全国中学生数理化学科能力展示活动优秀论文精选
因为 2000+900y≤8500（a,y?N*） 所以y≤7
30y=7，此时a=5200 mm
设第n排有xn张合并课桌, w图3，对角线m前方与后方的桌椅分别于要满足条件，因为前方桌椅每排数量限制因素是边缘的m与墙面保持一定距离，而后方桌椅的限制因素是后椅与墙面保持一定距离， w=a×
0
cos30=4503.3，则2000+900×2 0 600+550)(x-1)+1200+240-[900(n-1)+2000]×tan30×2≤5200 0 3≤n≤7时，(2×600+550)(x-1)+1200+240-[900(7-n)+600]×tan30×2≤5200 x1≤4 x2≤5 x3≤5 x4≤5 x5≤4 x6≤4 x7≤3 不同的前桌脚边缘的3, ??xn=17n≤30,此时可容纳60套桌椅，远大于所需的50张。 (2) y=6，此时a=4700 mm w=a×cos30=4070.3,则2000+900×2 0 0 0 3≤n≤7时，(2×600+550)(x-1)+1200+240-[900(6-n)+600]×tan30×2≤4700 x1≤4 x2≤4 x3≤5 x4≤4 x5≤3 x6≤3 5000mm?xn=16n≤23<25,不满足条件。 30若有4700≤y’ ≤5200，使教室满足使用要求，由于第一排和最后一排分别受到视角和墙的限制，所以应适当加大2、3、4、5排的课桌数。为加大面积利用率，应使教室的中心通过对角线m，可估算，第三排应通过对角线。设其被对角线平分。 x2=x4=5时，y’ ≥5000.0 x3=6时，y’ ≥5354.8 x5=4时，y’ ≥4644.0 图4 正六边形教室最小面积、尺寸及最佳经作图验证和适当调整，发现当y’=5000.0mm 2 时恰满足条件，如图4,此时S≈65.0m 当y≤5时，每排需容纳的桌椅数增多，教室边长会进一步增加，面积会进一步扩大 于是上述布局可得到正六边形教室的最小面积和最佳排列。 综上，在满足基本使用要求的前提下，矩形教室所需的面积最小，正方形教室次之，正六边形教室所需面积最大，即要求最高。建筑用地的大小会限制教室形状的选择。但是，正方形教室和正六边形教室能够缩小最后一排学生与黑板的距离，具有更良好的视觉条件。 3、 音质比较 33 全国中学生数理化学科能力展示活动优秀论文精选 音质对听课质量的影响很大。按照房屋建筑学中相关内容，讲演厅等对音质的主要要求是：语言的清晰度和声场分布均匀。为此常利用墙面和顶棚做声的反射面，利用声音的反射来加强厅内声压不足的部位、以达到声场分布的均匀。由于声能的反射遵从与光学反射相同的准则，所以可以通过作图分析各形状教室声场分布是否均匀。 假设：1、各教室的墙面材料相同，即对声能的反射和吸收能力相同。 2、不考虑教室顶棚对声能的反射，而只考虑平面内声能的反射。 3、不考虑桌椅及教室其它构件对声音的作用，只考虑墙面的作用。 4、由于声能在反射的过程中会有所损耗，所以只考虑声能一次反射后的声场分布。最小面积下3种形状教室的声场分布如图5（a,b,c）： 6700mm5000mmJI分析：HG8000mmBA3种形 状的教室中，反8900mm射的声能均不在室CF内聚(c) (b) (a) 焦，声场比图5 声场分布 较均 匀。比较后，发现矩形教室中，教室前方的声能比后方明显集中、空白较少，前方声场的密度比后方大；正方形教室的前后差异没有矩形教室明显，更好些；正六边形教室的声场分布最均匀，前后差异小，音质最好。 4、采光效果 研究依据： [4] 根据建筑采光设计标准,采光标准的数量评价指标以采光系数C 表示, 侧面采光取采光系数最低值作为标准值。学校教室采光系数最低值的要求为2.0% 侧面采光: Cmin= Cd′? Kτ′? Kρ′? Kw ? Kc 式中 Cd ′—侧窗窗洞口的采光系数，可按本标准第5.0.5 条的规定取值； Kτ′—侧面采光的总透射比； Kρ′—侧面采光的室内反射光增量系数，可按本标准附录D 表D-5 的规定取值； Kw—侧面采光的室外建筑物挡光折减系数，可按本标准附录D 表D-6 的规定 取值 Kc—侧面采光的窗宽修正系数，应取建筑长度方向一面墙上的窗宽总和与建筑长度之比。 注:1.