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带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能的非线性有限元分析周天华1，郭彦利1，卢林枫1，何保康2， （1.长安大学，陕西西安710061； 2. 西安建筑科技大学，陕西西安710055；）Email: zhouth163@摘要：本文利用三维实体单元，对“带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁节点”建立了同时考虑几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、各种材料非线性等因素的有限元理论分析模型，模拟分析了单调加载和低周反复加载时节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应力分布和混凝土开裂情况，以弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进行对比的缺陷；考察了轴压比大小、混凝土强度等因素对节点受力性能的影响，根据理论与试验结果分析，提出了设计和改进建议。
关键词： 方钢管混凝土柱；梁柱节点；受力性能；非线性有限元1 前言方钢管混凝土柱-工形钢梁框架结构以其诸多优点在国内已开始推广应用，带内隔板的矩形钢管混凝土柱与钢梁连接的节点构造已被我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》 [1]列为推荐形式，针对这种构造形式的节点：1999~2002年同济大学做了方钢管混凝土柱与钢梁全焊接连接的模型试验和理论研究，包括模拟柱与梁的受拉翼缘连接的十字形单调拉伸试验、柱与梁连接的组合体试件的低周反复加载试验[2，3]；2001~2004年本项目以杭萧钢构股份有限公司的国家重点技术创新项目—“高层建筑钢—混凝土组合结构产业化”及杭州瑞丰国际商务大厦试点工程为背景，在国内首次进行了6个带内隔板的梁柱节点的足尺模型的拟静力试验和理论研究[4，5]。
本文利用ANSYS通用程序，建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元理论分析模型，通过合理的单元选取和网格划分，结合试验研究[4]对梁柱对接焊接、栓焊连接两类节点模拟分析单调加载和低周反复荷载作用下的受力性能，以期达到如下目的：（1）较为精确地分析节点区应力分布，弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进行对比的缺陷，（2）考察轴压比大小、混凝土强度等级变化等因素对节点单调加载及滞回性能的影响，（3）提出节点设计初步建议。
钢框架梁柱连接节点构造,图文并茂2０15－1１－２7 09:4１专业分类:建筑结构浏览数:2３7５91、梁与柱得连接1.1 梁与柱刚性连接得构造,形式有三种。
(１)梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接,即全焊接节点;(２)梁翼缘与柱全熔透焊接,梁腹板与柱螺栓连接,即栓焊混合节点;(3)梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接,即全栓接节点;<ｉｍg data—ｓ＝＂30０,6４0＂daｔa—ｒaｔiｏ＝"0.3426１２4１97００2141" daｔa-w="46７" width="aｕｔo” ＿ｗiｄtｈ="auｔo"src=＂” ｓt ｙｌe＝”paddinｇ:５ｐx 0px; border: 0px; max—width:60０px; verｔical—ａlign:ｍiｄdｌe; fｏnｔ—ｆａmilｙ: 微软雅黑;foｎt－weigｈt: bold; line—heｉght: 1。
７5em;ｗidth:auto ！impoｒｔanｔ; visibiｌi ｔy:visｉｂle ！imｐortant;”/〉上图为三种梁柱刚性连接节点1、２梁与柱刚性连接得构造(１)工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接得细部构造:＜ｉmg datａ－ｓ=＂3００,640" ｄata-raｔio＝＂0、3986332574031８906” datａ—w＝”439＂widtｈ=”aｕｔｏ＂＿ｗidth=”auto” ｓrｃ=”” stｙle＝”ｐaｄdinｇ:５ｐx 0pｘ;bｏrder: 0px; mａx－ｗidｔh: 60０px; ｖｅrtical-align: ｍｉddlｅ; ｗidｔｈ:auto ！ｉmpｏrtａnt; vｉsibilitｙ: visiｂle！imｐｏｒtａｎｔ;"/〉上图为梁与柱刚性连接细部构造(２)工字形柱与箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种:a、悬臂梁与梁栓焊混合节点;b、悬臂梁与梁全栓接节点。
