37.ACI-347-04混凝土模板指南(中文版).pdf
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347-1ACI347-04混凝土模板指南混凝土模板指南美国混凝土协会标准美国混凝土协会347委员会报告PericlesC.Stivaros主席KevinL.Wheeler秘书RodneyD.AdamsKennethL.BerndtRandolphH.BordnerRamonJ.CookJamesN.CornellJackL.DavidWilliamA.DortchJeffreyC.ErsonN.JohnGardnerSamuelA.GreenbergR.KirkGregoryAwadS.HannaG.P.JumHorstMaryK.HurdDavidW.JohnstonRogerS.JohnstonDovKaminetzkyHarryB.LancelotH.S.LewDonaldM.MarksRobertG.McCrackenWilliamR.PhillipsDouglasJ.SchoonoverW.ThomasScottAviadShapiraRolfA.Spahr本指南主要描述模架的安全、质量及经济性。
合同文件中有一节对工程师/建筑师应提供给承包商的规范指南的种类及数量进行了说明。
报告的剩余部分就工程师/建筑师如何以最安全且最经济的方式满足规范的要求给出了建议。
通过单独章节描述了模架的设计、建造和所用材料等内容,并在单独一章中概述了针对装饰用混凝土的注意事项。
其它小节主要描述了桥梁、保护罩、大块混凝土及地下工程所用的模架。
模架特殊施工方法的结论性章节包括滑模混凝土、预填集料混凝土、导管浇筑混凝土、预制混凝土和预应力混凝土。
关键词:
关键词:
锚固件;装饰用混凝土;涂层;混凝土;施工;脚手架;模板拉杆;模板;模架;基础;质量控制;再撑;支撑;滑模工艺;规范;容差。
ACI委员会的各份报告、指南、标准惯例以及意见书均旨在于为建设规划、设计、执行和监察工作提供指导。
本文件的目标使用者为有能力自行判断本文件内容及建议之重要性和局限性并有能力为其应用本文件所包含内容的行为负责的相关个人。
美国混凝土协会(ACI)特此拒绝为本文件中所载明的各项原则承担任何责任。
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合同文件请勿参考本文件。
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_ACI347-04于2004年10月15日生效,并取代ACI347R-03。
版权所有2004年美国混凝土协会美国混凝土协会保留的所有权利包括以任何形式或以任何方式复制和使用本文件,包括通过影印、电子或机械设备、印刷、书面或口头录制的音频或视频副本、或使用任何知识或检索系统或设备获得的副本,除非得到版权所有者的书面许可。
目录目录第第1章章-简介简介.31.1-范围范围.31.2-定义定义.31.3-实现模架的经济性实现模架的经济性.41.4-合同文件合同文件.4第第2章章-设计设计.72.1-概述概述.72.2-荷载荷载.82.3-单位应力单位应力.112.4-配件安全系数配件安全系数.112.5-支撑支撑.112.6-支撑和缀条支撑和缀条.122.7-模架基础模架基础.122.8-沉降沉降.12第第3章章-施工施工.123.1-安全预防措施安全预防措施.123.2-施工惯例和工艺施工惯例和工艺.133.3-公差公差.153.4-成形表面上的不规则成形表面上的不规则.183.5-支撑和拱架支撑和拱架.183.6-模架的检验和调整模架的检验和调整.183.7-模具和支架的拆除模具和支架的拆除.193.8-多层结构的支撑和再撑多层结构的支撑和再撑.21第第4章章-材料材料.224.1-概