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1、课 程 设 计 任 务 书题 目 金工车间双跨等高厂房设计学院(部) 建筑工程学院专 业 土木工程班 级学生姓名学 号月 日至 月 日 共 周指导教师(签字)系 主 任(签字)2017 年 05 月 02 日一、设计内容及要求设计要求1) 进行单层厂房结构布置;2) 选用标准构件;3) 进行排架柱及柱下基础设计。设计内容1) 确定上下柱的高度及截面尺寸;2) 选用屋面板、屋架、基础梁、吊车梁及轨道连接件等标准构件;3) 计算排架所承受的各项荷载;4) 计算各项荷载作用下排架的内力;5) 柱及牛腿的设计,柱下独立基础的设计;6) 绘制施工图(1) 结构布置图(屋架、屋面板、屋盖支撑、吊车梁、柱及
2、柱间支撑、墙体 布置);(2) 柱施工图(柱模板图,柱配筋图);(3) 基础施工图(基础平面图及配筋图)。二、设计原始资料1) 该车间为双跨等高无天窗厂房,采用卷材防水屋面,跨度 24m(21m,18m), 柱距为 6m,车间总长为 72m。厂房的剖面图如图所示。2) 建筑地点:西安市郊区(暂不考虑地震作用),设计使用年限 50 年。3) 吊车:根据生产工艺要求,车间内每跨设有两台 15/3t(20/5t)天桥式软钩吊车,吊车工作级别为 A5 级,吊车轨顶标高+9.60m(+9.90m)。4) 风荷载:基本风压(50 年)标准值为 0.3kN/,风压高度系数按 B 类地貌取。5) 雪荷载:基本
3、雪压(50 年)标准值为 0.25 kN/。6) 工程地质及水文条件:厂址位于渭河二级阶地,地形平坦,厂区地层自上而下为耕土层、粘土层、中砂、卵石、基岩。其中耕土层厚约 0.5m,粘土层厚约 3m,地基承载力标准值 fk=180kN/,可作为持力层。厂区地层地下水位较低,且无腐蚀性。7) 建筑构造- 1 -(1) 屋面:采用卷材防水屋面;(2) 墙体:240mm 厚实心黏土砖砌筑;(3) 地面:屋内混凝土地面,室内外高差 150mm。三、设计完成后提交的文件和图表1计算说明书部分计算说明书包括:目录、正文、小结、参考文献等。其中正文包括:结构布置;标准构件的选用、排架的内力分析;柱、牛腿的设计
4、;基础的设计。设计中结构计算理论、方法、步骤、数据、表格及构件的截面设计要正确、完整。2图纸部分(1 张一号图或 2 张二号图)(1) 结构布置图(屋架、屋面板、屋盖支撑、吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置);(2) 柱施工图(柱模板图,柱配筋图);(3) 基础施工图(基础平面布置图及配筋图)。四、进程安排设 计 内 容 时间(共 2 周)构件的选型及结构布置 2.0 天排架结构计算 6.0 天基础设计 2.0 天绘制结构设计施工图 3.0 天机动 1.0 天五、主要参考资料主要参考资料1. 中华人民共和国国家标准. GB50009-2012, 建筑结构荷载规范S,北京:中国建筑工业出版社,200
5、12.2. 中华人民共和国国家标准. GB50010-2010, 混凝土结构设计规范S,北京:中国建筑工业出版社,2010.3. 中华人民共和国国家标准. GB50003-2011, 砌体结构设计规范S,北京:中国建筑工业出版社,2011.4. 中华人民共和国国家标准. GB50007-2011, 建筑地基基础设计规范S,北京:中国建筑工业出版社,2011.5. 中华人民共和国国家标准. GBT50001-2010,房屋建筑制图统一标准, 北京:中国建筑工业出版社,2010.6. 东南大学、天津大学、同济大学合编,混凝土结构(上、中册).北京:中国建筑工业出版社,2011.7. 白国良、王毅红
6、,混凝土结构设计 武汉:武汉理工大学出版社,2010.8. 建筑构造通用图集 88JX 系列9. 陕西省有关标准图及有关教材等- 2 -学生课程设计参数安排学号 跨度 吊车吨位 轨顶标高 备注1 24*24 15/3t 9.9m2 24*24 15/3t 9.9m3 24*24 15/3t 9.9m4 24*24 15/3t 9.9m5 24*24 15/3t 9.9m6 24*24 15/3t 9.9m7 24*24 20/5t 9.9m8 24*24 20/5t 9.9m9 24*24 20/5t 9.9m10 24*24 20/5t 9.9m11 24*24 20/5t 9.9m12 2