不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点受力性能试验研究袁焕鑫;高焌栋;杜新喜;钱辉【期刊名称】《天津大学学报:自然科学与工程技术版》【年(卷),期】2022(55)8【摘要】为探究不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点的静力性能和抗震性能,开展了4个不锈钢弱轴边柱节点的单调静力加载和低周反复加载试验研究,其中奥氏体型和双相型不锈钢节点各2个.分别得到了节点试件在单调静力和低周反复荷载作用下的失效破坏形态、荷载-位移曲线以及螺栓力发展变化.结果表明:不锈钢弱轴边柱节点试件的静力试验曲线与骨架曲线较为接近,但随着循环次数和位移幅度的增加,出现损伤累积,骨架曲线的强度和延性出现下降.双相型不锈钢节点的初始刚度约为奥氏体型不锈钢节点的1.1倍,承载力约为后者的1.6~2.0倍,且累积耗能约为奥氏体型节点的2倍.静力荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板受拉区域出现显著的塑性变形,且双相型不锈钢节点试件的螺栓头角部穿出柱腹板螺栓孔.低周反复荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板横向加劲肋外侧焊趾处出现断裂破坏,滞回曲线存在明显捏拢现象以及不同程度的强度退化和刚度退化.此外,测得的节点转角满足现有规范限值,表明试验节点具有良好的变形性能.基于试验结果对现有普通钢梁柱弱轴节点计算公式的适用性进行了评估,结果表明现有普通钢弱轴节点计算公式低估了试验节点的初始转动刚度和受弯承载力.【总页数】9页(P839-847)【作者】袁焕鑫;高焌栋;杜新喜;钱辉【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院;郑州大学土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU392.6【相关文献】1.翼缘削弱断面梁与箱形加强式工字形柱弱轴连接节点的抗震性能分析2.工字形柱弱轴盖板连接边框节点滞回性能影响因素分析3.PEC柱弱轴方向钢梁端板和顶底角钢连接节点抗震性能对比分析4.扩大圆弧形焊接孔对工字形柱弱轴连接节点\r 抗震性能的影响分析5.翼缘削弱型外伸式端板连接节点在梁柱弱轴方向的受力性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第53卷第6期2022年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.6Jun.2022钢管混凝土柱−钢梁下栓上焊隔板贯通节点抗震试验研究余玉洁1,2，林思文1，张超1，丁发兴1,2，蒋丽忠1，魏标1(1.中南大学土木工程学院，湖南长沙，410075；2.湖南省装配式建筑工程技术研究中心，湖南长沙，410075)摘要：钢管混凝土柱−钢梁下栓上焊隔板贯通节点下翼缘采用螺栓连接代替传统的对接焊缝连接，以解决下翼缘焊缝处容易发生断裂的问题，但该构造使得钢梁上下翼缘的连接方式不对称。
为此，通过对5个下栓上焊隔板贯通节点和1个传统栓焊混合连接节点进行低周往复荷载试验，研究下翼缘螺栓连接和楼板的组合作用对下栓上焊节点抗震性能和工作机理的影响。
研究结果表明：下栓上焊节点中由于下翼缘处螺栓滑移导致其滞回曲线表现出一定程度的捏缩现象，但该类节点具有较强的变形能力，可转动0.06000rad 且不破坏；随着节点转角增大，下翼缘连接传力机制由摩擦传力转变为螺杆与孔壁的接触承压传力，节点具有较强的极限承载能力；上下翼缘连接方式不同导致节点正负向受弯时表现出非对称承载强度；无楼板节点具有较大的负弯矩强度，采用组合式楼板时，混凝土板与立柱的挤压承载对于节点正向承载能力有更显著的增强效应，最终使得组合梁节点的正负向弯曲承载强度相近；楼板可有效抑制钢梁上翼缘的局部鼓曲变形，延缓节点的峰值后承载力退化现象；下翼缘螺栓连接的板件滑移有助于降低钢梁下翼缘应力集中现象，避免出现过早断裂的脆性破坏；通过提高下翼缘螺栓连接强度和下贯通隔板厚度，可以增大节点的承载稳定性和变形能力。
关键词：钢管混凝土柱；组合梁；滞回性能；抗弯强度；层间位移角；摩擦滑移中图分类号：TU398+.2文献标志码：A文章编号：1672-7207（2022）06-2143-12Experimental study on seismic performance of bottom-flange-bolted upper-flange-welded through-diaphragm connection between CFSTcolumn and steel beamYU Yujie 1,2,LIN Siwen 1,ZHANG Chao 1,DING Faxing 1,2,JIANG Lizhong 1,WEI Biao 1(1.