美国钢结构建筑设计规范中文版(ANSI-AISC-360-05-)1.doc

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1、ANSI/AISC 360-05美国国家标准钢结构建筑设计规范 本规范取代下列规范:1999年12月27日颁布的钢结构建筑设计规范:荷载和抗力系数设计法(LRFD)、1989年6月1日颁布的钢结构建筑设计规范:容许应力设计法和塑性设计法、其中包括1989年6月1日颁布的附录1单角钢杆件的容许应力法设计规范、2000年11月10日颁布的单角钢杆件的荷载和抗力系数设计法设计规范、2000年11月10日颁布的管截面杆件的荷载和抗力系数设计法设计规范、以及代替上述规范的所有从前使用的相关版本。本规范由美国钢结构协会委员会(AISC)及其理事会批准发布实施。本规范由美国钢结构协会规范委员会(AISC)审

2、定,由美国钢结构协会董事会出版发行。美国钢结构学会One East Wacker Drive,Suite 700芝加哥,伊利诺斯州60601-1802版权2005美国钢结构学会拥有版权保留所有权利。没有出版人的书面允许,不得对本书或本书的任何部分以任何形式进行复制。本规范中所涉及到的相关信息,基本上是根据公认的工程原理和原则进行编制的,并且只提供一般通用性的相关信息内容。虽然已经提供了这些精确的信息,但是,这些信息,在未经许可的专业工程师、设计人员或建筑工程师对其精确性、适用性和应用范围进行专业审查和验证的情况下,不得任意使用或应用于特定的具体项目中。本规范中所包含的相关材料,并非对美国钢结构

3、协会的部分内容进行展示或担保,或者,对其中所涉及的相关人员进行展示或担保,并且这些相关信息在适用于任何一般性的或特定的项目时,不得侵害任何相关专利权益。任何人在侵权使用这些相关信息时,必须承担由此引起的所有相关责任。必须注意到:在使用其它机构制订的规范和标准时,以及参照相关标准制订的其它规范和标准时,可以随时对本规范的相关内容进行修订或修改并且随后印刷发行。本协会对未参照这些标准信息材料,以及未按照标准规定在初次出版发行时不承担由此引起的任何责任。在美国印刷发行钢结构建筑设计规范2005年3月9日发布美国钢结构协会献辞Lynn S. Beedle教授本AISC 规范的出版得益于Lynn S.

4、Beedle博士,Lehigh 大学著名的教授。Lynn S. Beedle博士在Lehig h 大学从事教育工作已有41年的时间,并且荣获了大量的专业及教育工作奖状,包括1973T.R.Higgins奖状和AISC 的2003 Geerhard Haaijer 奖状。他是几个AISC规范版本的主要制订人员,并且长期担任AISC规范委员会成员。他在开发塑性设计方法和实施AISC规范方面起到了相当大的作用。他担任结构稳定性研究委员会主任长达25年,并且在处理和解决各种稳定性问题和开发理性设计规范方面起到了决定性的使用,而且其中的很多问题和方法已经收入AISC规范中。1969年,他创建了高层建筑及

5、城市居住环境委员会,并且成功地将建筑原理、工程结构、施工、环境、社会和政治要素很好地融入每项大型高层建筑项目中。他积极参与这种工作直到2003年去世,享年85岁。他对钢结构建筑设计和施工的贡献,将会永远地铭刻在AISC中,并且同样地铭记于:钢材工业和结构工程专业领域中。想要获得更多的有关Lynn S. Beedle博士的生平事迹和相关成就,请参见由Mir Ali编著,并且由高层建筑及城市居住环境委员会出版发行(2004)的摩天大楼分析方案专家:Lynn S. Beedle 传奇的人生。序言(本序言不属于ANSI/AISC360-05, 钢结构建筑规范的组成部分, 而是仅用于提供信息的目的而包括

6、在内。)本规范根据过去成功的使用案例、先进的知识结构和设计实践经验而予以制。2005年的美国钢结构协会制订的钢结构规范首次提供了一种综合性的ASD钢结构建筑设计规范:容许应力设计法和LRFD钢结构建筑设计规范:荷载和抗力系数设计法的处理方法;因此本规范合并取代早期用于分别处理这两种设计方法的相关规范。按照本规范章节B的规定,可以按照ASD 或LRFD中的相关规定进行相关设计。 本规范作为一种协议性的文件已经成为一种开发手段,并且提供一种适用于钢结构建筑及其它结构建筑设计时的统一性的惯用方法。本规范的目的在于,提供一种日常作用的设计标准,而不是提供一种只适用于不是经常遇到的问题的特定标准,并且这

