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外脚手架工程专项施工方案(带图)外脚手架专项工程施工方案
1、建设地点:晋江市档案馆新馆位于晋江市行政中心区,北临十四号路,西临罗裳山,东临人保财险用地。
2、主要建设内容及规模:晋江市档案馆新馆项目总用地面积7402.7m2,总建筑面积17854.58m2,其中地上建筑面积15960.98m2DBJ04T 411-2020标准下载,地下建筑面积1893.60m2。上部结构类型为现浇框架剪力墙结构。建筑总高度为41.7米。
(二)架子工程施工方案的选择
本工程为框架剪力墙结构,立面较为单一,变化不大,根据这些特点,以安全、可靠、适用的原则,选用两种形式搭设外脚手架,之中一至五层采用扣件式双排落地钢管脚手架搭设高度为24米,六至九层采用悬挑式脚手架搭设高度为17.7米,沿外墙全高搭设,并以脚手架搭设最高处为主要设计对象。
脚手架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》或《低压流体输送用焊接钢管》中规定的3号普通钢管,其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》中Q235A级钢的规定。
2、扣件:扣件式钢管脚手架应采用可锻铸铁制作的扣件,其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》的规定。
每块质量不宜大于30kg。
竹脚手板宜采用由毛竹制作的竹芭板。
竹脚手板必须是穿钉牢固的,无残缺竹片的。
4、连墙件:连墙件的材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》中Q235A级钢的规定。
(四)扣件式钢管脚手架施工方法
1、钢管外架计划在底层开始搭设,架宽1.05m,步高1.8m。
3、扣件式钢管脚手架搭设及构造措施:
a、横向间距为1.05m,纵向间距为1.5m内立杆距外框架梁边0.2m,步高1.8m,立杆与大横杆必须用直角扣件扣紧。
b、立杆接长除顶层顶步可采用搭接外,其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。立杆上的对接扣件应交错布置,两根相邻的立杆接头不应设置在同步内,同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm,各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3,搭接长度不应小于1m,应采用不少于2个旋转扣件固定。
a、纵向水平杆宜设置在立杆内侧。其长度不宜小于3跨,纵向水平杆的对接扣件应交错布置。
b、两根相邻大横杆的接头不宜设置在同步或同跨内,不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm,各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3。
a、主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。
b、主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。
c、横向水平杆靠墙一端应离开墙面20cm左右。
c、剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上,旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。
d、为增强脚手架横向平面的刚度,可在脚手架拐角处及中间沿纵向每隔六跨,在横向平面内加设斜杆成“之”字型。遇操作层时可临时拆除,转入其它层时应及时补设。
a、脚手架必须设置纵、横向扫地杆。
b、纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上,横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
a、本工程柱距各不相同,且柱距较大,连墙件采用钢管与楼板、柱等建筑结构部位预留钢筋连接。
b、连墙件钢管应是水平布置,当不能水平布置时,与脚手架连接的一端应下斜连接。
c、连墙件从底层第一步大横杆处开始设置,并采用菱形布置方式。
d、在设置一排连墙件前,应每隔6跨设一道排撑。以确保架子稳定。
e、严禁在脚手架使用期间拆除连墙件。
f、连墙件应与其他杆件同步搭设。
a、作业层脚手板应满铺,铺稳,板与板之间靠紧,离开墙面≥200mm。
a、竹脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设,且采用对接平铺,四个角应用直径1.2mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。
b、作业层端部脚手板探头长度应取150mm,其板长两端均应与支承杆可靠固定。
a、本工程脚手架门洞采用上升斜杆结构型式B型(参《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ1300.2001.P29)。
a、架子外侧满布密目式安全网围护。
b、安全网设置在外排立杆的里面,密目网必须用合乎要求的系绳将网周边每隔45cm(每个环扣间隔)系牢在脚手管上。
操作层上设防护栏高1m,踏步栏杆距脚手板180mm。
(11)搭设注意事项:
a、应对钢管、扣件、脚手板等进行检查验收,不合格产品不得使用,经检验合格的构配件应按品种、规格分类堆放整齐、平稳,堆放场地不得积水。
b、每搭完一步脚手架后,应按规定较正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。
c、严禁将外径48mm与51mm的钢管混合使用。
d、当搭至有连墙杆的构造点时,在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后,应立即设置连墙件。
e、扣件规格必须与钢管外径相同,拧紧扭力距不应小于40N.m,且不应大于65N.m,对接扣件开口应朝上或朝内。
f、栏杆和挡脚板均应搭设在外立杆的内侧。
(五)脚手架质量检验标准及验收
钢管立杆纵距偏差为±50mm。
钢管立杆垂直度偏差不大于1/100H,且不大于10cm(H为总高度)。
对脚手架检查验收应按规范规定进行,凡不符合规定的应立即进行整改,直至符合规范规定。
①应全面检查脚手架的扣件连接,连墙件、支撑体系等是否符合构造要求,应根据检查结果补充完善施工组织设计中的拆除顺序和措施。经主管部门批准后方可实施,应由单位工程负责人进行拆除安全技术交底,清除脚手架上杂物及地面障碍物。
