结构设计原理4.pptx

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1、4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态态无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第1页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态The diagonal crack is caused by the principal tensile stress.The t

2、racks are formed perpendicular to the tension stress trajectories.第2页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第3页/共65页Sa第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第4页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构

3、件斜截面的受力特点和破坏形态第5页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第6页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第7页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第8页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算

4、4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第9页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第10页/共65页无腹筋简支梁斜截面破坏形态（无腹筋简支梁斜截面破坏形态（Shear Failure Modes）第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第11页/共65页u斜拉破坏（m3）第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面

5、承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态一旦出现裂缝，就很快形成临界斜裂缝，和在传递路线被切断，承载力急剧下降，脆性性质显著。破坏时由于混凝土（斜向）拉坏引起的，称为斜拉破坏。第12页/共65页u剪压破坏剪压破坏（1m3）第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态斜裂缝出现后，部分荷载通过拱作用传递到支座，承载力没有很快丧失，荷载可继续增加，并出现其他斜裂缝。最后，拱顶处混凝土在剪应力和压应力的共同作用下，达到混凝土的复合受力下的强度而

6、破坏。第13页/共65页u斜压破坏斜压破坏（m1）第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态主压应力的方向沿支座与荷载作用点的连线。最后拱上混凝土在斜向压应力的作用下受压破坏。斜压传力机构，取决于混凝土的抗压强度。第14页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第15页/共65页有腹筋简支梁斜裂缝出现后的受力状态有腹筋简支梁斜裂缝出现后的受力状态第第4 4章章 受弯构件斜截

7、面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态u梁中配置箍筋（stirrup）后与无腹筋梁相比：斜裂缝出现后在传递机制上有什么不同?第16页/共65页箍筋的作用箍筋的作用u使纵筋不发生撕裂裂缝，使纵筋不发生撕裂裂缝，增加纵筋的增加纵筋的 销栓作用销栓作用Vdu传递主压应力传递主压应力u减小裂缝宽度，减小裂缝宽度，提高骨料咬合力提高骨料咬合力Sau增大混凝土受压面积增大混凝土受压面积第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破

8、坏形态第17页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.1 4.1 受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态第18页/共65页4.2 4.2 影响受弯构件斜截面抗剪能力的主要影响受弯构件斜截面抗剪能力的主要因因 素素（1 1）剪跨比）剪跨比m第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截面抗剪能力的主要因素第19页/共65页剪跨比剪跨比m 是一个无量是一个无量 纲常数，用纲常数，用m=M/vh0来来 表示，表示，m这个表达式称这个表达式称 为为“广义剪跨比广义剪

9、跨比”。第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截面抗剪能力的主要因素第20页/共65页图：剪跨比图：剪跨比图：剪跨比图：剪跨比m m m m对梁抗剪能力的影响对梁抗剪能力的影响对梁抗剪能力的影响对梁抗剪能力的影响第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截面抗剪能力的主要因素第21页/共65页（2 2）混凝土抗压强度第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截面抗剪能力的主要因

10、素u混凝土强度增加，受剪承载力增大还是减 小？增大？减小？u与混凝土的抗压强度成正比？u还是与混凝土抗拉强度成正比？第22页/共65页 图：混凝土抗压强度对梁抗剪能力的影响图：混凝土抗压强度对梁抗剪能力的影响图：混凝土抗压强度对梁抗剪能力的影响图：混凝土抗压强度对梁抗剪能力的影响V(kN)fcu(MPa)第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截面抗剪能力的主要因素第23页/共65页（3 3）纵向钢筋配筋率第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截

11、面抗剪能力的主要因素uu纵筋配筋率越大，受剪承载力增大还是减小？增大？减小？uu纵筋配筋率越大，受压区面积越大，受剪面积也越大。uu纵筋配筋率越大，纵筋的销栓作用也增加。uu增大纵筋面积还可限制斜裂缝的发展，增加斜裂缝间的骨料咬合力作用。第24页/共65页图：纵向配筋率对梁抗剪能力的影响图：纵向配筋率对梁抗剪能力的影响图：纵向配筋率对梁抗剪能力的影响图：纵向配筋率对梁抗剪能力的影响第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截面抗剪能力的主要因素第25页/共65页（4 4）配箍率第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构

12、件斜截面承载力计算4.2 4.2 影响斜截面抗剪能力的主要因素影响斜截面抗剪能力的主要因素第26页/共65页4.3 4.3 受弯构件的斜截面抗剪承载力受弯构件的斜截面抗剪承载力第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力斜截面抗剪承载力计算的基本公式和适用条件第27页/共65页式中式中VcVcVcVc与与V V V Vsvsvsvsv是紧密相关的，但两者目前尚无是紧密相关的，但两者目前尚无法分别予以准确定量，而只能用法分别予以准确定量，而只能用V V V Vcscscscs来表达混来表达混凝土和钢筋的综合抗剪承

