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毕业设计结构计算书一 、设计资料全套图纸,加153893706 1 工程名称: 长沙理工学院试验大楼。 2 建设地点: 长沙市。 3 工程概况: 建筑总高度为22.2M,共六层,局部为七层,一层层高为4.2M其它层为3.6M,室内外高差0.45M,具体情况可参见结构平面布置及剖面图。 4 基本风压值为:w0=0.4kN/M2 ,基本雪压值为:w0=0.50KN/M2,地面粗糙度为C类。 5 设防烈度为6度:设计基本地震加速度为0.05g,丙类建筑,设计使用年限为50年。 6材料选用:混凝土:采用C30;钢筋:纵向受力钢筋采用热扎钢筋HRB400,其余采用热扎钢筋HPB235;墙体:采用混凝土空心小砌块,其尺寸为200MM190MM190MM,重度r=5.5KN/M2;窗:钢塑门窗,r=0.35KN/M2;门:铁门,r=0.45KN/M2。 二、结构选型 1 结构体系选型:采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。 2 屋面结构:采用预应力空心板,刚柔性相结合的屋面,屋面板厚120MM。 3 楼面结构:全部采用预应力空心板,楼面板厚120MM。 4 楼梯结构:采用钢筋混凝土板式楼梯。 5 天沟: 采用现浇外天沟。 6 电梯间: 采用砖筒体结构,每边加设圈梁。三、框架截面尺寸估算 计算简图 梁柱线刚度 1 框架截面尺寸估算 框架梁截面尺寸: hb1=(1/8-1/18)6.6=600MM bb1=(1/2-1/4)600=300MM hb2=(1/8-1/4)2.1=450MM bb2=(1/2-1/4)450=300MM框架柱截面尺寸: bc=(1/10-1/15)4200=600MM hc=(1-2)600=600MM 基础梁截面尺寸: hb=(1/8-1/18)6.6=500MM bb=(1/2-1/4)500=250MM 2 确定框架计算简图 计算KJ-.计算单元如图所示。假定框架柱嵌固于基础顶面。由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面,基顶标高根据室内外高差为-0.95M,二层楼面标高为4.2M,故底层标高为5.15M,其余各层柱标高从楼面算至上一层楼面,故每层3.6M。 3 框架梁柱的线刚度计算: 对采用预制空心板的中框架梁取I=1.0I0i左边梁=EI/L=3.0107KN/M21/120.3M(0.45M)3/2.1M=11.57104KNM i右边梁=EI/L=3.0107KN/M21/120.3M(0.6M)3/6.6M=6.75104KNM i底柱G-H轴=EI/L=3.0107KN/M21/12(0.6M)4/5.15M=6.29104KN.i底柱F轴=EI/L=3.0107KN/M21/12(0.4M)4/5.15M=1.24104KNM其余各层柱(G-H轴) i余柱G-H=EI/L=3.0107KN/M21/12 (0.6M) 4/3.6M=9.00104KNM其余各层柱(F轴)i余柱F=EI/L=3.0107KN/M21/12 (0.4M) 4/3.6M=1.77104KNM令i余柱=1.0,则其余各杆件的相对线刚度为: i左边梁=11.57104KNM/9.0104KNM=1.29 i右边梁=6.75104KNM/9.0104KNM=0.75iG-H底柱 =6.29104KNM/9.0104KNM=0.70 I iG-H标准层柱=9.0104KNM/9.0104KNM=1.0iF标准层柱=1.77104KNM/9.0104KNM=0.20iF底柱 =1.24104KNM/9.0104KNM=0.14框架梁柱相对线刚度如图所示.作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据四、荷载计算1 恒荷载标准值计算(1)屋面 防水(刚性)层30厚C20细石混凝土防水: 1.0KN/M2防水(柔性)三毡四油铺小石子 0.4 KN/M2 20厚水泥砂浆找平层 0.2M20 KN/M3=0.40 KN/M2 40厚水泥石灰焦渣砂浆找3坡 0.04M14KN/ M3=0.56 KN/M2 80厚矿渣水泥的保温层 0.08M14.5KN/ M3=1.16 KN/M2 结构层:120MM预应力空心板 1.9KN/M2 抹灰层:10MM混合砂浆 0.01M17KN/M3=0.17KN/M2 合计 5.49KN/M2 (2)各层楼面自重10MM面层水磨石地面:20MM水泥砂浆打底 0.6 KN/M2素水泥浆结合层一道 结构层:120厚预应力空心板 1.9KN/M2抹灰层:10厚混合砂浆 0.01M17KN/M3=0.17KN/M2合计 2.72KN/M2标准层楼面 大理石面层,水泥砂浆檫缝 30厚1:3 干性水泥砂浆,面上撒2厚素水泥 1.16KN/M2 水泥浆结合层一道 结构层:120厚预应力空心板 