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha 410075,China;2.Engineering Technology Research Center for Prefabricated Construction Industrialization,Changsha 410075,China)收稿日期：2021−08−10；修回日期：2021−10−22基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51708402)(Project(51708402)supported by the National Natural ScienceFoundation of China)通信作者：余玉洁，博士，教授，从事装配式钢结构与组合结构性能研究；E-mail ：****************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.06.016引用格式：余玉洁,林思文,张超,等.钢管混凝土柱−钢梁下栓上焊隔板贯通节点抗震试验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(6):2143−2154.Citation:YU Yujie,LIN Siwen,ZHANG Chao,et al.Experimental study on seismic performance of bottom-flange-bolted upper-flange-welded through-diaphragm connection between CFST column and steel beam[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(6):2143−2154.第53卷中南大学学报(自然科学版)Abstract:The bottom-flange-bolted upper-flange-welded(BFB-UFW)through-diaphragm concrete filled steel tube (CFST)column connection adopts the bolted connection instead of traditional welded approach to connect the bottom flange to the bottom diaphragm.The construction can solve the brittle rupture failure problem of the bottom flange welds,but also induces the asymmetric connecting construction between upper and bottom flanges.In order to investigate the influence of bottom-flange-bolted connection and composite beam effect on seismic performance of the BFB-UFW connection,cyclic loading tests were performed on five BFB-UFW connections and one traditional welded flange through-diaphragm connection.The results show that BFB-UFW connections have pinched hysteretic loops due to the bolt sliding behaviors in the bottom flange connection,but this connection has strong deformation ability with a drift angle of0.06000rad.The working mechanism of the bottom flange connection changes from the contact friction resistance to bolt bearing when the drift angle increases,leading tothe stronger ultimate bearing capacity.Different connecting methods in the upper and bottom flanges will cause asymmetric moment strength developments in upward and downward bending conditions.The bare beam connection has a higher level of negative moments than positive strengths.However,the extrusion between slab and column in the composite