7、4*24 20/5t 9.9m13 18*18 15/3t 9.6m14 18*18 15/3t 9.6m15 18*18 15/3t 9.6m16 18*18 15/3t 9.6m17 18*18 15/3t 9.6m18 18*18 15/3t 9.6m19 18*18 15/3t 9.9m20 18*18 15/3t 9.9m21 18*18 15/3t 9.9m22 18*18 15/3t 9.9m23 18*18 15/3t 9.9m24 18*18 15/3t 9.9m25 18*18 20/5t 9.6m26 18*18 20/5t 9.6m27 18*18 20/5t 9.6m
8、28 18*18 20/5t 9.6m29 18*18 20/5t 9.6m30 18*18 20/5t 9.6m31 18*18 20/5t 9.9m32 18*18 20/5t 9.9m33 18*18 20/5t 9.9m34 18*18 20/5t 9.9m353618*1818*1820/5t20/5t9.9m9.9m- 3 -单层工业厂房课程设计指导一 基本数据1、 标准构件见标准图(无标准图时,可按以下构件采用)(1) 屋面板 G4I0(一)1.5*6.0 YWB-2 YWB-2SA 板重 1.17t(2) 天沟板 G410(三)TGB-77-1 板重 1.21t(3) 嵌板 G
9、410(二)KWB-1 KWB-2 KWB-1SKWB-2S 宽度 890(900)板重 1.03t(4) 屋架 CG416(一)18m YWJA-18-1a 重 5.69t (用于端部)YWJA-18-2a 重 5.55t中部高度 2800mm 端部高度 1700mm21m YWJA-21-1a 重 6.76t (用于端部)YWJA-21-2a 重 7.07t中部高度 3100mm 端部高度 1700mm24m YWJA-24- 1a 重 8.6t (用于端部)YWJA-24-2a 重 8.6t中部高度 3400mm 端部高度 1700mm(5) 支撑 上水平 SC1 SC2系杆 LG HG
10、垂直 CC(6) 吊车梁15/3 DLZ-6A DLZ-6B 截面高度 1200mm 重 2.66t20/5 DLZ-6A DLZ-6B 截面高度 1200mm 重 2.92t(7) 吊车高度15/3 H=2124mm20/5 H=2136mm2 、荷载(1) 屋面活荷载 0.7kN / m2(2)支撑 0.5kN / m2(3)吊车配件 0.8kN / m- 4 -二 计算步骤1、 结构平面布置(1)屋面结构平面布置(2)基础平面布置2、柱尺寸确定(1) 柱高度的确定(2) 柱截面尺寸确定(3) 牛腿尺寸确定3 、荷载计算(1) 永久荷载计算(2) 屋面活荷载计算(3) 吊车荷载计算(4)
11、风荷载计算4 、分项荷载下控制截面内力计算(1) 永久荷载作用下的内力计算(2) 活载作用下内力计算(3) 吊车荷载作用下的内力计算(4) 风荷载作用下内力计算5、 内力组合 列表进行6、柱配筋计算(1) 柱配筋计算(2) 牛腿设计计算7 、基础设计(1) 基础埋深确定和地基承载力特征值确定(2) 基础尺寸确定1) 基础底面积的确定2) 基础其它尺寸确定和冲切验算(3)基础配筋计算三 绘图- 5 - 6 - 7 - 8 -目 录1 单层工业厂房结构设计任务书.11.1 设计题目.11.2 设计任务.11.3 设计内容.11.4 设计资料.12.单层厂房结构设计.42.1 屋面结构.42.1.1
12、 屋面结构.42.1.2 排架柱及基础材料选用情况.52.1.3 梁柱的结构布置.72.1.4 基础平面布置.92.2 排架结构计算.102.2.1 计算简图及柱的计算参数.102.2.2 荷载计算.102.2.3 内力分析.132.2.4 最不利内力组合.242.3 排架柱的设计.312.3.1 A(C)柱.312.3.2 B 柱.422.4 基础设计.442.4.1 A(C)柱.442.4.2 B 柱.493 施工图.543.1 结构布置图.543.2 柱施工图.543.3 基础施工图.544 参考文献.55单层工业厂房结构设计1 单层工业厂房结构设计任务书1.1 设计题目装配车间双跨等高
