中学办公楼设计

XX中学办公楼设计

（XXX）

（XXX大学网络学院土木工程专业XXX秋）

【摘要】：1、土木工程专业的毕业设计教学过程，是我在毕业前最后学习和综

合训练过程，是深化、拓宽、综合学习的重要过程，它提高了我的综合素质，对

工程实践能力和创新能力都起到了非常重要的作用。

2、本次设计是按照xxx大学网络学院xxx年秋届毕业设计要求编写的xx中

学办公楼设计（论文）。设计题目为“XX中学办公楼设计”，建筑设计为五层，

建筑面积一共为4402.48平方米，楼房总高为19.8米。一层主要设计为大厅，

会议室和设备用房，二至五层为标准办公用房。建筑采用比较规则的柱网设计，

为办公空间的灵活组合划分提供条件，亦对工程造价提供了较为经济的的方案。

本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构，基本步骤为：结构计算简图的确

定；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱截面配筋、板的设计、基础的设计

以及结构施工图的绘制等。其中，内力计算只考虑恒荷载和活荷载；柱、板的设

计采用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；基础选用柱下独立基础。在进行截面

设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件的设计原则，且满足构造要

求，除对本框架进行手算外，还利用了PKPM对本结构进行了电算。

3、本设计从建筑到结构是一个较为完整的设计过程，通过毕业设计复习和

巩固了以前所学知识，把主要课程联系成一个完整的体系，并运用于设计中；本

次毕业设计培养了我进行独立设计的基本能力，为毕业后的工作打下了坚实的基

础。

关键词：框架结构；混凝土；建筑设计；结构设计

LAbstract]:1、civilengineeringmajorgraduationdesignteaching

process,ismyfinalstudyandcomprehensivetrainingprocessbefore

graduation,istodeepen,broaden,comprehensivelearningofthe

importantprocess,ithasimprovedmycomprehensivequality,engineering

practiceabilityandinnovationabilityhaveplayedaveryimportantrole.

2、

3、thisdesignfromthebuildingtothestructureisamorecomplete

designprocess,throughthegraduationdesignreviewandconsolidatethe

previousknowledge,themaincurriculumintoacompletesystem,and

appliedinthedesign;Thisgraduationdesignhastrainedmetocarryout

thebasicabilityofindependentdesign,forthepost-graduationworkhas

laidasolidfoundation.

Keywords：framestructure;concrete;architecturaldesign;

第2页

目录

1建筑设计说明............................................................5

1.1设计依据...................................................................5

1.2设计构思..................................................................5

1.3工程概况..................................................................6

1.4设计资料..................................................................6

1.4.1工程地质条件........................................................................................................................6

1.4.2气象资料................................................................................................................................6

1.4.3抗震设防烈度........................................................................................................................6

1.4.4材料........................................................................................................................................6

1.4.5建筑装修标准........................................................................................................................6

2结构设计................................................................9

2.1结构平面布置................................................................9

2.1.1结构方案的确定....................................................................................................................9

2.1.2基础类型的确定....................................................................................................................9

2.2结构构件截面尺寸确定......................................................9

2.3框架计算简图.............................................................11

2.4荷载计算..................................................................13

2.4.1屋面均布恒载...................................................................................................................13

2.4.2楼面均布恒载...................................................................................................................14

2.4.3活荷载...............................................................................................................................14

2.4.4楼面均布活载.....................................................................................................................14

2.4.5梁柱自重...........................................................................................................................15

2.4.6墙体自重.............................................................................................................................16

2.5水平地震力作用下框架侧移计算...............................................19

2.5.1横梁线刚度.........................................................................................................................79

2.5.2横向框架柱的侧移刚度D值..............................................................................................20

2.5.3横向框架自振周期.............................................................................................................27

2.5.4横向地震作用计算..............................................................................................................22

2.5.5横向框架抗震变形验算.....................................................................................................23

2.6水平地震作用下横向框架的内力分析...........................................24

2.7风荷载....................................................................27

2.7.1基本信息............................................................................................................................27

2.7.2横向框架在风荷载作用下的位移计算..........................................................................29

2.7.3风荷载作用下横向框架的内力分析..............................................................................30