1.9KN/M2 抹灰层:10厚混合砂浆 0.01M17KN/M3=0.17KN/M2 合计 3.23 KN/M2梁自重: bh=300MM600MM 梁自重: 25KN/M30.3M0.6=4.5KN/M 抹灰层: 17KN/M30.01M0.6M2+0.3M=0.26KN/M 合计 4.76KN/M 基础梁 bh=250MM500MM 梁自重: 25KN/M30.3M0.4M=3.32KN/M2柱自重 bh=600MM600MM 柱自重: 25KN/M30.6M0.6M=9KN/M 抹灰层: 17KN/M30.01M(0.6M+0.4M)2=0.34KN/M 合计 9.34KN/M外横墙自重标准层: 横墙: 0.9M0.19M5.5KN/M3=0.99KN/M铝合金窗: 2.1M0.35KN/M2=0.74KN/M 内墙面水刷粉: (3.6M-2.1M-0.12M)0.36KN/M2=0. 54KN/M外墙面水刷石: (3.6M-2.1M)0.5KN/M2=0.75KN/M合计: 2.81KN/M内纵墙自重:标准层:纵墙 2.88M0.19M11.8KN/M3=6.46KN/M 水泥粉刷内墙面 (3.6M-0.12M)0.36 KN/M22=2.51 KN/M合计 8.97 KN/M(8)标准层 纵墙 0.9M0.25.5KN/M=0.99KN/M铝合金窗 0.35KN/2.1KN/M=0.74KN/M水刷石外墙面 (3.6M-2.1M)0.5KN=0.75KN/M水泥粉刷内墙面 (3.6M-2.1M)0.36KN/=0.54KN/M 合计 2.81KN/M(9)女儿墙天沟自重 女儿墙 0.24 KN/ M31.1M18KN/+25KN/ M30.1M0.24M(1.2M2+0.24)0.5M=6.67KN/M 天沟 1.77KN/M 合计 8.44KN/M(10)栏板自重 栏板 0.241.11.8KN/=4.75KN 抹灰层10厚混合沙浆 0.01(1.12+0.24)17KN/ M3 =0.41KN 合计 5.16KN 2活荷载标准值计算屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得 上人屋面:2KN/M2 楼面:试验室 2.0KN/M2 走廊 2.5 KN/M2 雪荷载 Sk=1.00.55KN/M2=0.55KN/M2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者中取大值。3竖向荷载下框架受荷总图 F-G轴间框架梁屋面板传荷载板传至梁上的矩形等效为均布荷载,荷载的传递如图所示。恒载:5.49KN/M21.8M=9.88KN/M活载:2.0KN/M21.8M2=3.6KN/M楼面板传荷载恒载:3.23KN/M21.8M=5.18KN/M活载:2.0KN/M21.8M2=3.6KN/M梁自重:4.76KN/MF-G轴间框架梁等效均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=4.76KN/M+9.88KN/M2=24.52KN/M 活载=板传荷载=23.6=7.2KN/M楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=4.764KN/M+5.18KN/M2=15.06KN/M 活载=板传荷载=9.0KN/M G-H轴间框架梁屋面板传荷载恒载:5.49KN/M21.8M2=19.76KN/M活载:2KN/M21.8M2=7.2KN/M楼面板传荷载恒载:3.23KN/M21.8M2=11.63KN/M活载:2.5KN/M21.8M2=9.0KN/M梁自重:4.76KN/MG-H轴间框架梁均布荷载为:屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=4.76KN/M+19.76KN/M=24.52KN/M 活载=板传荷载=4.2KN/M楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=4.76KN/M+11.63KN/M=15.06KN/M 活载=板传荷载=9.0KN/M轴柱纵向集中荷载计算顶屋柱: 顶层柱恒载=女儿墙自重+现浇天沟自重+梁自重+板传荷载 =8.44KN/M7.2M+3.32KN/M(7.2M-0.6M)+(3.32KN/M2+5.18KN/)1.05M=96.54KN 顶层柱活载=板传活载=3.78KN 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =4.76KN/M(7.2M-0.6M)+(3.32KN/M+5.18KN/M)(1.05M+3.3M)+2.81KN/M6.6M =64.89KN 活载=板传活载=4.73KN 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=4.05KN/M(7.2M-0.6M)+2.5KN/M(7.2M-0.6M) =45.23KNG轴柱纵向集中荷载 