beam connection imposes a stronger strengthening effect on the positive moment strength,leading to similar positive and negative strength levels.The slab can effectively restrain the local buckling deformation at upper beam flange and delay the strength degradation behavior.The bolted bottom flange design and the plate sliding behaviors can reduce stress concentrations at the bottom flange,which effectively reduces brittle failure risks from the premature fracture.The bearing stability and deformation capacity of BFB-UFW connections can be strengthened by increasing the strength of bolted bottom flange connection and the thickness of the bottom diaphragm.Key words:concrete-filled steel tube column;composite beam;hysteretic behavior;moment strength;inter-story drift angle;frictional sliding钢管混凝土柱[1]充分结合了混凝土与钢材各自的优点，具有抗震性能好、施工方便等突出特点。
翼缘削弱钢梁(RBS)构件的受力分析和设计陈向荣卢小松李刚(西安建筑科技大学西安710055)摘要对20世纪90年代几场大地震后的钢结构震害调查发现,以往抗弯框架的刚性连接方式并不能达到人们所预期的目的,甚至有较大的破坏。
在此基础上,提出了采用翼缘削弱钢梁(RBS)的构造方式,来达到强柱弱梁的抗震目的。
通过对以往大量试验和数值分析结果的研究,结合现行规范和工程实际要求提出了采用RBS的计算方法和构造方式。
关键词削弱RBS梁性能MECHANICS ANALYSIS AND DESIGN FOR RBS BEAMChen Xiangrong Lu Xiaosong Li G ang(Xi c an U niversity of Archi tecture and Technology Xi c an710055)ABSTRAC T A fter the investigations on t he earthquake.s damag es to the steel structures undergo ne strong earthquakes in 1990s.,it has been found that the rig id joint of steel moment frame couldn.t reach anticipative aims,even have bigg er damag es1T he RBS.s details ar e pr oposed to obtain strong column-weak beam.By researching t he former tests and numerical analy tic r esults,combining present code and actual r equirements of the eng ineering,the calculation methods and details of RBS are given.KEY WORDS reduced R BS beam behavior以往在钢结构框架抗震设计时,认为塑性铰发生在梁构件两端梁柱连接处,并要求在结构设计时保证形成强柱弱梁,以达到/小震不坏,中震可修,大震不倒0的抗震设防目的。
图集号 03(04)SG519的应力强度比大于时，就必须要在梁端采取加强措施（如在梁端上、下翼缘加焊盖板或局部加宽翼缘板等），来增大焊缝的抗弯承载力。
2 )当梁的应力强度比小于时，在梁端只需全焊接连接（即截面的抗弯等强连接）就可满足式（1.2）的要求。
3 ）当梁的应力强度比在以下时, 在梁端还可以采用连接的抗弯承载力只有梁截面抗弯承载力左右的栓焊连接。
（即梁腹板与柱之间采用只传递剪力的螺栓连接，梁翼缘与柱之间采用只传递弯矩的全熔透坡口对接焊）。
同样也能满足式（1.2）的要求。
83.083.067.0%80 但是，当地震烈度高于多遇地震、进入基本烈度时的过程中，凡是应力强度比较小的抗侧力构件，由于其还处于弹性阶段，其内力都将随地震作用的加大而加大，应力强度比也必然随之增大到。