述概述.224.2-材料特性材料特性.224.3-配件配件.234.4-模板涂料与脱模剂模板涂料与脱模剂.27第第5章章-装饰用混凝土装饰用混凝土.275.1-简介简介.275.2-建筑师的角色建筑师的角色.275.3-材料与配件材料与配件.285.4-设计设计.295.5-施工施工.295.6-模板拆除模板拆除.30第第6章章-特殊结构特殊结构.316.1-论述论述.316.2-桥梁和高架桥(包括高墩)桥梁和高架桥(包括高墩).316.3-为复合作用设计的结构为复合作用设计的结构.316.4-折板、薄壳和大跨度屋顶结构折板、薄壳和大跨度屋顶结构.326.5-大体积混凝土结构大体积混凝土结构.336.6-地下结构地下结构.33第第7章章-特殊施工方法特殊施工方法.347.1-建议建议.347.2-预填集料混凝土预填集料混凝土.347.3-滑模滑模.357.4-永久模板永久模板.377.5-预应力混凝土施工用模板预应力混凝土施工用模板.377.6-现场预制模板现场预制模板.387.7-模板预制混凝土的使用模板预制混凝土的使用.387.8-水下浇筑混凝土用模板水下浇筑混凝土用模板.39第第8章章-参考文献参考文献.408.1-参考标准和报告参考标准和报告.408.2-引用文献引用文献.41混凝土模板指南混凝土模板指南347-3前言前言1955年美国混凝土协会347委员会(前身为美国混凝土协会622委员会)成立以前,钢筋混凝土在长跨度结构、多层结构和高层建筑中的使用越来越广泛。
随着模架失效次数的增多,甚至有时会导致人员死亡,对模架标准以及模架性能相关知识的要求越来越多。
该委员会基于美国和加拿大的现行标准实施规程的调查,编制的第一份报告于1957年6月在美国混凝土协会的刊物上发表。
1.1该委员会的第二份报告于1958年8月在同一刊物上发表。
1.2第二份报告对试验报告和用于测定垂直模架上的横向压力的设计公式进行了深入审核。
该研究和报告的主要结果是建立了由垂直模架设计中所用的模板压力形成的基本公式。
第一个标准为ACI347-63,其后的修订版本为ACI347-68和ACI347-78;再之后的两个修订版本ACI347R-88和ACI347R-94为委员会报告,因为美国混凝土协会的政策风格和标准的格式发生了改变。
ACI347-01再次对标准化进程提供可指导信息。
该委员会的一项重大贡献是赞助并审核了由M.K.Hurd所著混凝土模架1.3,该著作于1963年首次发行,现行版本为第六版,共490多页;是该主题方面最为全面且应用最广泛的文件。
(日本国家混凝土委员会出版了该著作的日文译版。
)以英寸-磅和国家标准单位表示的成对值通常并不完全相等。
因此,各体系与其它体系独立使用。
将两个体系中的数值结合可能导致与本文件不符。
第第1章章-简介简介1.1-范围范围本指南包含:
合同文件所含信息的列表;模架上水平力和垂直力的设计准则;用于测定模架配件容量的设计考虑因素,包括安全系数;模架图纸的绘制;模架的建造和使用,包括安全注意事项;模架用材料;特殊结构用模架;特殊施工方法用模架;及检验及试验人员的资质。
本指南以以下前提为基础:
模架的布局、设计和施工应由模架工程师/承包商负责。
这是实现混凝土模架的安全性和经济性的基本前提。
1.2-定义定义本指南中将使用以下定义。
指南中的许多术语也出现在ACI116R中:
顶撑顶撑-指一次性将原始模架和支撑从小区域内拆除后,为使混凝土板或构件不偏斜所使用的紧靠混凝土板或结构构件下方的支撑;这说明,混凝土板或其它构件尚不能支撑其自身重量或上方的现有施工荷载。
气泡孔眼气泡孔眼-表面气孔:
是由混凝土浇筑和施工期间,成形混凝土表面的气泡形成的小型规则或不规则的孔穴,直径通常小于0.6in.(15mm);也称作气孔。
拱架拱架-若整个临时支架作为一个单元被下放(受到锤击或拆除)时,拱结构、壳体结构和空间结构施工用的专门临时支架,以免结构任何部分引入有害应力。
