的地震作用可根據(jù)水平向減震系數(shù)確定。隔震后的上部結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算，直接取隔震后的水平地震影響系數(shù)最大值進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。隔震后的水平地震作用大致比非隔震時(shí)降低半度、一度、一度半。第12.2.7條規(guī)定隔震層以上的抗震措施，當(dāng)水平向減震系數(shù)不大于0.4時(shí)，比非隔震時(shí)適當(dāng)降低，烈度降低不得超過1度。

第12.3節(jié)提出了消能減震設(shè)計(jì)要點(diǎn)。消能部件的設(shè)置，可以更好地發(fā)揮其消耗地震能量的作用，對(duì)上部結(jié)構(gòu)配筋的減少有間接的作用。第12.3.8條規(guī)定，在消能減震結(jié)構(gòu)的抗震性能有明顯的提高時(shí)，主體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要求可以適當(dāng)降低，最大降低程度控制在1度以內(nèi)。與無消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)相比，配筋顯著減少。隔振與消能減震設(shè)計(jì)的規(guī)定，從宏觀角度使結(jié)構(gòu)的配筋比非隔震時(shí)顯著降低。

二、結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響：

1.框架結(jié)構(gòu)中的調(diào)整對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響。（1）框架結(jié)構(gòu)中對(duì)于框架柱彎矩、剪力系數(shù)的調(diào)整。總結(jié)汶川地震的震害經(jīng)驗(yàn)，2010版抗震規(guī)范修改了框架結(jié)構(gòu)中框架柱“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)規(guī)定，適當(dāng)提高了作為豎向構(gòu)件的框架柱的設(shè)計(jì)要求。第6.2.2條，二、三、四級(jí)框架柱端彎矩增大系數(shù)，分別由舊版規(guī)范的1.2,1.1,1.1，提高到1.5,1.3,1.2。第6.2.5條增大了柱剪力要求，二、三級(jí)柱剪力增大系數(shù)由1.2,1.1，分別提高到1.3,1.2。柱彎矩、剪力系數(shù)的提高對(duì)框架結(jié)構(gòu)的配筋影響大，用鋼量增加。（2）柱軸壓比、最小截面尺寸、柱最小總配筋率修改。2010版抗震規(guī)范第6.3.6條，柱軸壓比限值降低，第6.3.5條柱最小截面尺寸加大，對(duì)配筋增大有間接影響。前面第1.12條敘述了500Mpa高強(qiáng)度等級(jí)鋼筋的應(yīng)用降低了鋼筋用量。2010版混凝土規(guī)范第8.5.1條，采用400Mpa強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋時(shí)，受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋最小配筋百分率為0.55%，比舊版規(guī)范的0.5%提高。柱縱向鋼筋最小配筋率的規(guī)定，2010版抗震規(guī)范以500Mpa級(jí)鋼筋為準(zhǔn)，舊版規(guī)范以335Mpa級(jí)為準(zhǔn)。第6.3.7條非框架結(jié)構(gòu)中的柱，采用400Mpa級(jí)鋼筋時(shí)與舊規(guī)范相比柱最小配筋提高0.05%?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中柱及邊柱最小配筋提高0.15%.現(xiàn)以400Mpa級(jí)為準(zhǔn)對(duì)新舊版抗震規(guī)范對(duì)柱截面縱向鋼筋的最小配筋率進(jìn)行比較，詳見表1、表2。（3）框架結(jié)構(gòu)最大適用高度降低。2010版抗震規(guī)范第6.1.1條，框架結(jié)構(gòu)最大適用高度7、8（0.2g）、9度時(shí)分別為50m、40m、24m，，并增加了8度0.3g最大適用高度35m的要求。最大適用高度的降低對(duì)結(jié)構(gòu)類型的選擇和配筋增大有間接影響。（4）劃分框架結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)高度分界的調(diào)整。框架結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)高度分界，舊版規(guī)范以30m劃分，2010版抗震規(guī)范第6.1.2條以24m劃分，使得高度為24m~30m段框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)與舊版規(guī)范相比，提高一級(jí)，配筋加大。（5）樓梯間的影響。2010版抗震規(guī)范第3.6.6條要求，結(jié)構(gòu)抗震分析計(jì)算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響；地震中樓梯的梯板具有斜撐的受力狀態(tài)，樓梯構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行抗震計(jì)算。樓梯參與結(jié)構(gòu)計(jì)算，尤其使框架結(jié)構(gòu)中與樓梯構(gòu)件相連的框架柱、框架梁，受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)配筋加大；樓梯構(gòu)件自身的抗震計(jì)算，改變了梯板按兩端簡(jiǎn)支、受均布豎向荷載的受彎構(gòu)件計(jì)算的傳統(tǒng)計(jì)算方法，考慮支撐作用，計(jì)入地震軸力影響，雙層配筋，平臺(tái)梁、柱受力發(fā)生變化，均增加了鋼筋用量。