2.8竖向荷载作用下横向框架的内力分析..........................................33

2.8.1荷载计算.............................................................................................................................34

2.8.2横向框架在恒荷载作用下的内力计算..........................................................................39

2.8.3横向框架在活荷载作用下的内力计算..........................................................................48

3内力组合...............................................................55

3.1横向框架梁内力组合.......................................................55

3.2框架梁弯矩调幅...........................................................55

3.3框架梁内力组合...........................................................67

3.4框架柱内力组合...........................................................74

4梁柱截面设计及配筋计算.................................................80

4.1设计信息..................................................................80

4.2正截面承载力计算.........................................................80

4.3梁斜截面承载力计算......................................................84

4.4柱的配筋计算............................................................88

4.5框架柱正截面承载力计算...................................................88

4.6柱斜截面受剪计算.........................................................93

5其他构件设计...........................................................94

5.1板的配筋计算.............................................................94

5.1.1板区划分............................................................................................................................95

5.1.2板配筋计算.........................................................................................................................95

5.2楼梯设计..................................................................98

5.2.1楼梯设计资料......................................................................................................................98

5.2.2楼梯梯段斜板设计..............................................................................................................99

5.2.3平台板设计......................................................................................................................101

5.2.4平台梁设计........................................................................................................................102

5.3基础设计.................................................................104

5.3.1设计说明............................................................................................................................104

5.3.2荷载计算............................................................................................................................104

5.3.3地基承载力设计值的确定................................................................................................104

5.3.4边柱独立基础设计..........................................................................................................104

5.3.5中柱联合基础设计..........................................................................................................108

6PKPM电算结果.........................................................112

第4页

1建筑设计说明

1.1设计依据

1、毕业设计任务书

2、主要设计规范：

[l]GB50009-20012.建筑结构荷载规范.

[2]GB50010-2010.混凝土结构设计规范.

[31GB/T50105-2010.建筑结构制图标准.

[4]GB/T50104-2010.建筑制图标准.

[5]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范。

[6106G901-3混凝土结构施工钢筋排布规则与结构详图.