同样，也需在梁端局部加大截面，并使加大截面后的焊缝抗弯承载力设计值不应小于梁截面抗弯承载力设计值的倍才能确保框架梁在大震时进入塑性使延性得到充分发挥。
这就是为什么在抗震结构中，梁柱刚性节点的连接不能按组合内力来设计，而只能按条的规定来进行连接设计的原因所在。
12.11.3.11.3.3 在梁与柱的栓焊连接或梁与柱的全焊接连接中，当梁端翼缘未作任何加强时，根据1.3.1条的规定，都是不能满足梁端连接的抗弯承载力设计值不应小于框架梁抗弯承载力设计值倍要求的。
只有在梁端采用局部加大截面后才能增大焊缝的抗弯能力。
但局部加大梁端截面后，就必然使塑性铰外移，而产生如原图集页19节点①②和页20节点①②所示的增强式连接；或在离梁端不远处，将梁的上下翼缘进行削弱，形成如原图集页20节点③所示的犬骨式连接，才能满足1.3.1条抗震结构节点连接的设计要求。
2.11.3.4 在抗震设防结构中，梁腹板与柱的连接只考虑承受剪力不承受弯矩的这一假定，只能在梁端经过局部加强使塑性铰外移后的情况下才能采用。
因为只有此时才有条件使梁腹板在塑性铰处的弯曲应力通过一定长度的、局部加宽的梁端翼缘板（或盖板）传递给梁端的对接焊缝。
第44卷第17期2014年9月上建筑结构BuildingStructureVol．44No．17Sep．2014
钢框架梁柱弱轴栓焊混合连接翼缘削弱型节点破坏形态试验研究*
郁有升1，王建1，黄伟平2，王燕1（1青岛理工大学土木工程学院，青岛266033；2青岛交运集团，青岛266000）［摘要］为研究钢框架梁柱弱轴栓焊连接翼缘削弱型节点的力学性能，设计了3个翼缘削弱节点试件及1个普通
节点试件（对比试件）。对4个试件进行低周往复荷载试验。结果表明，4个试件的破坏形态相似；焊缝通过孔的大小和加工对试件破坏形态及塑性铰的出现有重要影响，由于焊缝通过孔的影响，削弱试件没有实现塑性铰外移。为有效实现塑性铰外移，建议将焊缝通过孔设置在削弱位置外侧，或者不设焊缝通过孔。［关键词］翼缘削弱型节点；低周往复荷载试验；力学性能
中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1002-848X（2014）17-0030-04
Experimentalstudyonthefailuremodeofreducedbeamsectionconnectionsofthebolted-weldedconnectionofsteelframebeam-columnaboutminoraxisYuYousheng1，WangJian1，HuangWeiping2，WanYan1（1SchoolofCivilEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，China；2QingdaoJiaoyunGroup，Qingdao266000，China）Abstract：Inordertostudythemechanicalpropertyofthereducedbeamsection（ＲBS）connectionsofthebolted-weldedconnectionofsteelframeaboutminoraxis，threeＲBSconnectionspecimensandacommonconnectionspecimenforcomparisonweredesigned．Thelowcyclicloadingexperimentswereappliedforallspecimens．Theresultsshowthatthefailuremodeoffourspecimensissimilar；thesizeandprocessingofweldaccessholehaveimportantinfluencesonthefailuremodeofspecimensandtheemergenceoftheplastichinge．TheＲBSspecimenscannotrealizetheshift-awayofplastichingebecausetheyareinfluencedbytheweldaccesshole．Inordertoachieveit，theweldaccessholeshouldbesetonthelateralsideofreducedsectionorbecanceled．Keywords：reducedbeamsectionconnection；lowcyclicloadingexperiment；mechanicalproperty
*国家自然科学基金（51278259），山东省优秀中青年科学家奖励基
金（BS2009SF004）。作者简介：郁有升，博士，副教授，Email：yuyousheng@126．com。
0引言
