一个完整产品的结构设计过程样本.docx
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一个完整产品的结构设计过程样本.docx
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一个完整产品的结构设计过程样本
一种完整产品构造设计过程
一.ID造型;
1.ID草绘
2.ID外形图
3.MD外形图
二.MD设计;
1.建模;
a.资料核对
b.绘制一种基本形状
c.初步拆画零部件
2.拆件;
a.LENS构造
b.LCD构造
c.夜光构造
d.通关柱构造
e.防水构造
f.按键构造
g.PCB构造
h.电池构造
i.辅助构造
j.尺寸检查
k.手板跟进
m.模具跟进
其她讨论资料:
1.防水圈构造
2.瓦楞纸板构造
3.把JPG图导入PRO/E
4.“止口”构造
5.其她公司开发流程
1:
一种完整产品设计过程,是从ID造型开始,收到客户原始资料(可以是草图,也可以是文字阐明),ID即开始外形设计;
ID绘制满足客户规定外形图方案,交客户确认,逐渐修改直至客户认同;
也有公司是ID绘制几种草案,由客户选定一种,ID再在此草案基本上绘制外形图。
2:
外形图类型,可以是2D工程图,含必要投影视图,也可以是JPG彩图;
不论是哪一种,普通需注明整体尺寸,至于表面工艺规定则依照实际状况,尽量完整
3:
外形图拟定后来,接下来工作就是构造设计工程师(如下简称MD)了;
顺便提一下,如果客户创意比较完整,有公司就不用ID直接用MD做外形图;
如果产品对内部构造有明确规定,有公司在ID绘制外形图同步MD就要参加进来协助外形调节;(附图为MD做外形图)
4:
MD开始启动,先是资料核对,ID给MD资料可以是JPG彩图,MD将彩图导入PROE后描线;
ID给MD资料还可以是IGES线画图,MD将IGES线画图导入PROE后描线,这种办法精度较高;
此外,如果是手机设计,还需要客户提供完整电子方案,甚至实物;(附图为将IGES线画图导入PROE
5:
建摸阶段,以我工作办法为例,MD依照ID提供资料,先绘制一种基本形状(我习惯用MD作为文献名);
MD就象大楼基石,所有表面元件都要以MD曲面作为参照根据;
因此MD做3DMD和ID做有所不同,ID侧重造型,不必理睬拔模角度,而MD不但要在MD里做出拔模角度,还要清晰各个零件装配关系,建议构造部同事之间做一下小范畴沟通,互换一下意见,以免走弯路;
详细做法是先导入ID提供文献,要尊重ID设计意图,不能随意更改;
描线,PROE是参数化设计工具,描线目在于以便测量和修改;
绘制曲面,曲面要和实体尽量一致,也是后续拆图根据,可以话尽量整合成封闭曲面;
局部不顺畅曲面还可以用曲面造型来修补;
MD完毕,请ID确认一下,我觉得这一步不要省略;(附图是一种完毕MD)
建摸阶段第二步,在MD基本上取面,拆画出各个零部件,拆分方式以ID外形图为根据;
面/底壳,电池门只需做初步外形,里面掏完薄壳即可;
我做MP3,MP4面/底壳壁厚取1.50mm,手机面/底壳壁厚取2.00mm,挂墙钟面/底壳壁厚取2.50mm,防水产品面/底壳壁厚可以取3.00mm;
此外面/底壳壁厚4.00mm医疗器械我也做过,是客人紧张强度屡次坚持,其实3.00mm已经非常保险了,壁厚太厚很容易缩水,也容易产生内应力引起变形,紧张强度局限性完全可以通过在内部拉加强筋解决,效果远好过单一增长壁厚;
(附图为简朴拆画零部件)
建摸阶段第三步,制作装配图,将拆画出各个零部件按装配顺序分别引入,选取参照中心重叠对齐方式;