2.斜截面承載力計(jì)算公式的調(diào)整對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響。2010版混凝土規(guī)范第6.3.4條，受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算公式中，箍筋承擔(dān)的剪力由原1.25fyv(Asv/S)ho減小為fyv(Asv/S)ho，承受均布荷載的框架梁受剪承載力一般由計(jì)算配箍控制，實(shí)際箍筋計(jì)算面積增加。

3.剪力墻邊緣構(gòu)件配筋要求的增大對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響。剪力墻約束邊緣構(gòu)件，舊版規(guī)范中要求在一、二級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻中設(shè)置，2010版高規(guī)第7.2.14條增加了三級(jí)抗震等級(jí)剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)，在大于軸壓比限值的情況下，設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的要求，配筋增加。2010版高規(guī)第7.2.15條約束邊緣構(gòu)件縱筋由舊版規(guī)范一、二級(jí)的6φ16、6φ14，增加到8φ16、6φ16，增加了三級(jí)6φ14的要求。雖然邊緣原構(gòu)件長(zhǎng)度有所減少，但配筋數(shù)量和直徑要求加大。第7.2.16條，三級(jí)剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)構(gòu)造邊緣構(gòu)件縱向鋼筋配筋要求0.006Ac和6φ12中取大值，比舊版規(guī)范0.005 Ac和4φ12中取大值的要求提高，配筋加大。

4.結(jié)構(gòu)薄弱層地震剪力調(diào)整系數(shù)的增大對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響。2010版高規(guī)第3.5.8條，對(duì)于側(cè)向剛度變化、承載力變化、結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件連續(xù)性不滿足規(guī)范要求所形成的結(jié)構(gòu)薄弱層，其在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值下的樓層剪力增大系數(shù)，由舊版規(guī)范的1.15增大到1.25，安全度提高，配筋加大。第4.3.12條結(jié)構(gòu)底部總剪力不滿足規(guī)范要求時(shí)，結(jié)構(gòu)各樓層的剪力均應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)結(jié)構(gòu)配筋有影響。

5.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)軸壓比的降低對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響。2010版高規(guī)第7.2.2條將一、二、三級(jí)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的軸壓比由舊版規(guī)范的0.5、0.6、0.7降低為0.45、0.5、0.55，軸壓比的降低影響到墻肢截面尺寸的大小，間接使配筋增大。

6.轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)調(diào)整對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響。2010版高規(guī)第10.2.4條，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的水平地震作用計(jì)算內(nèi)力的增大系數(shù)，特一、一、二級(jí)由舊規(guī)范的1.8、1.5、1.25，增大到1.9、1.6、1.3。第10.2.11條，與轉(zhuǎn)換構(gòu)件相連時(shí)，二級(jí)轉(zhuǎn)換柱底層柱下端截面的彎矩組合值增大系數(shù)，由舊規(guī)范的1.25增大到1.3。第10.2.18條部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，二級(jí)落地剪力墻底部加強(qiáng)部位的彎矩增大系數(shù)由舊規(guī)范的1.25增大到1.3，增加了三級(jí)落地剪力墻彎矩增大系數(shù)1.1的要求。以上調(diào)整使框支剪力墻結(jié)構(gòu)配筋加大。

7.錯(cuò)層處框架柱截面承載力按性能設(shè)計(jì)要求的規(guī)定對(duì)結(jié)構(gòu)配筋增大的影響。錯(cuò)層處框架柱是性能設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵構(gòu)件，按照2010版高規(guī)第10.4.5條、第3.11.3-2條要求，錯(cuò)層處框架柱在設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下，宜滿足第2性能水準(zhǔn)的要求。提高了結(jié)構(gòu)安全性，配筋加大。

以上討論，有計(jì)算內(nèi)容的修改，也有構(gòu)造措施的調(diào)整，僅限于部分常用條文。上述各項(xiàng)分析，均是單純從規(guī)范某一條文修改的角度考慮。實(shí)際工程的應(yīng)用，是多項(xiàng)條文、多種因素的綜合；配筋量在工程中的變化，也是多種因素影響的結(jié)果，工程設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)以偏概全。

做為設(shè)計(jì)人員，在學(xué)習(xí)和應(yīng)用新版規(guī)范，關(guān)注規(guī)范安全度提高要求的同時(shí)，應(yīng)注意規(guī)范修訂所提出的細(xì)化和合理降低要求，提高材料的利用率。

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3.中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主編.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，JGJ3-2010.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010

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5.夏緒勇，徐有鄰.新舊混凝土規(guī)范構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)比較.建筑結(jié)構(gòu)，2011.11.15

（作者單位：山西太鋼工程技術(shù)有限公司 山西太原 030009）

（責(zé)編：芝榮）