钢结构凭借强度高、良好的抗震性能得到了广泛应用，但在1994年美国北岭和1995年日本阪神地震中发生了大量的梁柱节点脆性破坏［1，2］，梁没有出现塑性铰来耗散地震能量，不符合“强柱弱梁、强节点弱构件”的设计原则。震后，学者提出了基于塑性铰外移思想的新型梁柱节点：加强型节点和削弱型节点，并做了大量的研究［3-6］。翼缘削弱型节点是削弱型节点（ＲBS节点）的一种，目前对弱轴连接翼缘削弱型节点的研究比较少［7，8］，为此，本文以钢框架梁柱弱轴栓焊混合连接翼缘削弱型节点为研究对象，研究其在低周往复荷载作用下的破坏形态。1试验模型1.1试件设计ＲBS节点的削弱参数根据美国FEMA提供的推荐值选取，翼缘削弱起点至柱面距离a=（0.50～0.75）bf，翼缘削弱长度b=（0.65～0.85）hb，削弱深度c=（0.20～0.25）bf，其中bf，hb分别为梁翼缘宽度与梁截面高度。根据推荐值设计了3个ＲBS节点试件ＲBS-1，ＲBS-2，ＲBS-3及1个普通节点试件PT，试验中所有试件的梁、柱均选用Q235热轧H型钢，梁截面均为HN300×150×6．5×9，柱截面均为HW250×250×9×14，梁削弱参数取值见表1。1.2材性试验
根据钢材力学性能取样［9］分别从梁柱腹板、翼缘及连接板切取试样，每种板厚制作一组试样，共6组，每组3个尺寸相同的标准短板件，并按《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228—2002）有关规定进行单向拉伸试验。所有试样与试验试件为同一批钢材并同期制作，用拉力试验机进行钢材的拉伸试验，每组试样的力学性能平均试验结果如表2所示。1.3节点细部构造
梁翼缘削弱部分经火焰切割后再打磨，使削弱区的切割面光滑。梁上下翼缘与焊接在柱腹板上的翼缘连接板通过全熔透坡口焊缝连接，剖口角度为第44卷第17期郁有升，等．钢框架梁柱弱轴栓焊混合连接翼缘削弱型节点破坏形态试验研究梁削弱参数/mm表1试件翼缘削弱起点距柱面距离a翼缘削弱长度b翼缘削弱深度cＲBS-10.6bf0.7hb0.23bf
ＲBS-20.6bf0.7hb0.27bf
ＲBS-30.7bf0.7hb0.23bf
PT000
钢材力学性能表2板厚/mm屈服强度fy/MPa极限抗拉强度fu/MPa平均伸长率εy/%
B-6.5296.9430.333.7B-9288.2424.632.5C-9286.1430．032.5C-14310.5469．035.7P-6313．0430．035．0P-10298.2430.235．0平均值299.2435.734.1注：B-6.5表示梁上取样，厚度为6.5mm；同理C，P分别表示柱、板上取样。
45°，焊根开口宽度为6mm。为保证焊缝全长有效，设置了引弧板。为方便梁翼缘施焊，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）［10］（简称抗规）将梁腹板和剪切板端头上下切弧形孔。翼缘连接板与柱采用全熔透坡口焊缝连接。梁腹板与焊接在柱腹板上的剪切板通过6个M16的10.9级高强螺栓和两块腹板连接板连接而成。剪切板与柱腹板通过5mm双面角焊缝连接。翼缘连接板与剪切板伸出
柱端100cm。焊条采用E43型，梁柱节点具体构造见图1。
图1梁柱节点细部构造1.4试验装置及加载制度
根据《建筑抗震试验方法规程》（JGJ101—96）［11］选用低周往复加载试验方案，采用25t的
MTS液压伺服系统对试件施加低周竖向往复荷载。构件屈服前采用荷载控制加载，往复竖向荷载采取分级施加方式，初始荷载约为屈服荷载的20%，每
级荷载增量约为20%的屈服荷载，当接近屈服荷载时，每级荷载增量约为10%的屈服荷载，每级循环1次。试件屈服后采用位移控制加载，测得梁加载
点的屈服位移为Δy，按Δy，2Δy，3Δy，…逐级加载，每级循环2次，直到试件破坏。试验加载装置见图2。
图2试验加载装置2试验现象
在加载初期，梁端位移与荷载成正比例增加。加载后期，各试件破坏形态相似：首先焊缝通过孔处的梁翼缘屈曲，进而出现裂缝并扩展，导致试件承载力下降并在梁端处破坏。各试件破坏模式如图3所示，各试件加载后期试验现象的描述如下。试件PT试验现象：梁端位移为24mm时，梁上翼缘靠近焊缝40mm处出现轻微的翘曲，梁端出现扭转；梁端位移为36mm时，梁下翼缘靠近焊缝2cm处出现翘曲，梁腹板下端焊缝通过孔处出现裂缝，裂缝宽度约为3mm，并逐渐沿着梁腹板向内扩展，梁达到极限承载力85.1kN；梁端位移为48mm时，梁腹板下端裂缝扩展到梁下翼缘，裂缝宽度越来越宽，梁下翼缘靠近焊缝连接处出现裂纹并扩展，梁上翼缘距焊缝10mm处出现裂纹并扩展，梁腹板上部焊缝通过孔处出现裂缝并逐渐向内扩展；梁端位移为60mm时，随着一声巨响，梁下翼缘靠近焊缝连接处
的裂纹被完全撕裂，梁上翼缘靠近焊缝连接处裂纹宽度变宽，承载力急剧下降，试件破坏，停止加载。试件ＲBS-1：梁端位移为37.5mm时，梁腹板下端焊缝通过孔处开裂，裂缝逐渐向内部扩展，梁下翼缘出现翘曲，梁腹板顶部焊缝通过孔处出现裂缝，梁上翼缘出现翘曲，梁达到极限承载力82.2kN；梁端位移为50mm时，梁上翼缘翘曲严重，梁腹板的裂缝宽度越来越宽、长度越来越长；梁端位移为62.5mm时，梁严重扭曲，梁腹板底部的裂缝向内扩展了约60mm，梁腹板上部裂缝向内扩展了约70mm，梁上
翼缘产生极大翘曲，承载力急剧下降，停止加载。
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