滑升模板滑升模板-一种垂直上升用于随后在给定结构中吊装混凝土的模板。
对角支撑对角支撑-设计用于抵抗横向荷载的补充模架构件。
工程师工程师/建筑师建筑师-工程师、建筑师、工程公司、建筑公司或发布永久性结构用项目计划和规范,并根据合同文件对工程进行管理的其它单位。
悬空模板悬空模板-设计用于多重使用模式,且可通过机械方式搬运的大型预制模架部分,通常包括充分使用的支撑桁架、支撑梁或支撑组件。
注:
过去该术语用于地板成形系统。
模板模板-设置强度或获得的强度可以支撑自身重量,用于支撑混凝土的临时性结构或模具。
模架模架-新拌混凝土的整个支架体系,包括与混凝土接触的模具或夹衬板,以及所有支承构件、五金器件和必要的支架。
模架工程师模架工程师/承包商承包商-模架系统工程师、承包商或负347-4美国混凝土协会标准美国混凝土协会标准责模架设计和模架操作指定领域的合格人员。
成套组合模板成套组合模板-用于形成垂直面的大型组件,也称作成套模板。
水平缀条水平缀条-连接至支撑用于减小其无支撑长度,从而增加荷载能力和稳定性的水平支承构件。
预支撑预支撑-最初(原始)支柱拆除前,外加并紧靠选定的板面成形系统用板下方的支撑。
预支撑及其支撑的板面保持在适当的位置,直至整个区域的剩余部分已经拆除和进行顶撑,每次一小块区域。
再撑再撑-大面积拆除原始模板和支撑后,紧靠已经拆模的混凝土或其它结构构件下方的支撑;其需要新的混凝土板或结构构件以转移并支撑其自重,以及安装再撑前的现有施工荷载。
脚手架脚手架-一种临时性高架平台(支撑或悬吊)和用于支撑工人、工具和材料的支撑结构;可调节的金属脚手架可用于在混凝土工作中提供支撑,前提是其结构具有必要的荷载支承能力和结构完整性。
支撑支撑-设计用于支承模架、混凝土的重量以及上述荷载的垂直式或倾斜式支承构件。
滑模滑模-浇筑混凝土时拉起或提升的一种模板,可水平移动以铺设混凝土铺面用混凝土,或将混凝土铺设在河道、沟渠和虹吸管的斜坡或倒角上;或可以垂直移动以形成墙壁、料斗或筒仓。
1.3-实现模架的经济性实现模架的经济性工程师/建筑师可通过规划实现结构的整体经济性,从而使模架成本最小化。
美国的模架成本可能等于或大于在原地完成混凝土结构所耗总成本的60%。
这一情况要求工程师/建筑师在设计和详细说明结构,以及工程师/承包商在设计和建造模架时进行认真考虑和规划。
由模架工程师/承包商编制的模架图纸可以识别出潜在问题,并应给项目现场工作人员提供清晰的图片,以说明要求和实现的方法。
以下指导信息给出了工程师/建筑师如何对结构进行规划,以实现模架的最佳经济性:
为了简化并使模架重复利用率最大化,基脚、柱和梁的尺寸应为标准材料的倍数,并且尺寸应尽可能最小化;如内柱的宽度小于或等于其所支撑的主梁的宽度,那么横梁模板应为简单的矩形或正方形,且无预留箱形凹位;并且不需要切掉柱子角突出的混凝土板模板;当所有横梁嵌入一定深度时(横梁嵌入横梁构架、横梁嵌入柱子构架),横梁模板的支承结构可由经过支撑的水平平台支承;抛光板、胶合板和其它现成的模架部件应使用适当的尺寸,并保持横梁和托梁的尺寸一致,可减少劳动时间。
结构的设计应基于所使用的可在市场上购买的成形系统(如单向或双向托梁系统)的标准深度;结构设计应与建筑设计同时进行,这样设计的尺寸才就有更好的协调性。
房间尺寸可存在几英寸的差异,以适应结构设计;工程师/建筑师在详细设计结构系统时应考虑建筑特点、建筑物下陷以及机械或电气工程的开孔,以实现经济性。
因这些因素引起的结构系统差异应表现在结构平面图上。
在可能的情况下,混凝土板顶部下陷设计时不会影响混凝土板、梁或托梁的拱腹高度。
设计嵌固以连接或穿透混凝土结构时应确保成形面随意穿透最小化;及避免将柱子或墙壁,甚至少数底板定位在会影响其它建筑工段中大型模架支撑块体使用的位置。