放入电子方案,如LCD,LED,BATTERY,COB。
。
。
有经验朋友在将各个零部件引入装配图时,会依照需要将有些零部件先做成一种组件,然后再把组件引入装配图时。
例如做翻盖手机时,总装配图里只有两个组件,上盖是一种组件,下盖是一种组件。
上盖组件里面又分为A壳组件,B壳组件和LCD组件。
下盖组件里面又分为C壳组件,D壳组件,主板组件和电池组件等。
还可以再往下分。
。
。
(附图为翻盖手机零件树)
建摸阶段第四步,位置检查,普通元件摆放是有位置规定。
例如:
LCD位置可以这样思考,镜片厚度1.50mm,双面帖厚度0.20mm,面壳局部掏薄厚度0.60mm,则LCD到最外面距离就是2.30mm;
元件之间不能干涉,且有距离规定。
如电波钟设计时,为保障接受效果,接受天线到电池之间距离规定不不大于20mm;为了设计以便,装配图内元件最佳设立为不同颜色,以便区别;所有大元件摆放妥当之后,我还是建议,为保险起见,请ID再确认一次外形效果;(附图为简易装配图)
PS:
1、初始造型阶段:
分三个方面;A:
由造型工程师设计出产品整体造型(ODM);可由客户选取方案或自主开发。
B:
客户提供设计资料,例如:
IGS档(居多)或者是图片(OEM)。
C:
由原有外形基本上更改;可由客户选取方案或自主开发。
A方案:
1、由造型工程师做出油泥模型或用三维软件模仿出造型并做一种发泡实物模型,由多方进行评估(按照UL或EN原则拟定用什么材料,检查并拟定进出风口通道构造,进出风口构造,出线窗形式,开关和卷线按钮机构,风量管机构等。
)后造型方案拟定,这阶段大概需要一到两个月左右时间
2、进行构造设计:
由上面得到外形(油泥模型需要抄数,做好面)薄壳后做内部构造;真空室设计,真空室门锁设计;进风过滤装置设计,电机室设计;出风构造设计,卷线器室设计等,这期间要与造型工程师,供应商和模具工程师要经常探讨一下,例如:
外形与构造冲突,材料选用及构造方面与否与模具备冲突等并可以用软件进行某些有关分析
3、以上设计通过评审合格后进行手板制作,手板完毕后按照安规规定做有关测试,涉及:
性能,装配,构造,噪音,跌落等测试,并与设计输入对比后进行设计变更。
6:
LENS构造,普通镜片规定1.5mm,条件局限性也可以是0.6到1.0mm,手机镜片还可以再薄点;
注意:
如果要丝印尽量把丝印面做成平面;
手机镜片受外形影响,两侧都是曲面,可以用模内转印;
镜片要固定,通惯用双面胶,双面胶需预留0.15-0.20mm空间,也有镜片做扣固定;
如果有防水规定,镜片还可以用超声波焊接,但是构造上要预留超声波线
PS:
LENS可有开模及切割两种方式。
7:
对电子产品来说,LCD(液晶显示屏)就象她眼睛,构造好坏直接影响到显示效果;LCD普通做成方形,必要时可以切角,做成多边形;LCD厚度普通是2.70mm,超薄也有1.70mm;单块LCD需和主板(如下称COB)相连才干显示,惯用连接方式有导电胶条和热压斑马纸;其中导电胶条要有预压量,普通预压量为10%-15%,预压量太少LCD容易缺画,预压量太多LCD容易被顶绿;热压斑马纸不需预压,但成本较高,连接时要用到热压啤机,PITCH脚位密还要用到精密热压啤机;LCD与LENS不能直接贴合,贴合容易产生水纹.也有LCD直接固定在LENS上状况,我在LENSVA显示区开了一种方形凹槽,间隙留足0.30mm;普通LENS外装,LCD内装,中间用面壳隔开,面壳局部掏胶至少0.50mm;
谁眼里也容不下半粒沙子,LENS到LCD之间也要保持干净,普通做成封闭构造,如果小强都可以跑进去安家,那可就是构造设计师天大笑话了!