7、种设计标准可以适用于整个结构性设计的所有范畴。.本规范是由具有广博经验及高度专业性的结构工程师组成的委员会所形成的一致意见的结果,并且这些工程师代表了整个美国地域范围内的工程师。这个委员会几乎包括了相当数量的私自经营及规范化的工程标准制订机构,其中的工程师涉及到科研和教育工作,并且这些工程师受雇于制造和生产钢材的相关公司。在此,也同时感谢那些50多名分别在10年工作委员会协助工作的专业志愿者所做出的贡献和协助性的工作。本规范中的相关符号、术语及附录部分为本规范的整个组成部分。在本规范中已经提供的一种非强制性的注释说明部分只提供有关规定的背景知识内容,并且鼓励用户予以咨询和利用。另外,在整个规范

8、中分别配置了各种便于使用的注释部分内容,以便于在应用本规范的相关规定时,为用户提供明确的和实用性的指导工作。正如在本序言之前中有关放弃声明的相关说明性的内容所述,相关使用人员必须注意到,在使用本规范中所适用的相关数据或建议时,必须运用相应的专业判断能力来具体应用本规范的相关规定。本规范的核准委员会的组成人员如下:James M. Fisher, Chairman Roger E. Ferch, Vice Chairman Hansraj G. Ashar William F. Baker John M. Barsom William D. Bast ReidarBjorhovde Roger

9、L. Brockenbrough Gregory G. Deierlein Duane S. Ellifritt Bruce R. Ellingwood Michael Engelhardt Shu-Jin Fang Steven J. Fenves John W. Fisher Timothy P. Fraser Theodore V. Galambos Louis F. Geschwindner Lawrence G. Griffis John L. GrossTony C. HazelMark V. HollandLawrence A. KloiberRoberto T. LeonSta

10、nley D. LindseyJames O. MalleyRichard W. Marshall (deceased)Harry W. MartinDavid L. McKenzieDuane K. MillerThomas M. MurrayR. Shankar NairJack E. PetersenDouglas A. Rees-EvansRobert E. Shaw, Jr.Donald R. ShermanW. Lee ShoemakerWilliam A. ThorntonRaymond H. R. TideCynthia J. Duncan, Secretary本规范委员会由衷

11、地感谢下列为制订该项文件做出贡献各个工作委员会成员:Farid Alfawakhiri Georges Axmann Joseph Bohinsky Bruce Butler Charles Carter Robert Dexter (deceased) Carol Drucker W. Samuel Easterling Michael Engestrom M. Thomas Ferrell Christopher Foley Arvind Goverdhan Jerome Hajjar Tom Harrington James Harris Steven Herth Todd Helwig

12、 Richard HenigeChristopher Hewitt Ronald Hiatt Keith Hjelmstad Socrates Ioannides Nestor Iwankiw Richard Kaehler Dean Krouse Barbara Lane Jay Larson Michael Lederle Kevin LeSmith J. Walter Lewis Daniel Linzell LeRoy Lutz Peter Marshall Brian Meacham Saul Mednick James MilkeHeath MitchellJames Swanso

13、nJeffrey PackerEmile TroupFrederick PalmerChia-Ming UangDhiren PandaSriramulu VinnakotaTeoman PekozRobert WeberCarol PivonkaDonald WhiteClinton RexRobert WillsJohn RuddyRonald ZiemianDavid SamuelsonSergio ZorubaThomas Schlafly内 容 目 录符 号17术语表39第 A章 总则52A1. 范围521. 适用于较低的地震级别522. 适用于较高的地震级别523. 原子能应用53

14、A2. 所引用的规范及标准53A3. 材料561. 钢结构材料561a. ASTM 名称561b. 未经确认的钢材571c. 轧制的重型钢材571d. 组合的重型钢材572. 钢材铸造煅-造583. 螺栓、垫圈及螺母584. 锚定螺杆595. 填料金属及熔化焊接材料596. 柱头螺栓剪切连接器件59A4. 结构设计图纸及其技术规格60第B章 设计要求61B1. 一般规定61B2. 载荷及其组合61B3. 设计基础61.1. 所要求的强度622. 极限状态623. 适用于使用载荷和抗力系数的设计 (LRFD)624. 适用于使用容许应力设计法 (ASD)625. 稳定性的设计636. 连接构件的