1.4-合同文件合同文件合同文件应说明完成结构所需的容差,但不要详细说明模架工程师/承包商设计和建造模架实现所需容差采用的方法。
模架的布局和设计以及施工应由模架工程师/承包商负责。
这样对于通过技能、知识和创新以安全地建造经济的结构提供了绝对自由。
通过审核模架图纸,工程师/建筑师能够明白模架工程师/承包商是如何解读并执行合同文件的。
一些地方性区域有特定的法律要求,其确定了工程师/建筑师在模架设计、审核或批准过程中应承担的责任。
1.4.1单独规范-鼓励规范编写者参考本指南获取建议,可以将建议通过适当的语言编入合同文件中。
适用于模架的规范将对完工工程的整体经济性和质量造成影响;因此,应针对各种特定的工种定制混凝土模板指南混凝土模板指南347-5规范,在规范中清楚说明对承包商的预期要求,并确保经济性和安全性。
一本写的好的模架规范往往会使工程报价均衡。
不必要的苛刻要求会使投标人对整个规范产生质疑,并使其难以准确理解预期要求,并且他们可能会过度谨慎,报价过高,或误解要求,报价过低。
一本写的好的模架规范不仅有利于业主和承包商,而且还有利于工程师/建筑师、验收单位以及其它交易分包商的现场代表。
可编入一些要求,在确保修整混凝土工程的质量不会因其它材料和方法的使用而受到损伤的前提下,允许承包商具有自行裁量权。
本文件建议考虑的适用性整体要求尚不足以构成完整的规范。
还应对个别结构所特有和必需的实际材料、饰面及其它物品增加要求。
工程师/建筑师可以排除、提请特别注意、强调或适当放宽任何总体要求,以更好地满足特定项目的需要。
更详细的有效信息见混凝土用模架。
1.31.4.2模架材料和配件-如果需要特别注意特定设计或预期饰面,工程师/建筑师可在合同文件中详细说明实现目标所必需的模架材料以及其它特征。
如果工程师/建筑师不要求使用特定的材料或配件,模架工程师/建筑师可以选择任何可以满足合同要求的材料。
当结构设计以使用在市场上能购买到的标准尺寸的模板(如单向或双向托梁系统)为基于时,那么计划应侧重于使用适用的形状和尺寸。
模板与其它构架或拱架之间的连接允许有一定的回旋余地,以体现预期类型模板的容差及标准安装规程。
1.4.3露石混凝土的饰面-混凝土表面的饰面要求应尽可能用可度量的术语描述。
参考第3.4节和第5章。
1.4.4模架的设计、检验、审查和批准-尽管模架的安全性由承包商负责,但在某些情况下,由工程师/建筑师或审批机构来确定模架的审核和批准,包括图纸和计算书。
如果是这样,工程师/建筑师应在合同文件中要求进行此类审核或批准。
可能要求对非常复杂的结构、设计基于特定施工方法的结构、其中的模板会形成预期建筑饰面的结构、某些后张结构、折板、薄壳或长跨度屋顶结构进行批准。
应在合同文件中说明以下内容:
模架设计者;模架特定特征的检验者,以及进行检验的时间;及要求审核和/或批准的内容-a.审核和/或批准模架图纸;b.混凝土浇筑之前和期间审核和/或批准模架;及c.审核和/批准人员。
1.4.5合同文件-合同文件应包括模架工程师/承包商设计模架并绘制模架图纸所必需的结构相关的所有信息,如特定工种或其中一部分所需的所有施工缝、收缩缝和膨胀缝的数量、位置和详图;浇筑混凝土的次序(如具有关键性);混凝土施工的容差;结构设计的活荷载和超静载以及所使用的任何活荷载减小。
以下为ACI318要求;原位模板下的中间支架,如模板和其它材料制成的永久性模板用的金属板面;结构工程师用于设计复合作用的支架和/或支撑;以及任何其它特殊支架;复合结构用支承的位置以及安装和拆除的顺序;特殊施工方法和特殊结构(如外壳和折板)用的模板所必需的特殊规定。
应充分详细说明这类结构的基本几何图形以及它们要求的翘曲度,以便模架工程师/工程师建造模板;对后张混凝土部件的特殊要求。
拉伸后张部件时荷载的转移和相关运动可能至关重要,应将针对此类条件下所用的模架的特殊条件告知承包商;混凝土板或其它结构构件所需的用以补偿结构偏转的翘曲量。