数码产品中LCD常做成组件,用铁框或塑料框包成一种整体,内有PCB,IC,信号由一片软性PCB输出,末端有插头,装拆以便.数码产品中LCD组件与面壳之间留0.30mm间隙,用0.50mm海绵隔开,也可以防尘;
8:
昨天说了,对电子产品来说,LCD就象她眼睛,但眼睛亮不亮就要看LCD背面夜光构造了;惯用夜光光源有LAMP(灯),LED(发光二极管),EL片,惯用夜光构造有反光罩,反光片,EL支架等;LAMP光较散,普通配合反光罩使用,反光罩成锅状,内喷白油,LAMP套上不同颜色灯套,可得到红绿蓝等彩色效果.LAMP也可配合反光片使用;LED光路较为集中,普通配合反光片使用,为有效提高亮度,反光片厚度最佳不不大于2.0.反光片可做成楔型(横截面),背面喷白油,光线从侧面进入,可均匀反射到前面,如果想提高亮度,可在侧面也喷上白油(入光口除外),以减少光线流失.LED自身有红,橙,绿,蓝,紫等彩色供选取;EL片发光效果比较均匀,配合EL支架和EL导电胶条使用,有绿色,蓝色可供选取,普通做成与LCD显示区域同样形状,同样大小,EL片使用时,需用火牛升压供电,故成本较高;笔记本电脑反光构造较特殊,我见过一款笔记本反光构造,是用圆形LED射入一根长玻璃棒,玻璃棒均匀发亮再从反光片侧边均匀进入,得到相称不错背光效果.反光片背面尚有某些圆形构造小凸点,光线在小凸点位置发生漫射,就象一种小光源同样亮,在接近玻璃棒位置小凸点比较疏,而远离玻璃棒位置小凸点比较密,这样整个反光片亮度都比较均匀了.
手机和MP3夜光构造直接做到OLED组件里面了,设计时省事不少;此外,投影钟把时间直接投影到墙上,其构造是用高亮红色LED圆灯,照射反白LCD,得届时间显示,然后通过两个凸透镜放大射到墙上,至于清晰度则是调节两个凸透镜间距离实现;最后提一点,要用到夜光构造LCD普通是半透明或超透明,
9:
通关柱是连接面壳和底壳螺丝柱,其构造直接影响到整机装配效果和可靠性;通关柱可以在构造设计最后再做,但规划应当在建模时候就考虑清晰,我要举例这款产品由于接下来要做防水构造,防水圈是环绕通关柱设立,因此先把通关柱位置定下来;通关柱设计先要考虑整机受力状况,普通规定吃牙深度至少在3圈以上,孔内要留容屑空间0.30mm以上;有通关柱地方外壁较厚,易导致缩水影响外观,普通在螺丝孔底部减薄壁厚至1.00mm;挂墙钟通关柱通惯用2.60mm螺丝,螺丝内径2.20mm,螺丝外径5.00mm,螺丝间距拉得较宽;小电子产品通关柱通惯用2.00mm螺丝,螺丝内径1.60mm,螺丝外径4.00mm,螺丝间距视需要而定,外观上尽量看不到螺丝,必要时可以做到电池门内或藏在易拆件下面,也可以做扣取代某一侧螺丝。
电波钟在天线轴线方向上要尽量避免螺丝,手机天线附近也要尽量避免螺丝;
我举例这款防水钟用1.70mm螺丝,螺丝内径1.40mm,螺丝外径3.60mm,由于要防水,故采用不锈钢螺丝;
我做过一款MP3整机只用一颗1.40mm螺丝,螺丝内径1.10mm,螺丝外径2.60mm,另一侧做扣,螺丝藏在镜片下面;
此外一款翻盖手机A壳B壳在转轴位置下两颗1.40mm螺丝,配合铜螺母使用,铜螺母外径2.50mm,加热后压入2.30mm孔内。
另一端做两个深1.00mm死扣,A壳B壳两侧则用0.50mm活扣,以便拆卸;空间容许话,长螺丝周边可以拉些火箭脚,除了改进受力,还能使注塑时走胶顺畅
10:
防水:
这款产品规定防水,整机防水可以用防水圈,按键防水怎么办呢?
还是用防水圈,做成活塞构造,既可以防水,有可以移动。
用一根金属针,开一圈凹槽单边固定防水圈。
金属针一头顶按键帽,另一头顶PCB板上窝仔片,按下按键窝仔片就被按下,功能实现。
为保证防水效果,金属针与针孔间隙0.05-0.10mm,配合防水油使用,针孔规定光滑(图后补);
这款产品主防水圈横截面为直径1.20mm正圆,预压量要不不大于30%,我压缩0.40mm,因此防水槽设计宽度为1.20mm,深度为0.80mm,0.80mm不不大于防水圈横截面直径,配合防水油使用,放入防水槽后翻转也不会掉出来;此外为保证防水效果,通关柱螺丝在防水圈外侧,通关柱之间距离不要超过20.00mm;
我见过有防水产品电池门一侧做扣,一侧用一颗螺丝压紧,压缩量0.40mm显然不够,至少0.60怎么办?