15、设计636a. 简单的连接构件636b. 力矩连接构件637. 工作性能的设计648. 积水的设计649. 疲劳设计6410. 防火条件的设计6411. 腐蚀效应设计6412. 管截面(HSS)壁厚设计6513. 毛截面积以及净面积的确定65B4. 局部压曲时的截面分类651. 未设加劲肋的杆件662. 加劲肋杆件66B5. 制造、安装及质量控制69B6. 现有结构的评估69第C章 稳定性分析与设计70C1. 稳定性设计要求701. 一般要求702. 构件稳定性设计要求703. 系统稳定性设计要求713a. 支撑框架及剪切墙壁系统713b. 力矩框架系统713c.重力框架系统713d. 组合系

16、统71C2. 所要求的强度的计算711. 二阶分析的方法721a. 一般二阶弹性分析721b. 使用增强性的一阶弹性分析的二阶分析722. 设计要求742a.二阶分析设计742b. 一阶分析设计75第D章 受拉杆件的设计77D1. 允许长细比77D2. 张力强度77D3. 面积的确定781. 毛截面积782. 净面积783. 有效的净面积79D4. 组合构件79D5. 插销连接构件791. 张力强度792. 尺寸要求81D6. 眼杆811. 张力强度812. 尺寸要求82第E章 受压构件的设计83E1. 一般规定83E2. 允许长细比及有效长度83E3. 适用于非杆件弯曲拉紧时的受压强度84E

17、4. 适用于非杆件的扭曲及弯曲扭曲拉紧时的受压强度85E5. 单一角度的受压构件86E6. 组合构件881. 受压强度882. 尺寸要求89E7. 杆件901. 杆件加劲系数Qs912. 杆件加劲系数Qa93第F章 弯曲构件的设计95F1.一般规定96F2. 双重对称紧凑工字形构件及围绕主轴弯曲的槽钢971. 屈服982. 侧向扭转压曲98F3. 相对于主轴发生弯曲且具有紧凑腹板及非紧凑或细长型翼缘的双重对称工字形构件991. 侧向扭转压曲1002. 受压翼缘局部压曲100F4. 其他相对于主轴发生弯曲且具有紧凑腹板及非紧凑翼缘的双重对称工字形构件1001. 受压翼缘屈服1012. 侧向扭转压

18、曲1013. 受压翼缘局部压曲1034. 抗拉翼缘屈服104F5. 双重对称及单一对称的工字形构件,其细长腹板相对于主轴发生弯曲1041. 受压翼缘屈服1042. 侧向扭转压曲1053.受压翼缘局部压曲1054.抗拉翼缘屈服106F6.工字形构件及围绕其次要轴线弯曲的槽钢1061.屈服1062.翼缘局部压曲106F7. 方形和矩形管截面(HSS)及箱子形状的构件1071. 屈服1072. 翼缘局部压曲1073. 腹板局部压曲108F8. 圆形管截面(HSS)1081. 屈服1082. 局部压曲108F9. T字形及双重角钢载荷位于对称平面上1081. 屈服1092. 侧向扭转压曲1093. T

19、字形的翼缘局部压曲109F10. 单角钢1101. 屈服1102. 侧向扭转压曲1103. 支脚局部压曲111F11. 矩形钢筋及圆形杆件1121. 屈服1122.侧向扭转压曲112F12. 非对称的形状1131. 屈服1132. 侧向扭转压曲1133. 局部压曲114F13. 梁及立柱的比例关系1141. 孔洞的缩小1142. 适用于工字形构件的比例限制1143. 覆盖的钢板1154. 组合梁116第G章 剪切构件的设计117G1. 一般规定117G2. 具有非加劲或加劲的腹板的构件1181. 标称抗剪强度1182. 横向加劲肋119G3. 张力场作用1201. 有关张力场作用的使用限制12