应在初始设置模板支架后及拆除模板支架前,在拱腹标高处测定获得的翘曲度;梁拱腹或柱角上需要或禁用的翘曲度;对穿过混凝土开孔或插孔所用的嵌件、挡水片及内置构架的要求;对连接至模架、由模架支撑或穿过模架的其它物品的工作的类似要求;347-6美国混凝土协会标准美国混凝土协会标准不当操作:
不当操作:
混凝土板构架嵌入时梁模板单侧旋转并且未配备支撑。
正确操作:
正确操作:
混凝土板构架嵌入时,支撑可防止模板单侧旋转。
不当操作:
不当操作:
将模板拉杆连接至钢丝可能引起移动。
正确操作:
正确操作:
从两侧系紧模板或固定模板拉杆图2.1-防止混凝土板构架嵌入梁模板时出现单侧旋转至关重要。
混凝土模板指南混凝土模板指南347-7如果建筑特征、嵌固件或其它物品的工作可能引起结构构件(如单向或双向托梁系统中的托梁)位置发生改变,工程师/建筑师应对此类改变或状况进行协调。
装饰用混凝土的位置与细部。
当将建筑细部铸入结构混凝土中时,应相应地在结构平面图上标明或引用,因为它们在模板的结构设计中具有重要作用。
第第2章章-设计设计2.1-概述概述2.1.1规划-所有模架应在开始建造前经过精细规划。
所需的规划量取决于模板的尺寸、复杂度和重要性(考虑到重复利用)。
所设计的模架应考虑到强度和可用性。
应在所有情况下研究系统的稳定性和构件的屈曲度。
2.1.2设计方法-模架由不同材料制成,并且要遵循通用的针对材料的操作规程(参考第4章)。
例如,木模板采用美国林业与纸业协会推荐的工作应力法设计而成。
同在多层建筑中一样,当混凝土结构成为模架支撑系统的一部分时,很重要的一点是:
模架工程师/建筑师要认识到混凝土结构是通过强度法设计而成的。
因此,在对荷载进行说明时,应明确其是工作荷载还是系数荷载。
本指南中的设计、设计荷载及设计能力等术语一般指模架的设计。
如涉及永久性结构的设计荷载,那么结构设计荷载、结构静荷载或一些类似的术语是指结构上的非系数工作荷载。
*2.1.3基本目标-模架的设计应确保混凝土板、混凝土墙和其它构件具有正确的尺寸、形状、直线性、标高及位置,且在既定的容差内。
模架的设计还应确保其能够安全地支承所有可能施加的垂直荷载和横向荷载,直至这些荷载由混凝土结构支承。
垂直荷载和横向荷载应由专用的具有充足强度的模架系统或就地施工传递至地面。
模架的设计应由承包商或承包商雇佣的负责设计模架的模架工程师负责。
2.1.4设计缺陷-可能导致故障的一些常见设计缺陷为:
荷载设计中容许缺乏,如风、电动手推车、浇筑设备和临时储料场;再撑不足;再撑应力过大;防止混凝土板构架嵌入时梁模板单侧转动(图2.1)的规定不充分;用以抵抗破损模板面隆起的锚定装置不充分;浇筑次序产生的偏心荷载的容差不足;未对与支撑或支柱接触的部件上锁承受的应力进行调查未提供正确的横向支撑或支撑缀条;未调查受压构件的长细比;未提供充足的拉杆将悬臂式模板交叉连接在一起;当校准模架时,闭合模板间隙的过程中施加在模板五金锚固件上的荷载无法解释;及后张期间,弹性压缩无法解释。
2.1.5模架图纸和计算书-建造模板前,可能要求模架工程师/承包商提交详图、设计计算书或拟建模架的详图和/或设计计算书,以备工程师/建筑师或验收单位审批。
如果此类图纸未经工程师/建筑师或验收单位批准,模架工程师/承包商应按照要求在模架施工开始前做出变更。
模架图纸的审查和/或批准不应免除承包商正确建造和维护模板的责任。
如果由承包商雇佣的人员以外的其他人员进行审查,则此类审查或批准表明:
审查人不反对所示的假定设计荷载和设计应力、拟定的施工方法、浇筑率、设备及次序、拟用的模板材料以及模架整体方案。
所有主要设计值和荷载条件应在模架图纸上显示。
这包括假定的活荷载值、拆除模架以及施工荷载应用中所需的混凝土抗压强度、浇筑率、最低温度、高度、混凝土坍落度、可在模架上运行的移动设备的重量、基础压力、设计应力、翘曲图示以及其它相关信息(如适用)。