13、厂房.1.2 设计任务1.2.1 单层厂房结构布置.1.2.2 选用标准构件.1.2.3 排架柱及柱下基础设计.1.3 设计内容1.3.1 确定上、下柱的高度及截面尺寸.1.3.2 选用屋面板,天窗架,屋架,基础梁,吊车梁及轨道车接件.1.3.3 计算排架所承受的各项荷载.1.3.4 计算各种荷载作用下排架的内力.1.3.5 柱及牛腿的设计,柱下单独基础设计.1.3.6 绘制施工图结构布置图(屋架,天窗架,屋面板,屋盖支撑布置,吊车梁,柱及柱间支撑,墙体布置).基础施工图(基础平面图及配筋图).柱施工图(柱模板图,柱配筋图).1.4 设计资料1.4.1 某车间该车间为双跨等高有天窗厂房,柱距为
14、 6m,车间总长为 120m,中间设有一道伸缩缝,厂房跨为 l (见表 1-1),剖面如图 1-1 所示。表 1-1跨度 l (m)组别 轨顶标高(m) 吊车起重量(KN)3 24.0 9.60 150/30 200/501.4.2 吊车每跨设二台中级工作制软钩桥式吊车,吊车起重量及轨顶标高见表 1-1.1.4.3 建设地点北部某城市(基本风压为 0.50KN/。基本雪压 0.30 KN/).1.4.4 工程地质及水文地质条件该厂址位于大黑河二级阶地,地形平坦,厂区地层自上而下为耕土层粘土,中砂,软石,基岩,其中耕土层厚约 0.5m,粘土层厚约 3m,地基承载力标准值 fk=180 KN/,可
15、作持力层,厂区地层地下水位较低,且无腐蚀性.11.4.5 建筑材料供应条件建设厂房使用的钢材,水泥,砖,砂石,石灰等材料均可按设计要求供应.主要材料有:钢材钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构所有的钢筋种类,型钢及钢板可保证供应并具备有各种规格.水泥普通硅酸盐水泥,可配制 C10C40 级混凝土.砖普通粘土砖 MU7.5.其他如砂石,石灰等地方材料均能按设计要求供应,柱子,屋架可在现场预制,其他预制件均在预制厂制作,预制构件安装架设由该地机械化施工公司负责施工,该项目的施工单位有较高的施工水平,如设计采用国家标准图及普通做法,其施工质量均能达到设计及施工验收规范的要求.1.4.6 建筑构造屋面卷材
16、防水屋面,其做法如下:SBSIV 改性油毡20mm 厚水泥砂浆找平层100mm 厚水泥珍珠岩制品保温层一毡二油隔气层预应力混凝土大型屋面板墙体240mm 厚清水砖墙,钢门窗地面室内混凝土地面,室内外高差 300m建筑构造见图 1-21.4.7 选用材料混凝土强度等级为 C20,柱中受力主级为级钢筋,箍筋及基础底板钢筋为级钢筋2(a) 结构平面布置图轨顶(b)剖面图图 1132 .单层厂房结构设计2.1 屋面结构2.1.1 屋面结构屋面板采用全国通用工业厂房结构构件标准图集 92G410(一)1.5m6m,预应力钢筋混凝土大型屋面板,卷材防水。板重(包括灌缝在内),标准值为 1.4KN/.屋面板
17、的选用方法(包括檐口板,嵌板)是:计算该板所受外加荷载的标准值,在图集中查出的允许外加荷载标准值应比它大但又最接近的板代号,其选用结果见表 2-1.天沟板采用 92 G410(三)1.5m6m 预应力钢筋混凝土屋面板(卷材防水天沟板).又屋面排板计算,天沟板的宽度为 680mm,该厂房一侧设有 6 根落水管,天沟板内坡度为 5,垫层最薄处为 20mm 厚,则最厚处为 80mm,如图 2-1 所示,按最厚处的一块天沟板计算其所受的外加荷载标准值,见图 2-2.选用方法同屋面板,其选用结果见表 2-1,但需要注意天沟板的开洞位置.图2-1图 2-24天窗架采用 94G316 中的型钢筋混凝土天窗架
18、 GJ9-03,自重标准值 236KN/榀,天窗端选用94G316 中的 DB9-3,自重标准值 257 KN/榀(包括自重,侧板,窗档,窗扇,支撑,保温材料,天窗,电动起动机,消防栓等),其选用见表 2-1.屋架采用 95G415(三)预应力钢筋混凝土折线形屋架(跨度 24m),选用时应根据屋面荷载大小,有无天窗及天窗类别,檐口类别等进行选用,其选用见表 2-1屋盖支撑可不设屋架上弦横向水平支撑,但须保证屋面板与屋架的连接不少于三个焊接点并沿板缝灌注不低于 C15 的细石混凝土,否则,应在该厂房的两端第一柱间设置上弦横向水平支撑.屋架间的垂直支撑与水平系杆,可在该厂房两端的第一柱间的端中及两