[7]GB50011-2010.建筑抗震设计规范。

[8]GB50068-2001.建筑结构可靠度设计统一标准

[9]GB50153-2008.工程结构可靠性设计统一标准

[101GB50223-2008.建筑工程抗震设防分类标准

1.2设计构思

1、总平面布局

该建筑的设计以人为本，充分体现人文主义为基本出发点，根据该建筑用地

周边的环境和交通状态，同时考虑建筑的方位布置,把主入口设为办公楼的南面。

通过综合考虑场地的应用，把停车场设在建筑的北面，建筑东面设置一些绿化带。

2、平面布局

一层主要设计为大厅，会客室、展览室和设备用房，二至五层为办公用房和

会议室。建筑采用比较规则的柱网设计，为办公空间的灵活组合流畅的交通流线

划分提供条件，亦对工程造价提供了较为经济的的方案。

3、造型设计

从建筑的实用性、独特性、经济性和舒适性出发，在本项目的立面造型设计

中，经过收集大量的资料，仔细的考察、研究，决定采用与建筑内部功能协调的

方法来完成，采用简洁明快清晰的风格，给人耳目一新的感觉，使整栋建筑形成

一种良性的协调关系。

1.3工程概况

本工程位于成都市，办公楼为五层钢筋混凝土框架结构体系，上人屋顶，总

建筑面积约4000m2,建筑平面为近似矩形，两边有凹凸。办公楼首层层高为4.2m,

2〜5层层高为3.9m,屋顶层有电梯房和楼梯房，电梯房层高为1.8m,主体高度

为19.8m,室内外高差为0.45m,东西方向长61.8m,南北方向长16.3m。基础采

用柱下独立基础，框架梁、柱、板均为现浇。建筑设计使用年限为50年，耐火

等级二级。

1.4设计资料

1.4.1工程地质条件

地基承载力为260kpa,采用浅基础。

1.4.2气象资料

(1)气温：年平均气温20C,最高气温38C,最低气温2℃。

(2)雨量：年降雨量600mm,最大雨量150mm/d。

(3)基本风压:W0=0.5KN/m2,地面粗糙度为C类。

1.4.3抗震设防烈度

抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为o.iog,建筑场地类别为n

类场地，场地特征周期为0.35s,框架抗震等级为3级，设计地震分组为第一组。

建筑抗震设防类别为丙类，建筑物安全等级为二级。

1.4.4材料

梁、板、柱的混凝土均选用C30,梁、柱主筋选用钢筋HRB335,箍筋选用

HPB300,板受力钢筋选用HPB300o

1.4.5建筑装修标准

(1)屋面：

40厚C30细石碎

第6页

10厚纸筋灰

1.2厚三元乙丙橡胶卷材

20厚1:2.5水泥砂浆找平层（刷基层处理剂一遍）

钢筋碎屋面（3%坡度）

（2）顶棚:

1:1:6水泥石灰砂浆打底15厚。

面刮腻子5厚。

喷涂内墙乳胶漆涂料。

（3）楼地面：

一般做法：

10厚大理石板面层。

25厚1:4干硬性水泥砂浆,面上洒素水泥浆结合层一道。

碎底板或素士夯实。

防水做法：（卫生间、厨房等处适用）

5厚防滑地砖200x200。

20厚1:3水泥砂浆。

聚氨酯防水涂膜1.2厚。

1:3水泥砂浆找平兼找0.5%坡,最薄处不小于20厚。

碎底板或素土夯实。

（4）外墙面：

200厚混凝土空心砌块容重6kN/m3o

20厚抹灰找平。

5厚水泥砂浆粘贴层。

8厚陶瓷面砖

（5）内墙面：

一般做法：

3

200厚混凝土空心砌块容重6kN/mo

20厚抹灰找平。

喷涂内墙乳胶漆涂料

防水做法：（卫生间、厨房等处适用）

1:2.5水泥砂浆打底20厚（掺5%防水剂）

纯水泥膏贴200X300瓷砖满贴至天花底

（6）墙体:

本工程框架填充墙为MU10混凝土空心砌块，内、外墙厚度均为200nlm,电

梯井砖墙采用红砖砌筑厚200mmo

（7）门窗：

标准塑钢门窗，6mm厚玻璃。

第8页

2结构设计

2.1结构平面布置

根据建筑功能要求及框架结构体系，通过分析荷载传递路线确定梁系布置方

案。本工程的标准层结构平面布置如图2.1所示。

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图2.1标准层平面布置图

2.1.1结构方案的确定

考虑到现浇钢筋混凝土框架结构建筑平面布置灵活，能够获得加大的使用空

间，建筑立面容易处理，可以适应不同房屋造型，故本设计采用钢筋现浇混凝土

框架结构。

2.1.2基础类型的确定

根据设计资料选择柱下独立基础，基础顶面距离室外设计地面0.5m。

2.2结构构件截面尺寸确定

1、横向框架梁：

A-D、E-G跨：

7=6.9m,梁高^(1/8-1/12)7=(1/8-1/12)X6900=862mm-575mm,取

A=650mni；

梁宽左（1/2〜1/3）炉（1/2〜1/3）X650=325mm-217mm,取为250mm

同上可求得

D-E跨：/F400mm；6=250mm

C-F跨：/F650nmi；Z>=250mm

2、纵向框架梁：

A、D、E、G轴：1=7.2m处，梁高/F（1/8〜1/12）片（1/8〜1/12）X7200=900mm-

600mm,取乐650nlm；梁宽左（1/2〜1/3）加（1/2〜1/3）X750=375mm-250mm,取

Z>=250mm

1=9m处，/F750mm；为250mm；

D轴：/=4.8m处，/F550mm；ZF200mm

3、横向次梁：

7=6.9m,7F550mm；Z?=200mm

4、纵向次梁：

4-7、8Tl轴：7=7.2m,550nlm；炉200mm

卫生间、楼梯平台次梁：

7=2.5m,A=400mm；ZF200mm

7=3.3m,A=400mni；Z>=200mm

5、框架柱截面尺寸确定

（1）框架柱选用C30混凝±.£=14.3N/〃s?,抗震设防烈度为7度，房屋

高度<30m,框架抗震等级为3级，为保证柱有足够的延性，需要限制柱的轴压

比［〃］二（）.85,假定结构每平方米总荷载设计值为14kNo由轴压比初步估算框架

柱截面尺寸时，按下式计算：

N

//=——<0.85

fA

轴向压力设计值N按下式估算：

N—yGqSizaya2/3

1）3轴与D轴相交中柱：

A^=/c^5m1dZ2/?=1.25xl4x（7.2x4.7）x5xl.05xl.0xl.0=3109.05）WV

第io页

N3109.05x1000

A=bh>=255784（〃加）

ccc0.85x14.3

因为"=500x500=250000（如叫，故取中柱截面尺寸为500mmX500mm。

（2）3轴与A轴相交边柱：

7V=^57^,^=1.25x14x（7.2x3.45）x5x1.05x1.0x1.0=2282.175^

N2282.175x1000

A=bh>------=--------------------187756（，初/）

cc〃工0.85x14.3

考虑到边柱承受偏心荷载，故取边柱截面尺寸为500mmX500mmo

（3）2轴与A轴相交的角柱：

角柱虽然承受面荷载较小，但由于角柱承受双向偏心荷载作用，受力复杂,

故取截面尺寸与A轴边柱相同，即500mmX500mm。

（4）校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求。

（5）按构造要求框架柱截面高度不宜小于400nlm,宽度不小于350mm。

（6）为避免剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。

取二层较短柱高，H„=3900：

（7）框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/10~1/15。

h>—W„=——x4200=420280mm（取底层柱高为4200mM

.1015J[1015.

故所选框架柱截面尺寸均满足构造要求。

6、楼板厚度的确定

根据平面布置，板的最大跨度为3.6m

按刚度条件，板厚为//4（）=3600/4（）=90mm

按构造要求，现浇钢筋混凝土最小厚度为60mm

综合荷载等情况考虑，取板厚h=100mm（屋面板取120mm）。

2.3框架计算简图

选择横向的一根框架（3轴）按平面框架计算。底层柱高从基础顶面算至二

层楼面，基础顶面离室外地面为500mm,室内外高差为450mm,因此求得底层计

算高度为0.5+0.45+4.2=5.15m。结构计算简图如图2.3.1所示。

图2.2③横向框架简图

第12页

图2.3楼板布置简图

2.4荷载计算

2.4.1屋面均布恒载

按屋面做法逐项计算均布荷载:

20厚C20细石混凝土0.02x21=0.42kN/m2

干铺聚酯纤维无纺布一层

20厚挤塑聚苯板保温层0.02xl6=0.32kN/m2

SBS改性沥青防水卷材0.21kN/m2

20厚1:3水泥砂浆找平0.02x20=0.4kN/m2

120厚现浇钢筋混凝土楼板O.12x25=3kN/m2

10厚混合砂浆板底抹灰0.01x17=0.17kN/m2

吊顶O.2kN/m2

屋面恒荷载4.72kN/m2

屋面楼梯间自重标准值：G屋面楼梯间=[7.2X5.7X2]X4.72=387KV

屋面自重标准值:G屋面=[16.3x52.2+4.8x7.3x2]x4.72=4347KN

2.4.2楼面均布恒载

按楼面做法逐项计算：

10厚大理石板面层0.01x28=0.28kN/m2

30厚1:3干硬性水泥砂浆0.03x20=0.60kN/m2

100厚现浇钢筋混凝土楼板0.10x25=2.5kN/m2

10厚混合砂浆板底抹灰0.01x17=0.17kN/m2

吊顶0.2kN/m2

楼面恒荷载3.75kN/m2

35层楼面自重标准值：G楼面3$=[16.3x52.2+4.8x7.3x2]x3.75=345470V

2层楼面自重标准值：

金面2=[16.3X52.2+4.8X7.3X2-16.2X5.4]X3.75=3125MV

2.4.3活荷载

上人屋面活荷载2.0KNI病

办公楼一般房间活荷载2KN/病

走廊、门厅25KNIm1

楼梯活荷载3.5KN/W

卫生间活荷载25KN/R

2.4.4楼面均布活载

楼面均布活载对于办公楼一般房间为2.OkN/m\会议室、走廊、楼梯、门

厅等为2.5AN/川。为了方便计算，统一取为2.5AN//。

楼面均布活载标准值为：

Q屋面楼梯间顶=[7.2x5.7x2]x0.5=41KN

盘面=[16.3x52.2+4.8x7.3x2]x2.0=1965/GV

第14页

盘面35=[16.3x52.2+4.8X7.3X2]X2.5=2302XN

盘面2=[16.3x52.2+4.8x7.3x2—16.2x5.4]x2.5=2084/OV

2.4.5梁柱自重

K£]:h'xh=250mmx650mm

自重25x0.25x(0.65-0.1)=3.438/GV/m

抹灰层：10厚混合砂浆

0.01x(0.65-0.1)x2x17=0.187KV/m

3.625KN/m

KL^:bx〃=250mmx400mm

自重25x0.25x(0.4-O.l)=1.875A7V/m

抹灰层：10厚混合砂浆0.01x(0.4-0.1)x2xl7=0.102AN/m

1.977KN/m

KL1t:hxh=200〃2mx550mm

自重

25x0.2x(0.55-0.1)=2.25侬/m

抹灰层：10厚混合砂浆0.01x(0.55-0.1)x2x17=0.153/3V/m

■X

2.403KN/m

KL^:bxh=250mmx750mm

自重

25x0.25x(0.75-0.1)=4.063AN/m

抹灰层：10厚混合砂浆().01X(0.75-0.1)x2x17=0.22IKN/m

合计

4.284KN/”

KL^:hxh=200mmx400mm

自重

25x0.2x(0.4-0.1)=1.5/GV/m

抹灰层：10厚混合砂浆0.01x(0.4-0.1)x2xl7=0.102A7V/m

合计I.602KN/W

柱1：bxh=5()()()mmx5()()mm

自重25x0.5x0.5=6.25KN/加

抹灰层：10厚混合砂浆0.01x0.5x4x17=0.34KN/〃?

合计6.59KNjin

梁柱重力荷载如下：

G温面楼隔同济-3.625x6.9x4+3.625x7.2x2+2.403x7.2x2=187KN

G屋面层=3.625x(6.9xl6+7.3x2+7.2x22)+1.977x(2.5x8+3.6x2)+

2.403x(6.9x12+4.8x8+7.2x4)+4.284x9x4+

1.602x(2.4x2+3.3x2)=1614KN

G35层梁=3.625x(6.9x16+7.3x2+7.2x21)+1.977x(2.5x8+3.6x2)+

2.403x(6.9x12+4.8x8+7.2x4)+4.284x9x4+

1.602x(2.4x2+3.3x2+2.5x2)=1622KN

G2层梁=3.625x(6.9xl4+7.3x2+7.2x21)+1.977x(2.5x8+3.6x2)+

2.403x(6.9x11+4.8x8+7.2x4)+4.284x9x4+

1.602x(2.4x2+3.3x2+2.5x2)=1555A7V

G楼梯间柱=6.59x3.6x8=190KN

G25层柱=6.59x3.9x38977侬

&层件=6.59x5.15x38=129()初

2.4.6墙体自重

首层外墙：

200厚混凝土空心砌块

0.2x(4.2-0.65)x6=4.26/GV/m

20厚抹灰找平

0.02x(4.2-0.65)x2x17=2.41/GV/m

5厚水泥砂浆粘贴层

第16页

0.005x(4.2-0.65)x20=0.36/OV/m

8厚陶瓷面砖

0.008x(4.2-0.65)x19.8=O.567OV/m

合计1.59KNIm

首层内墙:

200厚混凝土空心砌块

0.2x(4.2-0.65)x6=4.26MV/m

20厚抹灰找平0.02x(4.2-0.65)x2xl7=2.41/GV/m

合计6.6KN/m

二〜五层外墙：

200厚混凝土空心砌块0.2x(3.9-0.65)x6=3.9K7V/m

20厚抹灰找平0.02x(3.9-0.65)x2x17=2.21K7V/m

5厚水泥砂浆粘贴层

0.005x(3.9-0.65)x20=0.325/GV/m

8厚陶瓷面砖0.008x(3.9-0.65)x19.8=0.5

合计6.95KN/机

二〜五层内墙：

200厚混凝土空心砌块0.2x(3.9-0.65)x6=3.9XN/m

20厚抹灰找平0.02x(3.9—0.65)x2x17=2.213/6

合计GAXKN/m

女儿墙：

200厚混凝土空心砌块0.2x0.4x6=0.48^//n

C25混凝土压顶0.2x0.8x25=4KN/〃z

20厚抹灰找平

0.02x1.2x2x17=0.82KN/〃？

5厚水泥砂浆粘贴层().005x1.2x2()=0.12KN/〃?