20、02. 具有张力场作用的标称抗剪强度1203. 横向加劲肋121G4. 单角钢121G5. 矩形管截面(HSS)及箱子构件121G6. 圆形管截面(HSS)122G7.单一与双重对称形状内的弱轴剪切应力122G8. 具有腹板开口的梁及立柱123第H章 组合应力及其扭转构件的设计124H1. 受到弯曲及轴向应力作用的双重及单一对称构件1241. 受到弯曲及轴向应力作用的双重及单一对称构件1242. 双重及单一对称弯曲及受拉杆件1253. 在单一轴线弯曲及受压时的双重对称构件126H2. 非对称的及其它受到弯曲及轴向应力作用的构件127H3. 在扭转及组合扭转、弯曲、剪切和/或轴向应力作用下的构件

21、1281. 圆形及矩形管截面(HSS)的扭曲强度1282. 管截面(HSS)承受组合扭转、剪切、弯曲及轴向应力作用的构件1293.在扭转及组合应力作用下的非管截面(HSS)构件的强度130第I章 合成构件的设计131I1. 一般规定1311. 合成截面的标称强度1311a. 塑性应力分布方法1311b. 应力兼容方法1322. 材料限制性1323. 剪切连接器件132I2. 轴向构件1321. 外包组合柱1331a. 限制性规定1331b. 受压强度1331c. 张力强度1341d. 抗剪强度1341e. 载荷转移1351f. 具体要求1351g. 柱头螺栓剪切连接器件的强度1362.填充的组

22、合柱1362a. 限制性规定1362b. 受压强度1362c. 张力强度1372d.抗剪强度1372e. 载荷转移1372f. 具体要求137I3. 弯曲构件1381. 概述1381a. 有效宽度1381b. 抗剪强度1381c. 施工时的强度1382. 具有剪切连接器件的混合梁的强度1382a. 正的弯曲强度1382b. 负的弯曲强度1392c. 具有成型的钢板的混合梁的强度1392d. 剪切连接器件1403. 混凝土包装的及填充的构件的弯曲强度143I4. 组合的轴向应力及弯曲144I5. 特殊的情形144第 J 章 连接设计145J1. 总则1451.设计基础1452.简单连接1453.

23、连接力矩1464.带有支承连接的受压构件1465.大型材钢的接合1466.主梁的处理和焊缝检查孔1467.焊缝和螺钉的布置1478.螺钉与焊缝的结合1479.高强度螺钉与铆钉的结合14710.对螺钉和焊接头的限制147J2. 焊缝1481 坡口焊1481a. 有效面积1481b. 局限性1502. 圆角焊缝1512a. 有效面积1512b. 局限性1513 塞焊焊缝和槽焊焊缝1533a. 有效面积1533b. 局限性1534. 强度1535. 组合焊接1576. 焊料要求1577. 混合焊缝金属158J3. 螺栓部件和螺纹部件1581. 高强螺栓1582 尺寸和孔洞的使用1613 最小空间16

24、24 最小边沿距离1625 最大空间和边沿距离1626 螺栓部件和螺纹部件的张力和抗剪强度1647 结合张力与承受连接剪切面1658.摩擦型连接的高强螺栓1659 摩擦型连接的组合张力及剪力16610.螺栓孔的承压强度16711.专用扣件16812.张力扣件168J4. 构件和连接元件的受侵袭元件1681. 受拉部件强度1682. 受切部件强度1693 组合抗剪强度1694 受压部件强度169J5. 垫板170J6 拼接处170J7 承压强度170J8 柱基及混凝土承压171J9 地脚螺栓及嵌入172J10 有组合力的翼缘和腹板1721 翼缘局部弯曲1722 腹板局部屈服1733 腹板压屈17

25、34 腹板侧移挫屈1745 腹板受压屈曲1756 节间腹板区剪力1767 梁和立柱的无框架端1778 附加加劲肋对组合力的要求1779 附加复板加劲板对组合力的要求177第K章 管截面杆件和箱构件连接的设计179K1 组合力在管截面杆件1791 参数定义1792 使用范围1803 组合力的横向分散1803a 圆形管截面杆件的标准1803b 矩形管截面杆件的标准1804. 组合力纵向的分散在管截面杆件直径或宽度的中心,是管截面杆件轴的垂直线。1824a 圆形高速高的标准1824b 矩形管截面杆件的规范1825 组合力纵向的分散在管截面杆件宽的中心,并且于管截面杆件的轴平行1826 集中轴向力在矩