人家有高招,横截面做成速效丸子形状,上下两个半圆,中间一端直升位,这样就可以增长压缩量了;
顺便提一下,如果防水规定不高话,这款机镜片还可以直接用双面胶粘接,粘接面光滑,粘接时吹干净异物即可。
11:
按键:
惯用按键有窝仔片,橡胶按键,机械按键,可依照空间大小,行程规定,手感规定来选取;
窝仔片行程短,普通为0.20mm~0.50mm,金属材质,可靠性好,占用空间小,带脚窝仔片可以配合PCB上通孔定位安装,这一款产品上用就是带脚窝仔片。
手机键盘也是用窝仔片,但不带脚,粘接时需精准定位;橡胶按键行程长,普通为1.00mm,也有0.50mm,橡胶材质,可靠性不如窝仔片好,占用空间大,长处是按键手感好。
电话机里惯用橡胶按键,并且橡胶按键连成一片,以便安装;
机械按键,其实里面还是金属窝仔片性能和窝仔片差不多,但有辅助机构,按键手感比窝仔片容易调节到最佳状态,MP3,MP4普通采用机械按键,并且还可以作成五位键;
顺便提一下机械推制,可以加推制帽使用,档位感不容易控制,装配间隙局限性均有也许影响档位感。
我比较倾向于用塑胶推制,档位感容易控制,普通2.00mm一档,最小可以做到1.50mm一档;按键构造有一点要特别注意,按下去不能被卡住,应当可以顺利回弹,这种不良状况多余当前行程较长橡胶按键上,对策是加高按键深度,如行程为1.00mm橡胶按键,上面塑胶按键帽要高出面壳表面1.00mm以上,如果塑胶按键帽高出面壳表面不许超过1.00mm,也可以在面壳表面如下起围骨加深,效果同样;
我做MP3,MP4普通会让按键高出面壳表面0.30mm;
数码产品操作时顾客会把注意力更多放在按键表面,因此设计师会在按键表面效果上极尽奢华之能事
。
惯用按键表面解决工艺有电镀,在模具上做文章可以做成雾面面效果,边沿处做成高亮效果,还可以做刀刻纹效果
12:
PCB构造:
PCB是电子元件附着载体,普通小电子产品推制板厚度选用0.80mm,主控制板(如下简称COB)厚度选用1.00mm;普通大电子产品(如挂墙钟)推制板厚度选用1.00mm,COB厚度选用1.20~1.60mm;如果PCB面积有限局限性以满足布线规定,可以采用增长跳线,单面板改双面板,双面板改多层板(如电脑主板);PCB上电子元件按大小可分为普通元件和贴片元件,普通元件如线圈,火牛,大电容等;贴片元件如贴片电阻,贴片电容,贴片IC;
小电子产品(如电子钟)反光片和COB之间间隙是要留给IC,由于IC最佳接近LCDPITCH位置以以便走线。
IC通过邦定封胶,至少需要1.50mm高度,前面说过反光片截面作成楔形,也有助于摆放IC;如果LCD和COB之间是用导电胶条连接,压紧导电胶条螺丝之间间距不要超过15.00mm,以免浮现缺画;PCB上按键位置是需要受力,可以话应尽量离螺丝柱和卡槽近点,必要时反面加支撑点;
数码产品惯用到电源插座和耳机插座也是要受力,可以在PCB上插座相应另一侧加支撑骨;在PCB上布线是需要条件和时间,我做法是建模时就提供初步裁板图给电子工程师试LAY,以拟定PCB面积离需要不要相差太多;构造设计中间过程中,大元件,敏感元件摆放也要和电子工程师进行沟通和协调(如做蓝牙耳机时普通把天线放在接近嘴一端);做完所有构造后再出正式裁板图,电子工程师LAY板时候,构造这边在做手板,做完手板,PCB打板也差不多回来了,正好装功能样板。
把问题解决在前面,这样会节约许多时间。
13:
就这一种小电子产品构造设计过程而言,做完PCB就差完毕一半了,接下来是电池构造;电池普通普通摆在PCB背面或侧边,按照形状可分为纽扣电池,干电池,锂电池等;