顶层柱恒载=主梁自重+板传荷载=4.76KN/M(7.2M-0.6M)+(3.23KN/M9.88KN/M)(1.05M+3.3M)=88.84KN顶层柱活载=板传活载=15.66KN 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =4.76KN/M(7.2M-0.6M)+8.44KN/M7.2M+(3.32KN/M5.18M)(1.05M+3.3M)+(7.2M-0.6M)2.81KN/M =71.84KN 标准层柱活载=板传活载=16.61KN 基础顶面恒载=底层墙自重+基础梁自重=12.37KN/M(7.2M-0.6M)+2.5KN/M(7.2M-0.6M)-1.46 =46.12KNH轴柱纵向集中荷载 顶层柱恒载=主梁自重+板传荷载=4.76KN/M(7.2M-6.6M)+8.44KN/M7.2M+(3.32KN/M+9.88KN/M)6.6M=135.74KN顶层柱活载=板传活载=11.88KN 标准柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =4.76KN/M(7.2M-0.6M)+(5.18KN/M+3.32KN/M)3.3M+6.6M2.81KN/M=78.01KN标准柱活载=板传活载=11.88KN基础顶面恒载=底层墙自重+基础梁自重=12.37KN/M(3.6M-0.4M)+2.5KN/M(3.6M-0.4M)-1.46 =46.12KN竖向受荷总图4风荷载计算 集中风荷载标准值计算 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值:计算过程见表1:表1 集中风荷载标准值离地高度Z/MzzsW0(KN/M)Hi/MHj/MWk/KN22.651.311.121.40.33.62.215.0119.050.831.201.40.353.63.612.6515.450.751.221.40.353.63.611.6211.850.741.221.40.353.63.611.478.250.741.221.40.353.63.611.474.651.221.40.354.653.613.146.05风荷载作用下的位移验算侧移刚度DWk=zszo(hi+hj)B/2基本风压o=0.35KN/M2;z-风压高度变化系数,因建设地点位于市区故地面粗糙度为C类;s-风荷载体型系数,根据建筑物体型查得s =1.4; z-风振系数,基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用T1=0。08n(n是建筑层数)估算,大约为0.32s0.25s,应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响,由于本建筑高度为18m30m,所以取z =1.0; hi-下层柱高;hj-上层柱高,对顶层为女儿墙高度的2倍;迎风面的宽度,B=7.2m表2 横向2-6层D值的计算构件名称=D=ic(KN/M)F轴柱211.75104 KN/M /(21.78104 KN/M)=6.50.76512608G轴柱2(11.57104 KN/M +6.75104 KN/M)/(29.0104 KN/M)=2.040.50442000H轴柱26.75104 KN/M)/(29.0104 KN/M)=0.750.27322750D=12608KN/M+42000KN/M+22750KN/M =77358KN/M表2 横向底层D值的计算构件名称=D=ic(KN/M)F轴柱211.57104 KN/M /(21.24104 KN/M)=9.330.8684870G轴柱11.57104 KN/M +6.75104 KN/M)/6.29104 KN/M=2.880.69319722H轴柱6.75104 KN/M /(6.29104 KN/M)=1.070.51114542D=4870KN/M+19722KN/M+14542KN/M =39134KN/M1.水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算: uj=Vj/DijVj -第j层的总剪力;Dij -第j层所有柱的抗侧刚度之和;uj -第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后,就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值,各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移 ujuj顶点侧移 u=uj框架在风荷载作用下侧移的计算见表4。