26、形管截面杆件顶板的尾部183K2 管截面杆件管截面杆件桁架连接1831 参数定义1842 圆形管截面杆件的标准1852a 应用范围1852b 在T型、Y型和四通连接中轴向载荷的支杆1862c. 在K型连接中轴向载荷的支杆1873 矩形管截面杆件的标准1873a 应用范围1883b 在T型、Y型和四通连接中轴向载荷的支杆1893c. 在K型连接中轴向载荷的支杆1903d. 重叠K型连接中,有轴向负荷的支杆1913e. 焊接到支杆192K3. 管截面杆件到管截面杆件的力矩连接1931. 参数定义1932圆形管截面杆件的标准1942a. 应用范围1952b. 在T型、Y型和四通连接中,在面内挠矩的支

27、杆1952c. 在T型、Y型和四通连接中,在面外挠矩的支杆1952d. 在T型、Y型和四通连接中,有力矩与轴向力的支杆1963. 矩形管截面杆件的标准1973a. 应用范围1973bT型和四通连接中,面内挠矩的支杆1983c. 在T型和四通连接中,面外挠矩支杆1993d. 在T型和四通连接中,结合挠矩和轴向力的支杆200第L章 适用性设计201L1. 总则201L2. 拱形201L3. 挠度201L4. 偏移202L5. 振动202L6. 风生运动202L7. 膨胀及收缩202L8. 连接滑移202第M章 建造、装配及质量控制203M1. 施工图与装配图203M2. 建造2031.翘曲、弯曲及

28、平直度2032.热切割2033.边缘刨平2044.焊接结构2045.螺栓安装2046.压力接合2047.尺寸公差2058.柱基和底座的磨光2059.地脚螺栓孔20510.排水孔20511. 镀锌构件的要求205M3. 施工涂漆2051.总要求2052.难以接近的表面2063.接触表面2064.加工面2065.邻近施工焊接的表面206M4. 装配2061.柱基校直2062.支撑2063.对准2064.柱压力接合和底座的密接2075.现场焊接2076.现场涂漆2077.现场装配207M5. 质量控制2071.合作2072.返工2073.焊接检查2084.摩擦型高强螺栓连接的检查2085.钢的鉴定2

29、08附录 1 非弹性分析及设计2091.1.总则2091.2.原料2091.3.弯矩再分配2091.4. 局部压屈2101.5. 稳定性与二阶效应2111.刚性构架2112.力矩构架2111.6. 支柱与其它受压构件2111.7. 梁与其它挠曲杆件2121.8.复合受力构件2121.9.连接212附录 2 积水设计2132.1. 积水的简单设计2132.2. 积水的改良设计214附录 3 疲劳设计2163.1. 概要2163.2.最大应力极限及应力范围的计算2163.3.设计应力范围2173.4. 螺栓及螺纹部分2183.5. 特别制作和装配要求219附录 4 火灾条件下的结构设计2344.1

30、. 总则2344.1.1. 性能目标2354.1.2. 工程分析设计2354.1.3.资格测试设计2354.1.4.载荷组合及需要强度2354.2.分析火灾条件下的结构设计2364.2.1. 设计基准火灾2364.2.1.1.局部火灾2364.2.1.2.轰燃后间隔间火灾2364.2.1.3.外部火灾2374.2.1.4.火灾持续时间2374.2.1.5.积极消防系统2374.2.2. 火灾条件下结构系统的温度2374.2.3. 高温下的材料强度2384.2.3.1.受热延长2384.2.3.2.高温下的机械性能2394.2.4. 结构设计要求2394.2.4.1.普通结构的整体性2394.2

31、.4.2.强度要求与变形极限2404.2.4.3. 分析方法2404.2.4.3a. 高级分析方法2404.2.4.3b. 简单分析方法2404.2.4.4. 设计强度2414.3.合格性测试的设计2414.3.1.合格性标准2414.3.2.约束建筑2414.3.3. 无约束建筑242附录5 现有结构评价2435.1.总则2435.2.原料性能2431.必需测试的测定2432.抗张性能2433.化学成分2444.基底金属缺口韧性2445.焊接金属2446.螺栓和铆钉2445.3. 结构分析评价2441. 尺寸数据2442.强度评价2453.适用性评价2455.4. 荷载测试评价2451. 测