②拆除作业必须由上而下逐层进行,严禁上下同时作业。
③连墙件必须随脚手架逐层拆除,严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架,分段拆除高差不应大于2步,如高差大于2步,应增设连墙件加固。
④当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度时,应先在适当位置搭设临时抛撑加固,再拆除连墙件,以确保脚手架拆除过程中的稳定性。
⑤各构配件严禁抛至地面。
①脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准GB5036考核合格的专业架子工,上岗人员应定期体检,合格者方可持证上岗。
②搭设人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
③作业层上的施工荷载应符合设计要求,不得超载。本脚手架规定荷载2KN/m2,严禁悬挂起重设备。
④当有六级及六级以上大风和雾、雨、雪天气时,应停止脚手架搭设与拆除作业。雨、雪后上架应有防滑措施。
⑤在脚手架使用期间,严禁拆除主节点处的纵横向水平杆,纵、横向扫地杆、连墙件等杆件。
⑥在脚手架上进行电、气焊作业时,必须有防火措施和专人看守。
⑦搭拆脚手架时,地面应设围杆和警戒标志,并派专人看守,严禁非操作人员入内。
⑧架子施工高度段内应上中下满铺三步竹芭板、铺设要紧密,四角绑扎牢固。
⑨架子竹榀及安全网系安全保护措施,任何人不得随意拆除。
⑴进入施工现场每个人都必须戴好安全帽,严禁穿“三鞋”(拖鞋、硬底鞋、高跟鞋)高处作业人员必须按规定带好安全带。
⑵工程主体结构施工中,首层设一道安全平网,平网上再覆盖一层密目网以防高处杂物下落。
⑶主体结构楼层临边可以砌砖的,砌砖1.2m高做为防护;不能砌砖的,临边采取设钢管临时护栏,高度为1.2m,且用密目式安全网全封闭的方法。
⑷遇有六级以上强风、浓雾等恶劣气候,不得进行露天攀登与悬空高处作业。台风暴雨后,应对高处作业安全设施逐一加以检查,发现松动、变形、损坏或脱落等现象,应立即修理完善。
⑸搭设临边防护栏杆时,防护栏杆应由上、下两道横杆及栏杆柱组成,上杆离地高度1.0~1.2m,下杆离地高度为0.5~0.6m,横杆长度大于2m时,必须加设栏杆柱。防护栏杆必须自上而下用安全立网封闭,卸料平台两侧的栏杆也必须自上而下满挂安全立网或满扎竹笆。
(九)落地式扣件钢管脚手架计算
计算的脚手架为双排脚手架,搭设高度为24米,立杆采用单立管。
搭设尺寸为:立杆的纵距1.50米,立杆的横距1.05米,立杆的步距1.80米。
采用的钢管类型为48×3.5,连墙件采用2步3跨,竖向间距3.60米,水平间距4.5米。
施工均布荷载为2.0kN/m2,同时施工2层,脚手板共铺设4层。
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
大横杆的自重标准值P1=0.038kN/m
脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050/3=0.052kN/m
活荷载标准值Q=2.000×1.050/3=0.700kN/m
静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.052=0.109kN/m
活荷载的计算值q2=1.4×0.700=0.980kN/m
大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)
大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩
跨中最大弯矩计算公式如下:
M1=(0.08×0.109+0.10×0.980)×1.5002=0.240kN.m
支座最大弯矩计算公式如下:
我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:
=0.283×106/5080.0=55.616N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度
VMAX=0.677+0.990
静荷载标准值q1=0.038+0.052=0.091kN/m
活荷载标准值q2=0.700kN/m
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
V=(0.677×0.091+0.990×0.700)×1500.04/(100×2.06×105×
121900.0)=1.521mm
大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
用大横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。
大横杆的自重标准值P1=0.038×1.500=0.058kN
脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.500/3=0.079kN
活荷载标准值Q=2.000×1.050×1.500/3=1.050kN
荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.079+1.4×1.050=1.634kN
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和
均布荷载最大弯矩计算公式如下:
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
M=(1.2×0.038)×1.0502/8+1.634×1.050/3=0.578kN.m
=0.578×106/5080.0=113.803N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和
均布荷载最大挠度计算公式如下:
集中荷载最大挠度计算公式如下:
小横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=5.0×0.038×1050.004/(384×2.060×105×121900.000)=0.02mm
集中荷载标准值P=0.058+0.079+1.050=1.186kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
121900.0)=1.941mm
V=V1+V2=1.965mm
小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!