19、端设置垂直支撑,并在各跨跨中下弦处设置通长的纵向刚系杆,在各跨两端下弦处设置通长的钢筋混凝土系杆.屋架下弦的横向及纵向水平支撑均不可设.吊车架采用 G323(二)标准图集中的钢筋混凝土吊车梁(中轻级工作制),吊车梁高 1200mm,构件自重:DL-92(中间跨)39.5KN/根,DL-913(边跨)40.8KN/根,轨道及零件重 1KN/m,轨道及垫层构造高度 200mm,见表 2-12.1.2 排架柱及基础材料选用情况柱混凝土:采用 C20, fc=9.6N/, ftk=1.54N/钢筋:纵向受力钢筋采用 HRB335 级钢筋( fy=300N/, Es=2105N/),箍筋采用 HPB23
20、5 级钢筋.基础混凝土:采用 C20, fc=9.6N/, ftk=1.54N/钢筋:采用 HRB335 级钢筋( fy=300N/)5表 2-1构件名称 标准图集 选用型号 外加荷载 允许荷载 构建自重SBSIV 改性油毡防水层 0.3520mm 水泥砂浆找平层 200.02=0.40100mm 水泥珍珠岩保温层 4.80.1=0.48G410(一) YWB2一毡二油防水层 0.05 板自重1.5m6m预应力混凝土(中间跨)YWB2s20mm 水泥砂浆找平层 0.40恒载 1.68 KN/2.46KN/1.30KN/灌缝重屋面板屋面板 (端跨)屋面活载0.70取最大值0.70雪载0.30 0
21、.1KN/ 2.38 KN/G410(一)1.5m6m KWB1板自重预应 力混 凝土屋面板(卷材防(中间跨)KWB21s同上 2.50KN/1.65KN/灌缝重水嵌 板, 檐口 (端跨) 0.1KN/板)TGB681(中间跨) 积水深为 230mm(与高肋齐)TGB681a SBSIV 改性油毡 0.350.9=0.32100.230.46=1.06 ( 中 间 跨 右G410(三)1.5m6m预应 力混 凝土屋面板(卷材防水天沟板)端有开洞)TGB681b( 中 间 跨 左端有开洞)TGB681sa( 端 跨 右 端20mm 水泥砂浆找平层200.020.09=0.36100mm 水泥珍珠
22、岩保温层4.80.100.5=0.24一毡二油隔气层0.051.18=0.063.05KN/ 1.91KN/ 天沟板20mm 水泥砂浆找平层 有开洞)TGB681sb 200.021.18=0.47( 端 跨 左 端 2.51 KN/有开洞)屋架G415(三)预应 力钢 筋混 YWJA凝土 折线 形屋 241Aa架(跨度 24m)屋面板以上恒载 1.68 KN/活载 0.70 KN/屋架以上荷载 2.38 KN/3.50KN/106 KN/榀支撑重0.25 KN/天窗架G316 中型钢筋混凝土GJ9-03天窗架天窗端壁236KN/榀257KN/榀G323(二) DL9Z吊车梁钢筋 混凝 土吊车
23、梁(中轻级工(中间跨)DL9Z39.5KN/根40.8KN/根作制) (边跨)62.1.3 梁柱的结构布置 排架柱尺寸的选定计算上柱高及柱全高由工艺要求,轨顶标高为+9.6m,吊车为 20/5t,L =24-1.5=22.5m,中级工作制,查吊车有k关资料,轨顶至吊车顶距 H=2.136m.柱顶标高=轨顶标高+吊车顶端与柱顶的净空尺寸=9.600+2.136+0.220=11.956m.由牛腿顶面标高及模板要求,吊车梁高为 1.2m,轨道及垫层构造高度取 0.2m,故牛腿顶面标高=轨顶标高-吊车梁高度-轨顶垫高=9.600-1.200-0.200=8.200m(取 8.400m)依次,柱顶标高
24、=牛腿顶面高+吊车梁高+轨顶垫高+H+0.220=8.400+1.200+0.200+2.136+0.220=12.156m(取 12.300m)综上,则柱顶标高为 12.300m,上柱高 H =柱顶标高-轨顶标高+吊车梁高+轨道构造高=12.3-9.6+1.2+0.2=4.1m,u全柱高 H=柱顶标高-基顶标高=12.3-(-0.5)-(-0.2)=13.0m,下柱高 H =H-H =13.0-4.1=8.9m,l u实际轨顶标高=8.4+1.2+0.2=9.8m 与 9.6m 要求相差在0.2m 范围内,故满足要求,11剖面图见图 2-3.上柱与全柱高的比值=图 2-3H 4.1= =0.