13、载力，即下面的式子。凝土和钢筋的综合抗剪承载力，即下面的式子。第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第28页/共65页VcsVsb第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力式中：式中：1异号弯矩影响系数；异号弯矩影响系数；2预应力提高系数，对钢筋混凝土预应力提高系数，对钢筋混凝土受弯构件，受弯构件，2=1.0 3受压翼缘影响系数；受压翼缘影响系数；p斜截面内纵向受拉钢筋的配筋斜截面内纵向受拉钢筋的配筋 率，率，p=100

14、，当，当p2.5时，取时，取p=2.5；第29页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力式中：式中：sv箍筋配筋率；箍筋配筋率；Asb同一弯起钢筋平面内的弯起钢筋同一弯起钢筋平面内的弯起钢筋总截面面积；总截面面积；s弯起钢筋的切线与构件水平轴线弯起钢筋的切线与构件水平轴线的夹角的夹角。第30页/共65页当不设置弯起钢筋时，当不设置弯起钢筋时，必须按规定的单位代入数值，计算得到必须按规定的单位代入数值，计算得到的承载力单位为的承载力单位为kN。注意：注意：第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯

15、构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第31页/共65页u为避免发生为避免发生斜压破坏斜压破坏，规范规范规定截规定截面最小尺寸限制值面最小尺寸限制值上限值上限值公式适用条件公式适用条件思考：若不满足，怎么办？思考：若不满足，怎么办？第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第32页/共65页u为避免发生为避免发生斜拉破坏斜拉破坏，规范规范规定不规定不需要进行斜截面抗剪承载力的计算，按照需要进行斜截面抗剪承载力的计算，按照构造要求配筋构造要求配筋下限值下限值公式适用

16、条件公式适用条件梁：梁：板：板：第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第33页/共65页等高度简支梁腹筋的初步设计已知：已知：最大剪力组合设计值最大剪力组合设计值0Vd,0，混凝混凝土和钢筋材料级别，截面尺寸，土和钢筋材料级别，截面尺寸，As，剪，剪力包络图力包络图求：求：箍筋面积箍筋面积Asv第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第34页/共65页求出sv验算截面尺寸验算截面尺寸根据剪力包络图计算是否需要配置腹筋根

17、据剪力包络图计算是否需要配置腹筋求出Sv假设Asv否第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力构造配筋构造配筋第35页/共65页求出Asbi根据剪力包络图计算是否需要配置弯起钢筋根据剪力包络图计算是否需要配置弯起钢筋计算计算V Vcscs第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第36页/共65页等高度简支梁腹筋的初步设计已知：已知：最大剪力组合设计值0Vd,0，混凝土和钢筋材料级别，截面尺寸，As，Asv，剪力包络图求：求

18、：弯起面积Asb第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第37页/共65页计算计算第一排第一排（从支座向跨（从支座向跨中计算）弯起中计算）弯起钢筋时，钢筋时，取用取用距支座中心距支座中心h/2处处由弯起由弯起钢筋承担的那钢筋承担的那部分剪力值部分剪力值0.4V。第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第38页/共65页计算计算以后以后每一排每一排弯起弯起钢筋时，钢筋时，取取用前一排弯用前一排弯起钢筋弯起起钢筋弯起点处由弯

19、起点处由弯起钢筋承担的钢筋承担的那部分剪值那部分剪值。第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第39页/共65页钢筋混凝土梁的弯起钢筋一般与梁纵轴成钢筋混凝土梁的弯起钢筋一般与梁纵轴成4545角角。弯起钢筋以圆弧弯折，圆弧半径（以钢筋轴。弯起钢筋以圆弧弯折，圆弧半径（以钢筋轴线为准）不宜小于线为准）不宜小于2020倍钢筋直径。倍钢筋直径。简支梁简支梁第一排（对支座而言）弯起钢筋的末端第一排（对支座而言）弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心截面处弯折点应位于支座中心截面处，以后各排弯起钢，以后各排弯起钢筋的末端

20、弯折点应落在或超过前一排弯起钢筋弯筋的末端弯折点应落在或超过前一排弯起钢筋弯起点截面。起点截面。第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.3 4.3 受弯构件斜截面抗剪承载力受弯构件斜截面抗剪承载力第40页/共65页4.4 4.4 受弯构件的斜截面抗弯承载力受弯构件的斜截面抗弯承载力斜截面抗弯承载力第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.4 4.4 受弯构件斜截面抗弯承载力受弯构件斜截面抗弯承载力第41页/共65页4.4 4.4 受弯构件的斜截面抗弯承载力受弯构件的斜截面抗弯承载力斜截面抗弯承载力第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯

21、构件斜截面承载力计算4.4 4.4 受弯构件斜截面抗弯承载力受弯构件斜截面抗弯承载力第42页/共65页纵向受拉钢筋弯起位置第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.4 4.4 受弯构件斜截面抗弯承载力受弯构件斜截面抗弯承载力第43页/共65页4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求斜截面抗剪承载能力的复合第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u复核截面的选择（1 1）距支座中心h/2（梁高一半）处的截面（2 2）受拉区弯起钢筋弯起处的截面，以及锚于

22、受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面第44页/共65页4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求斜截面抗剪承载能力的复合第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u复核截面的选择（3 3）箍筋数量或间距有改变处的截面 （4 4）梁的肋板宽度改变处的截面 第45页/共65页斜截面抗剪承载能力的复合第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u斜截面顶端位置的确定第46页/共65页斜截面抗剪承载能力

23、的复合第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u斜截面顶端位置的简化计算方法（1 1）按照图4-174-17来选择斜截面底端位置。（2 2）以底端位置向跨中方向取h0距离为的截面，认为验算斜截面顶端就在此正截面上。（3 3）由验算斜截面顶端的位置坐标，可以从内力包络图推得该截面上的最大剪力组合设计值Vd,x及相应的弯矩组合设计值Md,x ，进而求得剪跨比m及斜截面投影长度c。第47页/共65页斜截面抗剪承载能力的复合第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载

24、能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u斜截面顶端位置的简化计算方法（4 4）由斜截面投影长度c，可确定与斜截面相交的纵向受拉钢筋配筋百分率、弯起钢筋数量和箍筋配筋率。取验算斜截面顶端正截面的有效高度h0及宽度b。（5 5）将上述各值及与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋数量代入式（4-54-5），即可进行斜截面抗剪承载力复核。第48页/共65页有关的构造要求第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u纵向钢筋在支座处的锚固（1 1）在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数1/51/5的下层受拉主钢

25、筋通过；（2 2）纵向钢筋在支座处应有可靠的锚固。第49页/共65页有关的构造要求第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u纵向钢筋在支座处的锚固（1 1）在钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数1/51/5的下层受拉主钢筋通过；（2 2）纵向钢筋在支座处应有可靠的锚固。第50页/共65页有关的构造要求第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求第51页/共65页有关的构造要求第第4 4章章 受弯构件斜截面承

26、载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u纵向钢筋的截断与锚固（1 1）钢筋从理论截断点外伸一定的距离（锚固长度）截断；（2 2）最小锚固长度见表4-14-1。第52页/共65页有关的构造要求第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u钢筋的连接绑扎连接搭接机械连接焊接第53页/共65页有关的构造要求第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u钢筋的连接第5

27、4页/共65页有关的构造要求第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求第55页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u已知设计数据及要求 钢筋混凝土简支梁全长L0=19.96m，计算跨径L=19.50m。T形截面梁的尺寸如图，桥梁处于类环境条件，安全等级为二级，0=1。第56页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造

28、要求全梁承载能力校核与构造要求u已知设计数据及要求 梁体采用C25混凝土，轴心抗压强度设计值fcd=11.5MPa，轴心抗拉强度设计值ftd=1.23MPa。主筋采用HRB335钢筋，抗拉强度设计值fsd=280MPa；箍筋采用R235钢筋，直径8mm，抗拉强度设计值fsd=195MPa。第57页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求u已知设计数据及要求 简支梁控制截面的弯矩组合设计值和剪力组合设计值为，跨中截面Md,l/2=2200kN.m、Vd,l/2=84kN，1/41/4跨截

29、面Md,l/4=1600kN.m，支点截面Md,0=0，Vd,0=440kN。第58页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求第59页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求第60页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求第61页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构

30、件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求第62页/共65页计算示例第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求第63页/共65页第第4 4章章 受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算4.5 4.5 全梁承载能力校核与构造要求全梁承载能力校核与构造要求小结小结u有腹筋梁斜截面抗剪承载力计算（公式4-5）u斜截面抗弯承载力计算：l构造：弯起钢筋充分利用点至弯起点之间的距离0.5h0 l弯矩抵抗图弯矩包络图u斜截面抗剪承载力复合：l斜截面复核位置l斜截面投影长度第64页/共65页感谢您的观看。第65页/共65页