表4 风荷载作用下框架侧移计算层次Wj/KNVj/KN/(KN/M)/m/h615.0115.01773580.00021/18000512.6527.66773580.00041/9000411.6239.28773580.00051/7200311.4750.75773580.00071/5143211.4762.22773580.00081/4500113.1475.36391340.00191/2711 =0.0045m侧移验算:层间侧移最大值1/70711/500 满足恒荷载作用下的迭代计算 恒荷载作用下的迭代法计算 (单位:KN。M) 恒荷载作用下的最后杆端弯矩(单位:KN。M) 恒荷载作用下的M图(单位:KN。M)恒荷载作用下的V图(单位:KN) 恒荷载作用下的N图(单位:KN) 活荷载作用下的迭代计算 活荷载作用下的最后杆端弯矩 活荷载作用下的M图活荷载作用下的V图活荷载作用下的N图 以上计算中,当已知框架M图求V图及已知V图求N图时,可采用结构力学取脱离体的方法。如已知杆件(梁或柱)两端的弯矩(图3a)。其剪力: Vlk= Volk -( Mijk + Mjik)/L Vrk= Vork -( Mijk + Mjik)/L 式中 Volk,Vork简支梁支座左端和右端的剪力标准值,当梁上无荷载作用时,Volk=Vork=0,剪力以使所取隔离体产生顺时针转动为正; Mijk,Mjik梁端弯矩标准值,以绕杆端顺时针为正,反之为负。已知某节点上柱传来的轴力Nu和左、右传来的剪力Vl,Vr时,其下柱的轴力(图3b) Nl=Nu-Vl+Vr 式中 Nu,Nl以压力为正,拉力为负。恒荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图4、5和6所示。2活荷载作用下的内力计算活荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图7、8和9 3风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载(从左向右吹)下的内力用D值法(改进的反弯点法)进行计算。其步骤为:求各柱反弯点处的剪力值;求各柱反弯点高度;求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩;求各柱的轴力和梁剪力。第i层第m柱所分配的剪力为:Vim=DimVi/D,Vi=Wi, Wi见表1。框架柱反弯点位置,y=y0+y1+y2+y3,计算结果如表610所示。表6 F框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2Y3yyh/m63.66.450.450000.451.6253.66.450.500000.501.8043.66.450.500000.501.8033.66.450.500000.501.8023.66.450.500000.501.8015.159.210.550000.552.31表7、G框架柱反弯点位置层号h/my0y1Y2Y3yyh/m63.62.040.400000.401.4453.62.040.450000.451.6243.62.040.450000.451.6233.62.040.450000.451.6223.62.040.500000.5001.8015.152.880.650000.652.73表8 H框架柱反弯点位置层号h/my0y1Y2Y3yyh/m63.60.750.300000.301.0853.60.750.400000.401.4443.60.750.400000.401.4433.60.750.450000.451.6223.60.750.500000.551.815.151.070.650000.652.73表9风荷载作用下 F框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号Vi/KNDDimDim/DVim(KN)Yh(m)Mc上(KNN)Mc下(KNN)Mb总(KNN)615.0177358126080.1632.451.624.853.974.85527.66773581260801634.511.88.128.1212.09439.2877358126080.1636.401.811.5211.5219.64350.7577358126080.1638.271.814.8914.8926.41262.2277358126080.16310.141.818.2518.2533.14175.363913448700.1249.352.3117.6721.3735.92表10风荷载作用下 