32、试测定荷载分类2452. 适用性评价2455.5. 评价报告246附录 6 柱与梁的稳定支撑2476.1.总则2476.2.柱2471.相对支撑2472.交点支撑2486.3. 梁2481. 横向支撑2481a. 相对支撑2492. 扭转支撑2492a. 交点支撑2502b. 连续扭转支撑251附录7 直接分析法2527.1.总要求2527.2.名义荷载2527.3.设计-分析系统规定参数252符 号右边一栏目中的章节编号为首次使用符号所在位置的章节编号。符号 定义 章节编号A 纵向横截面积, in.2 (mm2 )J10.6A 整个构件的横截面面积in.2 (mm2 )E7.2AB 混凝土的

33、载荷面积, in.2 (mm2 ) I2.1ABM 基焊料横截面积,in.2 (mm2 ) J2.4Ab 螺栓或螺纹部分的标称非螺纹部分的面积in.2 (mm2 ) J3.6Abi 交叠时区域中的横截面面积, in.2 (mm2 ) K2.3Abj 重叠后的横截面面积, in.2 (mm2 ) K2.3Ac 混凝土的面积, in.2 (mm2 ) I2.1Ac 在有效宽度内的混凝土板的面积, in.2 (mm2 ) I3.2AD 在主要螺纹的螺旋轴端的面积, in.2 (mm2 ) 表格 J3.2Ae 有效净面积, in.2 (mm2 ) D2Aeff 基于递减有效宽度上的有效横截面总和in.

34、2 (mm2 )E7.2Afc 受压翼缘的面积 in.2 (mm2 ) G3.1Afg 翼缘抗拉毛截面积, in.2 (mm2 ) F13.1Afn 翼缘抗拉净面积, in.2 (mm2 ) F13.1Aft 抗拉翼缘面积, in.2 (mm2 ) G3.1Ag 构件的毛截面积, in.2 (mm2 ) B3.13Ag 基于设计壁厚的截面总的面积, in.2 (mm2 ) G6Ag 合成构件毛截面积, in.2 (mm2 )I2.1Ag 弦杆的毛截面积, in.2 (mm2 ) K2.2Agv 剪切时的毛截面积,in.2 (mm2 )J4.3An 构件的净面积, in.2 (mm2 )B3.1

35、3Ant 屈服于张力的净面积, in.2 (mm2 )J4.3Anv 屈服于剪力的净面积, in.2 (mm2 )J4.2Apb 轴承投影面积, in.2 (mm2 )J7Ar 混凝土板有效宽度纵向钢筋完全展开的面积, in.2 (mm2 )I3.2As 钢材横截面面积, in.2 (mm2 )I2.1Asc 螺栓剪切连接器件中的横截面面积,in.2 (mm2 ) I2.1Asf 故障路径上的剪切面积,in.2 (mm2 )D5.1Asr 连续钢筋的面积, in.2 (mm2 )I2.1Ast 加劲肋面积, in.2 (mm2 )G3.3At 净拉伸面积, in.2 (mm2 )附录 3.4A

36、w 腹板面积,总的深度乘以腹板的厚度,dtw,in.2 (mm2 )G2.1Aw 有效焊接面积,in.2 (m2)J2.4Awi 任意第i个焊接构件焊缝厚度的有效面积,in.2(mm) 2.J2.4A1 混凝土支撑钢质同心轴承的面积,in.2 (mm ) 2J8A2 支持表面部分的最大面积,其中的几何尺寸类似于并且与其中的载荷面积相同, in.2 (mm2 )J8B 矩形构件管截面(HSS)的总宽度,角度为90度;并且与连接平面垂直,in.2(mm2)表格D3.1B 矩形主要构件管截面(HSS)的总宽度, 角度为90度; 并且与连接平面垂直,in.(mm)K3.1B 用于侧面扭转T字形压曲及双支角钢杆件的扭矩因数F9.2.Bb 矩形管截面(HSS)支杆构件的总宽度, 角度为90度; 并且与连接平面垂直, in.(mm) K3.1Bbi 交叠时支杆构件总的宽度K2.3Bbj 重叠后支杆构件总的宽度K2.3Bp 金属薄板的宽度,测量时的角度为90度并且与连接平面垂直,in.(mm).K1.1Bp

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