三、扣件抗滑力的计算:
纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):
其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;
R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN
脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.500/2=0.118kN
活荷载标准值Q=2.000×1.050×1.500/2=1.575kN
荷载的计算值R=1.2×0.040+1.2×0.118+1.4×1.575=2.395kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
其抗滑承载力可取8.0kN;
双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。
四、脚手架荷载标准值:
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m);本例为0.1248
NG1=0.125×38=4.75kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);本例采用竹笆片脚手板,标准值为0.15
NG2=0.150×4×1.500×(1.050+0.300)/2=0.608kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15
NG3=0.150×1.500×4/2=0.450kN
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.005
NG4=0.005×1.500×32.400=0.243kN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.344kN。
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和
经计算得到,活荷载标准值NQ=2.000×2×1.500×1.050/2=3.150kN
风荷载标准值应按照以下公式计算
定采用:W0=0.450
的规定采用:Uz=1.250
Us——风荷载体型系数:Us=1.200
经计算得到,风荷载标准值Wk=0.7×0.450×1.250×1.200=0.472kN/m2。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+0.85×1.4NQ
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+1.4NQ
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=0.85×1.4Wklah2/10
其中Wk——风荷载基本风压标准值(kN/m2);
la——立杆的纵距(m);
h——立杆的步距(m)。
五、立杆的稳定性计算:
卸荷吊点按照构造考虑,不进行计算。
1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=10.82kN;
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19;
i——计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定,l0=3.12m;
k——计算长度附加系数,取1.155;
u——计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.50;
A——立杆净截面面积,A=4.89cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3;
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到=119.14
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!
2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=10.16kN;
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19;
i——计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定,l0=3.12m;
k——计算长度附加系数,取1.155;
u——计算长度系数,由脚手架的高度确定;u=1.50
A——立杆净截面面积,A=4.89cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3;
MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW=0.273kN.m;
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到=165.65
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!
六、最大搭设高度的计算:
不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照
其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.301kN;
NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;
gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.125kN/m;
经计算得到,不考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度Hs=84.486米。
脚手架搭设高度Hs等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:
经计算得到,不考虑风荷载时,脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。
考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式
其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.301kN;
NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;
gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.125kN/m;
Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩,Mwk=0.230kN.m;
经计算得到,考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度Hs=56.273米。
脚手架搭设高度Hs等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:
经计算得到,考虑风荷载时,脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:
其中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),应按照下式计算:
Nlw=1.4×wk×Aw
wk——风荷载基本风压标准值,wk=0.472kN/m2;
Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw=3.60×4.50=16.200m2;
No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN);No=5.000
经计算得到Nlw=10.716kN,连墙件轴向力计算值Nl=15.716kN
连墙件轴向力设计值Nf=A[f]
其中——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30.00/1.58的结果查表得到=0.95;
A=4.89cm2;[f]=205.00N/mm2。
经过计算得到Nf=95.411kN
Nf>Nl,连墙件的设计计算满足要求!
八、立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
其中p——立杆基础底面的平均压力(N/mm2),p=N/A;p=43.29
N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(kN);N=10.82
A——基础底面面积(m2);A=0.25
fg——地基承载力设计值(N/mm2);fg=54.00
地基承载力设计值应按下式计算
其中kc——脚手架地基承载力调整系数;kc=0.40
fgk——地基承载力标准值;fgk=135.00
地基承载力的计算满足要求!