电池箱体是依照电池形状和在机身内放置方式而设计,普通壁厚1.00mm,里面大包围做箱体,箱体内侧底部做电池放置批示雕字,外面加盖做电池门。
电池在PCB背面,箱体普通做在底壳上。
电池在PCB侧边,箱体可以做在底壳上也可以做在面壳上;接下来放置电池片,纽扣电池和干电池惯用电池片有五金片,也有弹簧;电池片普通跟箱体做在一起,在箱体外起螺丝柱固定电池片,在箱体上开缺口,电池片伸进去和电池导通;电池片到PCB连接可以飞线,也可以直接焊在PCB上,直接焊在PCB上需要在PCB上开孔,电池片插在PCB孔内定位后再焊接;电池门普通壁厚1.50mm,装配普通靠扣位,惯用主扣有弹弓扣或按扣(另一侧配合内插扣),倒勾扣(另一侧配合龙门扣);
注意:
不论是电池片还是扣位在箱体上开缺口,打开电池门从机身外面能看到PCB,走线和电子元件都不雅,建议人们起围骨遮一遮,这也是选取电池片位置参照根据,尽量不让内部构造外露;蓝牙耳机电池为可充电锂电池,内置,不必做电池箱,电池到PCB连接直接飞线,但要在锂电池侧边起骨定位,厚度方向要预留间隙(普通为0.50mm),防止锂电池充电后膨胀;手机电池构造先从功能需要开始进行,先依照功能需要拟定电池容量规格,再依照容量规格计算出电池芯适当厚度长度和宽度,再在电池芯外侧做电池框。
14:
辅助构造:
除了前面提到常用环节外,构造设计中尚有某些构造也是重要,种类较多,要靠平时经验积累,我只能简朴谈一下:
挂勾构造,这款电子产品有挂钩,可以以便挂在旅行袋上,里面用到转轴和弹簧,转轴为塑料材质直径2.50mm,单边间隙0.10mm,塑料转轴太细强度不够,太粗根部容易缩水;设计时我选用弹簧为0.20mm,但找供应商打板时,我同步要了0.15mm,0.20mm和0.25mm三种规格,试装第一次就对比出了适当规格,搞定;
翻盖构造,有产品有一面盖,不用时合上,用时打开,有电子钟翻盖从机身下翻过背面,还可以当脚仔起支撑作用,由于要受力,建议壁厚取1.50mm,也可以只在面盖边沿起骨加强;
人们也许更多想到是手机翻盖构造,其实手机翻盖构造档位感多是靠机械转轴来实现,有现成直径5.00mm或5.80mm机械转轴可供选取;一头套机械转轴,另一头做空芯轴过软性PCB(简称FPC),以翻开角度150度为例,由于翻开角度在0度和150度时,咱们规定有一定预压,不可以刚刚好,否则使用一段时间后也许会浮现开合不到位状况,怎么办?
我选用180度机械转轴,多余30度,在闭合时多转过20度(相称于预压了20度),在打开时多转过10度(相称于预压了10度),这样问题就解决了。
此外,依照回弹力变化,机械转轴又左右之分,选用时需注意;
挂墙孔构造,挂墙钟挂墙孔设计成葫芦形状,螺钉头既可以塞进去又能卡住,但注意螺钉头伸进去太深有也许顶伤PCB,此处技巧是从底壳起围骨,包住螺钉头,但又不要做行位,做碰穿位,挂墙电话也是采用这种构造,虽然简朴,却是一种较好思路,这种碰穿技巧在底壳上做配电池门扣位时非常有用,倒勾扣,弹弓扣,龙门扣,反插扣都可以用到
15:
尺寸检查:
构造设计初步完毕,要进行一系列检查:
干涉检查,这是一种看似简朴,却又必不可少环节,虽然是有经验工程师,虽然在拆图过程中用到过截面进行过检查,也难免浮现疏漏。
在没有PRO-E之前,人们用2D软件做构造,装配图上所有构造零件都规定能在三个方向上看到,复杂零件进行干涉检查还规定绘制剖视图剖面图,相称啰嗦。
引入PRO-E之后,干涉检查完全交给电脑进行了,快捷而又精确;
最小壁厚检查,做扣位过程中,摆放元件时候,难免要掏胶减胶,这就会浮现局部壁厚过薄,最薄壁厚不要低于0.50mm,特别是受力位置;