25、315uH 13.0初步确定柱截面尺寸.根据教材表 2.7(6m 柱距单层厂房矩形,工字形截面柱截面尺寸限值).对于下柱截面宽度: H 8900b = =356mm,可取 b=400mm.l25 25对于下柱截面高度,有吊车时7h H 8900= =742mml12 12无吊车时1.5H1.513.0103h =l25 25=780mm.根据表 2.8厂房柱截面形式和尺寸参考(中级工作制)取:边柱 A.C 轴:上柱:bh=400mm400mm下柱:Ibhb h =400mm800mm100mm150mmi i中柱 B 轴:上柱:bh=400mm600mm下柱:Ibhb h =400mm800m
26、m100mm150mmi i验算初步确定的截面尺寸,满足要求.I 字形截面其余尺寸如图 2-4.图 2-4上下柱截面惯性矩及其比值.排架平面内:边柱上柱: Iu=1124004003 = 2.133109 mm41 1 1 252I= 4008003 - 3004503 - 2 30025225 + 下柱: 12 12 2 3 l=1.441010 mm4中柱上柱: Iu=1124006003 = 7.2109 mm41 1 1 252I= 4008003 - 3004503 - 2 30025225 + 下柱: 12 12 2 3 l=1.441010 mm4排架平面外:1上柱: I=12u
27、4004003 = 2.133109 mm41 1 1 150 2I= 1504003 + 4501003 - 2 3002550 + 下柱: 12 12 2 3 l=1.713109mm48牛腿尺寸初选由牛腿几何尺寸的构造规定45,hh/3,且 h 200mm,故取=45,h =450mm,l l l则A.C 轴柱:c=750+b/2+c -800=750+150+100-800=200mm;h=450+200=650mm.1B 轴柱:c=750+b/2+c -400=750+150+100-400=600mm;h=450+600=1050mm.1牛腿尺寸见图 2-5图2-5 牛腿尺寸示意图
28、柱间支撑可在该厂房中部轴线间设置上柱支撑和下柱支撑.吊车梁、柱及柱间支撑、墙体布置可参考以上选型及布置画出.结构布置图见附图-012.1.4 基础平面布置基础编号首先应区分排架类型,分标准排架、端部排架、伸缩缝处排架等,然后对各类排架的中柱和边柱的基础分别编号,还有抗风柱的基础也须编入.基础梁单层厂房钢筋混凝土基础梁通常采用预制构件,可按图集 G320 钢筋混凝土基础梁选之,选时应符合图集的适用范围,本设计中跨选为 JL-3,边跨为 JL-18.基础平面布置图可参考以上选型及布置画出.92.2 排架结构计算2.2.1 计算简图及柱的计算参数计算简图见图 2-6.图2-6 排架柱计算简图及工字形
29、截面尺寸柱的计算参数根据柱子的截面尺寸,可列出计算参数如下表 2-2.表2-2 柱的计算参数柱号 计算参数 截面尺寸(mm) 面积(mm2) 惯性矩(mm4) 自重(kN/m)A、C上柱下柱400400I4008001001501.61051.7751052.1310914.41094.04.44B上柱 4006002.41057.2109下柱 I400800100150 1.775105 14.41096.04.442.2.2 荷载计算永久荷载屋盖自重预应力混凝土大型屋面板 1.21.4=1.68KN/m220mm 水泥砂浆找平层 1.2200.02=0.48KN/m2一毡二油隔气层 1.2
30、0.05=0.06KN/m2100mm 水泥珍珠岩制品保温层 1.240.1=0.48KN/m220mm 水泥砂浆找平层 1.2200.02=0.48KN/m2SBSIV 改性油毡 1.20.35=0.42KN/m2g=3.60KN/m2天沟板 1.22.026=14.54KN天窗端壁 1.257=68.4KN屋架自重 1.2106=127.20KN则作用于柱顶的屋盖结构自重:G =3.60624/2+14.54+68.4+127.20/2=405.74kN1e =h /2-150=400/2-150=50mm1 u10柱自重A、 C 轴上柱:G =G = g H =1.24.04.1=19.