G架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号Vi/KNDDimDim/DVim(KN)Yh(m)Mc上/KNNMc下/KNNMb左/KNNMb左/KNN615.0177358420000.548.111.4417.5211.6811.0811.08527.6677358420000.5414.941.6231.5024.0227.3027.30439.2877358420000.5421.211.6241.9834.3641.8541.85350.7577358420000.5427.411.6254.5054.4156.1956.19262.2277358420000.5433.591.8060.4660.4676.4676.46175.3639134119250.5037.682.7355.39102.8773.2573.25表11风荷载作用下 F框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号Vi/KNDDimDim/DVim(KN)Yh(m)Mc上(KNN)Mc下(KNN)Mb总(KNN)615.0177358227500.2944.411.0811.114.7611.11527.6677358227500.2948.131.4417.5611.7122.32439.2877358227500.29411.551.4424.9516.6336.66350.7577358227500.29414.921.6229.5424.1746.17262.2277358227500.29418.291.8032.9232.9257.09175.3639134145420.37228.032.7341.2076.5274012Mc上= Vim(1-y)hMc下= Vim yh中柱 Mb左j=ib左(Mc下j+1+Mc上j)/(ib左+ ib右)Mb右j=ib右(Mc下j+1+Mc上j)/(ib左+ ib右)边柱 Mb总j=Mc下j+1+Mc上j框架在风荷载作用下柱轴力与梁端剪力的计算结果见表16和17。表16风荷载作用下框架柱轴力、剪力梁端剪力/KN柱轴力/KN层号FG跨VbFGGH跨VbGHF轴NcFG轴H轴NcHVbFG- VbGHNcG67.593.36-7.594.234.233.36518.767.52-26.3511.2415.4710.88429.2811.90-55.6317.3832.8522.78339.3315.51-94.9623.8256.6738.29252.1920.23-147.1531.9688.6358.52151.9922.33-199.1429.66118.2980.85框架在风荷载作用下柱轴力与梁端剪力的计算结果见表23和24。六、内力组合 各种荷载情况下的框架内力求得后,根据最不利又是最可能的原则进行组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时,应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。分别考虑恒荷载有可变荷载效应控制的组合和有永久荷载效应控制的组合,并比较两种组合的内力,取最不利者。由于构件控制截面的内力值应取自支座边缘处,为此,进行组合前,应先计算各控制截面的内力值。 梁支座边缘处的内力值: M边 =M-V.b/2 V边 =V-q.b/2 各内力组合见表18-表25用于承载力计算的框架梁由可变荷载效应控制的基本组合表(FG梁)层恒载活载左风右风Mmax相应的VMmin相应的VVmax相应的M组合项目值组合项目值组合项目值6左M -1.78-1.41414.94-14.94+0.7+-17.71+0.612.16V12.544.9811.68-11.6815.6311.77中M12.544.9811.68-11.68+0.624.53V右M43.5811.98-19.2919.29+0.667.13+0.667.13V50.2314.84-10.6310.6371.4571.451左M-1.22-0.4025.96-25.96+0.7+-27.46+0.7+27.46V0.820.97-72.7972.7974.2974.29中M3.045.2431.78-31.78+0.638.49V右M-19.62-14.66-35.7335.73+0.7+65.61+0.7+-65.61V-22.41-13.71-72.7872.78-108.9-108.9用于承载力计算的框架由用永久荷载效应控制的基本组合表(FG梁)层恒载活载Mmax相应的VMmin相应的VVmax相应的M组合项目值组合项目值组合项目值6左M -2.00-0.90+-2.9+-2.9V4.610.905.515.51中M14.113.49+17.6V右M-49.03-8.39+-57.42+-57.42V-56.51-10.39-66.9-66.91左M3.423.67+-1.65+-1.65V0.920.681.61.6中M3.423.67+7.09V右M-22.07-10.26+-32.27+-32.27V-25.21-9.60-34.8134.81用于承载力计算框架梁由可变荷载效应控制的基本组合表(GH梁)层恒载活载左风右风Mmax相应的VMmin相应的VVmax相应的M组合项目值组合项目值组合项目值6左M-69.58-24.5814.94-14.94+0.7+-103.12+0.7+-103.12V91.8131.43-4.704.70126.06126.06中M72.10-28.9035.06-35.06+0.693.14V右M-48.4017.08-53.5953.59+0.6-80.55+0.6-80.55V-60.5528.99-4.704.7-63.37-63.371左M-44.7217.08-53.5953.59+0.7+144.05+0.7+144.05V55.8639.76-31.2631.26114.95114.95中M40.73-47.5298.55-98.55+0.699.86V右M-34.8431.64-93.1793.17+0.7+-128.01+0.7+-128.01V-52.5826.68-31.2631.26-83.84-83.84用于承载力计算的框架由用永久荷载效应控制的基本组合表(GH梁)层恒载活载Mmax相应的VMmin相应的VVmax相应的M组合项目值组合项目值组合项目值6左M -78.28-17.21+-95.49+-95.49V103.2922.00125.29125.29中M81.11-20.23+81.11V右M-54.4511.96+-54.45+-54.45V-68.1220.29-68.12-68.121左M-50.31-27.17+-77.48+-77.48V62.8427.8390.6790.67中M45.82-33.26+45.82V右M-39.2022.13+-39.20+-39.20V-32.4618.68-32.46-32.46用于正常使用状态验算的框架梁基本组合表(FG梁)层恒载活载左风右风Ms, maxMs, min组合项目值组合项目值值6左M-1.484-1.013.33-3.33+0.7+-5.52中M10.453.568.34-8.34+0.619.01右M-36.32-8.56-13.7813.78+0.6-53.151左M1.020.28418.54-18.54+0.7+-19.76中M2.533.7422.70-22.70+0.627.85右M-16.35-10.47-25.5225.52+0.7+-49.20用于正常使用状态验算的框架梁基本组合表(GH梁)层恒载活载左风右风Ms, maxMs, min组合项目值组合项目值值6左M-57.98-17.5610.67-10.67+0.7+-81.94中M60.08-20.0425.04-25.04+0.654.46右M-40.3312.20-38.2838.28+0.6-63.301左M-37.73-27.7351.54-51.54+0.7+-90.67中M33.94-17.9370.39-70.39+0.676.17右M-29.0322.58-66.5566.55+0.7+-84.77用于承载力计算的框架柱由可变荷载效应控制的基本组合表(G柱)层恒载活载左风右风Nmax相应的MNmin相应的MMmax相应的N组合项目值组合项目值组合项目值3上M20.6317.3058.77-58.77+0.673.19+0.7+-38.14+0.7+91.51N701.1249.4045.99-45.99978.09655.11921.67下M-20.65-17.33-48.1048.10+0.6-8.01+0.7+27.45+0.7+80.88N741.76249.4045.99-50.091018.75695.77870.35V11.469.6124.33-24.3335.67-12.89-6.141上M1.827.5424.33-24.33+0.655.89+0.7+-75.73+0.7+84.65N1355.78513.37165.61-165.611968.521189.391880.75下M-0.91-3.77-144.02144.02+0.6-89.27-37.93143.11+0.7+-147.57N1403.21515.37165.61-165.612015.951237.61928.75V3.543.5941.52-41.5232.04-37.9347.58用于承载力计算的框架柱由永久荷载效应控制的基本组合表(G柱)层恒载活载Nmax相应的MNmin相应的MMmax相应的N组合项目值组合项目值组合项目值3上M23.2112.11+35.21+23.21+35.21N788.74174.58963.32788.74963.32下M-23.23-12.13+-35.36+-23.23+-35.36N1525559.362084.361525.252084.36V12.896.7319.6312.8919.621上M2.055.28+7.33+2.05+7.33N1525.25559.362084.361525.252084.36下M-1.02-2.64+-3.66+-1.02+-3.66

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