(十)悬挑式扣件钢管脚手架计算
计算高度H=17.7m步距h=1.8m
立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=1.05m
查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ30—2001):
钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m
安全网自重G3=0.01KN/m外立杆至墙距ld=1.40m
施工活荷载qk=2KN/m2内立杆至墙距lc=0.35m
架体每米高度一个立杆纵距的自重gk1=0.1248KN/m
NG1K=H×gk1=38×0.1248=4.7424KN
2.1.3构配件自重(包括脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等)
①竹笆板,按2步设一层计,共4层,单位荷重按0.14kN/m2(按实)
=(4×1.05×1.5×0.14)/2×103=71.75N
②栏杆、挡脚板(按4层计,栏杆每步架1根)
=(2×4×1.5×0.0384+4×0.0132)×103=412.4N
NG2K=771.75+1412.4+587=2771.15N
=(11×1.05×1.5×0.14+11×0.35×1.5×0.14)/2×103
②纵向横杆(搁置悬挑部分的竹笆板用)
NG2K=1617+633.6=2250.6N
2.1.4施工均布活荷载
按规范要求,取最不利情况,按荷载最大的装修脚手架考虑,即同时3层作业层施工:
外立杆NQK外=3×la×lb×qk/2=3×1.5×1.05×2/2=4.725kN
内立杆NQK内=3×la×lb×qk/2+3×la×lc×qk
=4.725+0.3×1.5×2×3=7.425kN
2.1.5垂直荷载组合
N1=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK外
=1.2×(4.4117+2.7142)+1.4×4.725=15.166kN
N2=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK内
=1.2×(4.4117+2.2506)+1.4×7.425=18.390kN
本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构,水平悬挑型钢梁采用[18槽钢,长2.9m(局部4.4m),在六层楼面上预埋2ф16的圆钢对槽钢进行背焊固定,距外墙边1.3m。
根据《钢结构设计规范》(GB50017—2002)规定进行下列计算与验算:
计算模型:计算时不考虑槽钢末端斜拉钢丝绳的作用,钢丝绳的承载力作为安全储备。
⑴[18槽钢截面特性:
Wx=152.2×103mm3,I=1369.9×104mm4,自重q=0.2299kN/m,弹性模量E=206×103N/mm2,翼缘宽度b=70mm,翼缘平均厚度δ=10.5mm,高度h=180mm。
Mmax=N1×1.4+N2×0.35+q×1.52/2
=15.166×1.4+18.390×0.35+0.2299×1.52/2=27.928kNm
σ=Mmax/(γx×Wx)
σ=27.928×106/(1.05×152.2×103)=174.75N/mm2<f=215N/mm2
ψ=(570bδ/l1h)235/σs
=[570×70×10.5/(2800×180)]×235/215=0.9086
σ=Mmax/(Ψ×Wx)
=27.928×106/(0.9086×116.8×103)=210.88N/mm2<f=215N/mm2
ω=(15.166×103×14003)/(3×2.06×105×1369.9×104)
=5.428mm<L/250=1400/250=5.6mm,满足要求。
⑹[18号槽钢后部锚固钢筋设计
①锚固钢筋的承载力验算
锚固选用2ф16圆钢预埋在二层平板上,吊环承受的拉力为:
N3=Mmax/1.3=27.928/1.3=21.48KN
σ=N/A=21.48×103/(2×0.785×162)=53.45N/mm2<[σ]=215N/mm2
σ=21.48×103/(150×16)=8.95N/mm2<[σ]=160N/mm2
⑺由计算结果可知,当挑梁采用[18号槽钢时,其强度、挠度、稳定性均符合要求,为安全计本工程另设置钢丝绳拉索,作为安全储备。
3.1无风荷载时,立杆稳定性计算:
N——计算立杆最大垂直力设计值,取N=N2=18.390kN;
∮——轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ查(JGJ130—2001)附录C表C取值;
根据第5.3.3条规定:
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×180=312cm
长细比:λ=l0/i(钢管回转半径)=312/1.58=197.5,
查附录C,∮=0.185
A——立杆的截面面积,查本规范附录B表B采用:A=489mm2
N/(∮A)=18390/(0.185×489)=203.28N/mm2 3.2在风荷载作用下,立杆稳定性计算: N/(∮A)+MW/W≤f MW——由风荷载设计值产生的弯矩,按本规范(5.3.4)式计算; W——钢管立杆的截面模量,查附录B表B:W=5.08cm3; ⑴由风荷载产生的弯矩计算 ωk=0.7μzμsω0 μz——风压高度变化系数,查《建筑结构荷载规范》(GBJ9): B类地区,脚手架高38m,查表得:μz=1.495; μs——脚手架风荷载体型系数YD/T 2768.3-2018 通信户外机房用温控设备 第3部分:机柜用空调热管一体化设备.pdf,按本规范4.2.4规定采用: 查表得:敞开式脚手架的挡风面积为1.8×1.5×0.089=0.2403m2 密目网的挡风系数取0.5,则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后, 脚手架综合挡风面积为: 其综合挡风系数为∮=1.47015/(1.8×1.5)=0.5455 查规范表4.2.4,背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体型系数为1.3∮DB3201/T 296.2-2019标准下载,