除了在适用的详情中详细说明材料的类型、尺寸、长度外,还应提供模架图,如:
拆除模架、支撑和再撑的程序、次序和准则;如新混凝土板上的施工荷载的设计容差对支撑和/或再撑方案的制定造成影响时,应详细说明该容差(多层结构的支撑和再撑的相关信息,参考第2.5节和第3.8节);锚固件、模板拉杆、支撑、横向支承和水平缀条;347-8美国混凝土协会标准美国混凝土协会标准模板的现场调整;止水带、键槽和嵌件;施工脚手架和手推车便道;排水孔或振动器孔(如要求);抹灰准条和标准板条;外部振捣器配件位置;拆模时可能损坏混凝土的木模边框保护条或拆模板;横撑或临时堵块的拆除;清洗插孔并检验开孔;符合合同文件的施工缝、收缩缝和膨胀缝(参考ACI301);浇筑混凝土的次序以及相邻两次浇筑之间的最短时间;用于外露角和施工缝的施工缝小木条或标准板条;翘曲度;用于模架的底基或其它基础规定;特殊规定,如安全、防火、排水以及防冻保护和水道交叉处的残渣清理等;模架涂层;指明了突出模架的导管和管道的尺寸和位置的模架安装工须知;及爬升式起重机或其它材料搬运设备所用的临时开孔或连接装置。
2.2-荷载荷载2.2.1垂直荷载-垂直荷载包括静荷载和活荷载。
模架的重量加上钢筋和新拌混凝土的重量等于静荷载。
活荷载包括工人、设备、储料、手推车便道的重量和冲击力。
多层建筑的支撑和再撑设计中假定的垂直荷载应包括,上文中拟定施工计划所述的由地板传递的所有荷载。
参考第2.5节。
水平投影测得的模架的设计活荷载不小于50lb/ft2(2.4kPa)。
当使用自行装置时,活荷载应不小于75lb/ft2(3.6kPa)。
如使用自行装置,静荷载和活荷载结合在一起的设计荷载应不小于100lb/ft2(4.8kPa)或125lb/ft2(6.0kPa)。
2.2.2混凝土的侧压-除非满足第2.2.2.1节或第2.2.2.2节中的条件,否则设计的模板应适用于等式(2.1a)或(2.1b)中给出的新拌混凝土的横向压力。
其它压力公式得出的最小值不适用于等式(2.1a)和(2.1b)。
其中p=横向压力,lb/ft2(kPa);w=混凝土的单位重量;lb/ft3;=混凝土的密度,kg/m3;g=引力常量,9.81N/kg;及h=混凝土浇筑点顶部至模板中相关点之间的液态混凝土或塑性混凝土的深度,单位:
ft(m)。
应了解混合料的固有特性,这些特性可通过浇筑率和液态混凝土的等级来确定。
对于可以在混凝土凝固前快速填充的柱子或其它模板,h应作为模板的高度或进行多次混凝土浇筑时水平施工缝之间的距离。
当使用能够设定时间或增加坍落度特性的新外加剂制备混合料时,如自密实混凝土,应使用等式(2.1a)和【(2.1b)】,直至通过测定可理解对模板压力的影响。
混凝土模板指南混凝土模板指南347-9表表2.1-单位重量系数单位重量系数Cw英寸-磅单位国际单位混凝土的单位重量Cw混凝土的密度Cw小于140lb/ft3Cw=0.51+(w/145lb/ft3)不小于0.80小于2240kg/m3Cw=0.51+(w/2320kg/m3)不小于0.80140至150lb/ft31.02240to2400kN/m32240至2400kN/m31.0150lb/ft3以上Cw=w/145lb/ft32400kg/m3以上Cw=w/2320kg/m3347-10美国混凝土协会标准美国混凝土协会标准2.2.2.1英寸-磅单位-对于坍落度小于或等于7in,并且正常内部振动深度小于或等于4ft的混凝土,模架的设计横向压力如下;其中pmax=最大横向压力(lb/ft2),R=浇筑率(ft/h),T=浇筑期间混凝土的温度(),Cw=按照表2.1的单位重量系数,Cc=按照表2.2的化学系数。
2.1柱子:
最小为600Cwlb/ft2,但小于wh。
对于浇筑率小于7ft/h且浇筑高度不超过14
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