31、68kN.h h 800 4002A 2C G k u- = - =200mm e =e =l u2 2 2 2 2A 2C下柱:G =G = g H =1.24.449.051.1=53.04kN(考虑下柱仍有部分 400mm800mm 的3A 3C G k u矩形截面而乘的增大的系数 1.1).e =e =03A 3CB 轴上柱:G =1.26.04.1=29.52kN.2Be =02B下柱:G = 1.24.449.051.1=53.04kN3Be =03B吊车梁及轨道自重G =1.2(40.8+1.06.0)=56.16kN.4各项永久荷载及其作用位置见图 2-7.屋面活荷载由荷载规范
32、查得屋面活荷载标准值为 0.7KN/m (因屋面活活荷载大于雪荷载,故不考2虑雪荷载).Q=1.4(0.5+0.2)612=70.56kN11活荷载作用位置于屋盖自重作用位置相同,如图 2-7 括号所示.吊车荷载吊车计算参数见表 2-3,并将吊车吨位换算为 kN.表 2-3跨 度 起重量 跨 度 最大轮压 最小轮压 大车轮距 吊 车 最 大 吊 车 总 小 车 重 轨 顶 至 吊 顶(m)24Q(kN)200/50150/30L (m)k22.522.5P (kN)max202176P (kN)min6055K(m)4.44.4宽度 B(m)5.65.66重 G(kN)324312g(kN)7
33、773距离 H(m)2.1362.047根据 B 与 K,算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的坐标值如图 2-8 所示,依据该图求得作用于柱上的吊车竖向荷载.图2-8吊车竖向荷载D = P y =1.4202(1+0.267)+176(0.8+0.067)=571.94kNmax Q k,max iD = P y =1.460(1+0.267)+55(0.8+0.067)=173.19kNmin Q k,min i吊车横向水平刹车力1)当吊车起重量在 Q=150500kN 时,=0.10T=g200Qa (Q + g)=1.4 0.1(200 + 77)=9.7kN4 4T=g150Qa
34、0.1( ) ( ) =7.8kN4 42)当一台 20/5t,一台 15/3t 吊车同时作用时,T =Ty =9.7(1+0.267)+7.8(0.8+0.067)=19.05kNmax i当一台 20/5t 吊车作用时,T =Ty =9.7(1+0.267)=12.29kNmax i风荷载由设计资料该地区基本风压为 =0.50KN/m2,按 B 类地面粗糙度,从荷载规范查得风0压高度变化系数 mz为:12柱顶标高 H=12.3m,查得 mz=1.064,天窗檐口标高 18.91m,查得 mz=1.226,风荷载标准值为:= ms11mz =0.81.0640.50=0.43kPa.0= ms22mz =0.41.0640.50=0.26kPa.0则作用在排架计算简图的风荷载设计值为:q1= gw B =1.40.436 =3.61kN/mQ 1q2= gwQ 2B =1.40.266 =2.18kN/mF = (1.3h +0.4h +1.2h) mw 1 2 3zQ B0=1.4(1.32.3+0.41.19+1.22.67)1.22