8厚陶瓷面砖0.008x1.2x19.8=0.19^/zn

合计5.6KN/m

各层墙体自重：

G屋顶楼梯间=6.95x(7.2+5.7)x2=1793

G屋切序=5.6x(61.8+16.3)x2=874.72A7V

G一层增=7.59x(61.8+l6.3)x2+6.6x(61.8x2+16.3x6)=26473

GJ堵=6.95x(61.8+16.3)x2+6.11x(61.8x2+16.3x6)=2438MV

顶层重力荷载代表值包括：

屋面恒载+50%活载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重

其它层重力荷载代表值：

楼面恒载+50原楼面均布活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及墙体自重o

将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：

G=387+4347+0.5x(41x1965)+187+1614+190+0.5x977+179+

屋面层:5

874.72+0.5x2438=10489KN

第四层：G4=3454+0.5x2302+1622+977+2438=96423

第三层：G,=3454+0.5x2302+1622+977+2438=9642侬

第二层：G2=3454+0.5x2302+1622+977+2438=9642m

G=3125+0.5x2084+1555+0.5x(977+1290)+

第一层:

0.5x(2438+2647)=9398KN

各层楼面的重力荷载设计值如下：

屋面层：G'5=L2Q=1.2x10489=12586.83

第四层：G'4=L2G=1.2x9642=1157O.4X7V

第三层：G3=1.2G3=1.2x9642=11570AKN

第二层：G2=1.2G2=1.2x9642=11570.4/GV

第一层：G；=L2G]=1.2x9398=11277.63

5

建筑物总重力荷载代表值：ZG为：

/=|

5

ZG=10489+9642x3+9398=48813小

i=l

第18页

G^W489kN

，C户9642kN

，G^9642kN

•G^9642kN

•GF9398kN

图2.4质点重力荷载值

2.5水平地震力作用下框架侧移计算

2.5.1横梁线刚度

72

采用混凝土C30,Ec==3.0xl0kN/m。本框架结构为现浇楼面，可以作

为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在

计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取/=14

（为梁的截面惯性矩）；对中框架取/=2.0/0

横梁线刚度计算结果见表2.1。

表2.1横梁线刚度

梁截面跨度惯性矩边框架梁中框架梁

号(m2)1(m),bhy

L]。=五5=华K产牛

/产L5/O4=2.0/。

4

(m)(m1)(m4)

(kN•m)(kN•m)

KL]0.25X0.42.513.3X1032.OX1032.4X10'2.7X1033.2X101

6.95.7X1038.6X1033.7X10'11.4X10316.5X10'

KL10.25X0.65

5.45.7X103——11.4X10321.1X10,

2.5.2横向框架柱的侧移刚度D值

柱线刚度列于表2.2,横向框架柱侧移刚度D值计算列于表2.3。

表2.2柱线刚度

惯性矩线刚度

柱高度h

柱号z截面（m1）hh-K”半

（m）4

”记(m)h(kN•m)

40.5X0.55.1510.42X10"6.O7X1O4

z.0.5X0.53.910.42X1038.02X104

表2.3横向框架柱侧移刚度D值计算

R=2々（一般层）。=强（一般层）

柱子2（12

D=aK—(kN/m)根数

数类型斤=牛（底层）h-

a=2+R（底层）

一

边24

架^^=0.400.375102994

柱6.07

边框

2.4+3.7=igo

架中0.5137324

柱6.07

16.5

中框------=2.720.6821873012

底6.07

层架边

生L3.48

柱0.726199382

6.07

16.5+3.2…

中框