扣位强度检查,做扣位不难,但问题往往出在强度上,如果够空间,加点支撑骨,哪怕支撑骨厚度只有0.30mm,都可以使强度增长不少;
运动检查,弹弓扣电池门在开合过程中弹弓位不得撞到电池箱。
摄像头在翻转过程中头部不会遇到支架。
翻盖手机在开合全过程都要保证A壳B壳不会撞到C壳转轴
16:
手板跟进:
构造设计完毕后,普通规定做手板进行试装,由于诸多装配问题在电脑上是体现不出来,需要借助于实物;
手板材料普通采用和构造零件相相应材料,塑胶件手板普通用ABS板材,厚度选用比零件略厚一点,采用机械加工制作,高档一点用CNC加工成型,多用于高精度复杂零件,如手机壳手板;
塑胶件手板也有用面粉(或石膏粉)为材料制做,这种工艺在美国早就有了,面粉一层一层刷上来,每层约0.10mm厚,每刷一层,就在上面喷上胶水,胶水所在区域,刚好是塑胶件实体在这一高度上横截面形状,所有层都刷完后,胶水所在位置刚好是塑胶件形状,吹去多余位置上面粉,就得到所需要面粉板了,通过解决还可以得到较高机械硬度;面粉板特点是需要专用设备,成型极快,成本低,但精度受温度湿度影响较大,不好控制,表面打磨和喷油解决较麻烦;多用于低精度复杂零件,如普通电子产品手板;
再高档一点就不用面粉而用塑胶,喷胶水也改为激光扫描,特点也是成型极快,但成本较高;
深圳手板厂已经形成了较完善产业链,手板厂提供全套手板制做服务,普通如表面喷油丝印雕刻字,手板厂都自己做,再高档一点如手机壳上电镀,镭雕,刀刻纹,UV解决,金属片冲网格(需要电铸雾面效果除外),手板厂均有有关供应商配套服务,普通都可觉得客户提供一站式服务,效率高,质量也不错;
由于手板是机械加工出来,硬度强度上不要做太多苛求,扣位,螺丝柱也较弱,试装时要小心,按键手感也会较差,没关系,这些是小问题,可以在开模后再去配;手板要关注是装机顺序,可行性,易操作,易拆卸,有夜光功能最佳装上反光片和LED测试灯光效果,有干涉零件一定要改正,不能把重大问题拖到开模之后;
我建议手板试装完毕后,请构造部同事集体检讨一下,耽误一点时间,背面工作会顺畅诸多。
17:
模具跟进:
在开模前最佳和模厂有些沟通:
有哪些件要开模,几套模,如何分布,入水方式如何,哪些地方要做行位,哪些地方要做斜顶,哪些地方可以做碰穿位,哪些地方要配合好,哪些地方要预留间隙,都要说清晰,这样比较保险;
通过多次重复仔细认真检查构造,开模出来还是会有某些问题,重要出当前某些公差尺寸配合上,这也是经常遇到,只要前期工作做到位,背面问题会相对少诸多;
构造设计师把尺寸设计到位,但模厂总喜欢保守一点,由于加胶远比减胶来得容易,镜片和面壳间隙留大了,要加回来很容易,叫自己模厂配间隙都可以,如果镜片做大了装不下去,要减胶减回来,可就有点头疼了;
做数码产品特别是手机,我普通都不留间隙,面壳底壳在侧边间隙配到零对零,装饰件和面壳之间间隙也配到零对零,让模厂自己去留加工余量,试装机时候这些地方都要检查,装配有无问题,与否到位,起级,顶起;
打螺丝时要检查螺丝柱有无滑丝,发白,打穿;
电子元件与否顶塑胶壳,走线有无什么问题,与否影响合面底壳;
整机装配完毕,接下来就是一系列品质测试:
跌落测试,防水测试,防静电测试,声压测试,温湿度测试,敏捷度测试,按键可靠性测试,推制可靠性测试,脚仔站立测试等,装配封箱后尚有震荡测试,堆高测试等;在这些测试中浮现问题都属于模具跟进要解决,也有某些问题是设计之初就可以防止,这就要看构造工程师经验和责任心了!
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