在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类光气候区(不包含北回归线以南的地区)，应考虑晴天方向系数(Kf)，可按本标准附录D 表D-3 的规定取值。 计算点的确定：单侧采光时，计算点应定在距侧窗对面内墙面1m 双侧采光时，用B1=Ac1/(Ac×L/Ad)确定 [2] 34 全国中学生数理化学科能力展示活动优秀论文精选 研究思路： [4] 根据建筑采光设计标准，学校教室的窗地面积比取标准1/5。分别计算各形状教室单侧采光和双侧采光的采光系数最低值Cmin, Cmin越大，采光效果越好。对于双侧采光，由于只知道窗户总面积，不知道两侧窗户的面积，所以建立一侧窗户面积与Cmin的函数关系，取Cmin最大的情况，这种情况下的窗户面积分配即为最佳分配。 设教室总面积为A，教室开间为L,进深为b，正六边形教室边长为a,窗户总面积为Ac,双侧采光时南向窗户面积为Ac1, 北向窗户面积为Ac2,窗高为hc,窗户总宽度为bc, 双侧采光时南向窗户窗总宽度为bc1, 北向窗户窗总宽度为bc2。计算点与窗户距离为B, 双侧采光时与南北向窗户距离分别为B1,B2。 假设：1、教室均为单跨. 2、为增强采光效果，更符合现在大多数学校的教室朝向，教室采用南北朝向，单侧采光窗南向，双侧采光窗南向和北向。 3、窗户采用普通玻璃，查表得：t=0.8；铝窗、单层窗，tc=0.75;窗户垂直清洁，tw=0.9。 所以Kτ′= t ? tc? tw=0.54 4、教室内的平均反射比ρ取0.5（可参见标准） 5、教室外无遮挡，即Kw=1.00 6、取纬度40度时的晴天方向系数，南向时，Kf =1.55,北向时，Kf =1.00 7、窗高统一为2m(走访的多所学校的窗户高度在2m左右。) 相关数据： 在建筑采 表1 光设计标[4] 准中， K′与ρ B/hc有上表1的关系： 当ρ=0.5时，为便于使用，我 图6(a).单侧采光时Kp'与B/hc的函数关系图6(b).双侧采光时Kp'与B/hc的函数关系用f(x) = -0.1464x2 + 1.4336x + 0.4f'(x) = -0.0893x2 + 0.8907x + 0.24R2 = 0.9995Excel R2 = 0.99924.534对数据 3.52.5进行逆Kp3Kp2多项式 (Kp)2.5合，得多项式 (Kp)1.52到了K1.511ρ’与0.50.5B/hcB/hcB/hc的0001234560246函数关 系，如 图6(a,b)： Cd’与B/hc有图7的关系： Kp'Kp' 35 全国中学生数理化学科能力展示活动优秀论文精选 当L=b，时，Cd’(%)与B/hc的函数关系如图8 2.3.1 矩形教室采光效果(以下结果均保留2位有效数字) 2 Ac=1/5A=1/5×60=12m 2 bc=Ac/hc=6m 2.3.1.1 单侧采光 根据《建筑采光设计标准》, 单侧采光时，计算点应定在距侧窗对面内墙面1m 所以B=b-1=5.7m B/hc=5.7/2=2.85 2 Kp’=f(2.85)=-0.1464×2.85+1.4336×2.85+0.4=3.30 L/b=8.90/6.70=1.33, 在侧面采光计算图N表中近似取为L=1b 432 Cd’=g(2.85)=0.1196×2.85-1.6982×2.85+8.9857×2.85-21.509×2.85+20.772/100=1.04% Kc=bc/L=6/8.9=0.67 Cmin= Cd′? Kτ′? Kρ′? Kw ? Kc ?Kf =1.04%×0.54×3.30×1×0.67×1.55=1.9% 2.3.1.2 双侧采光 南向窗宽为bc1(0 =Ac1/( Ac×L/A)=bc1×b/bc= bc1×6.7/6 B2=Ac2/( Ac×L/A)=bc2×b/bc=(6-bc1)×6.7/6 令x1= B1/hc= bc1×6.7/12, x2= B2/hc=(6-bc1)×6.7/12 Kc1=bc1/L= bc1/8.9 Kc2=bc2/L=(6-bc1)/8.9 Cmin=Cmin1+Cmin2 =[g(x1)/100]×0.54×f’(x1)×1×(bc1/8.9)×1.55+[g(x2)/100]×0.54×f’(x2)×1× [(6-bc1)/8.9]×1 36
