普通混凝土配合比设计实例及普通教室的空间设计

普通混凝土配合比设计实例例题】某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土的设计强度等级为C25，施工要求坍落度为50～70mm（混凝土由机械搅拌，机械振捣），根据施工单位历史统计资料，混凝土强度标准差σ＝4.8MPa。采用的原材料：325号普通水泥（实测28天强度35.8MPa），密度ρc＝3100kg/m3；中砂，表观密度ρs=2650kg/m3；碎石，表观密度ρg＝2700kg/m3，最大粒径Dmax=31.5mm；自来水。要求：1、试设计混凝土配合比（按干燥材料计算）。2、施工现场砂含水率1％，碎石含水率0.5％，求施工配合比。初步计算配合比的计算⑴、确定配制强度（fcu,o）fcu,o＝fcu,k+1.645σ＝25＋1.645×4.8=32.9MPa⑵、确定水灰比（W/C）碎石A＝0.46B=0.07W/C=Afce/(fcu,o+ABfce)=0.46×35.8/(32.9+0.46×0.07×35.8)=0.48由于框架结构梁处于干燥环境，查表，（W/C）max=0.65，故可取w/c=0.48⑶、确定单位用水量（Wo）查表取Wo＝195kg⑷、计算水泥用量（co）Co＝Wo/(W/C)=195/0.48=406(kg)查表最小水泥用量为260kg/，故可取Co＝406kg。⑸、确定合理砂率值（Sp）根据骨料及水灰比情况，查表取Sp＝33％⑹、计算粗、细骨料用量（Go）及（So）

用质量法计算:B、

用体积法计算方程略解得：Go＝1205.3kg，So＝593.7kg两种方法计算结果相近。1、按初步计算配合比试拌15L，其材料用量为水泥0.015×406=6.09kg水0.015×195=2.93kg砂0.015×593.7=8.91kg石子0.015×1205.3=18.08kg搅拌均匀后做和易性试验，测得的坍落度为20mm，不符合要求。增加5％的水泥浆，即水泥用量增加到6.39kg，水用量增加到3.08kg，测得坍落度为30mm，粘聚性、保水性均良好。试拌调整后的材料用量为：水泥6.39kg，水3.08kg，砂8.91kg，石子18.08kg。混凝土拌和物的实测表观密度为2410kg/m3。在基准配合比的基础上，拌制三种不同水灰比的混凝土，并制作三组强度试件。其一是水灰比为0.48的基准配合比，另两种水灰比分别为0.43及0.53，经试拌检查和易性均满足要求。经标准养护28天后，进行强度试验，得出的强度值分别为：水灰比0.43………38.5MPa水灰比0.48………32.6MPa水灰比0.53………24.5MPa根据上述三组灰水比与其相对应的强度关系，计算（或作图）出与混凝土配制强度（32.9MPa）对应的水灰比值为0.47。则初步定出混凝土的配合比为：水W=203.59kg水泥C=422.38kg砂S=588.95kg石子G=1195.09kg将设计配合比换算成现场施工配合比，用水量应扣除砂、石所含水量、而砂、石则应增加砂、石的含水量。所以施工配合比：C/＝422.38kgS/=588.95×(1+1%）=594.84kgG/=1195.09×（1+0.5%）=1201.07kgW/=203.59-588.95×1%-1195.09×0.5%=191.73kg掺减水剂时，用水量=W/（1-β）β为外加剂减水率例题：某工地砼施工配合比为：C´:S´:G´:W´=308:700:1260:128（kg)，此时砂含水率为(a)为6.2%，碎石含水率为(b)为3.6%。（1）求该砼实验室配合比。（2）若使用42.5P•O水泥(实测强度45MPa)，问该砼能否达到C20要求（t=1.645,σ=5.0MPa)。解:(1)实验室配合比C0=C´=308kgS0=S´/(1+a%)=700/(1+6.2%)=659.13kgG0=G´/(1+b%)=1260/(1+3.6%)=1216.22kgW0=W´+S0a%+G0b%=128+659.13×6.2%+1216.22×3.6%=212.65kg（2）配制C20时必须达到的配制强度f配=f设+tσ=20+1.645×5=28.23MPa由实验室配合比知，C/W=308/212.65=1.45碎石A=0.46,B=0.07，fce=45MPa，则实际强度f28=Afce(C/W-B)=0.46×45(1.45–0.07)=28.53MPa∵f28﹥f配∴该砼能达到C20要求砼试拌调整后，各材料用量分别为水泥3.1kg,水1.86kg,砂6.24kg,碎石12.84kg,并测得拌合物湿表观密度为2450。试求1砼的各材料用量。例．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为Ｃ30，施工要求混凝土坍落度为３０～５０㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ＝5MPa。所用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρｃ=3.10ｇ/cm３，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρos=2.60ｇ/cm３；石：5～30mm碎石，级配合格，石子表观密度ρog=2.65ｇ/cm3；试求：１．混凝土计算配合比；（假定查表得到砂率为35%）2．若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为３％，石子含水率为1％，试计算混凝土施工配合比。解：１．求混凝土计算配合比(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。fcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa(2)确定水灰比（W/C）fce=γc×fce,k=1.08×42.5=45.9MPa由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。（3）确定用水量（mw0）查表，对于最大粒径为30㎜的碎石混凝土，当所需坍落度为30～50㎜时,1m3混凝土的用水量可选用185kg。(4)计算水泥用量（mc0）按表，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260㎏，故可取mc0＝349㎏／ｍ3。（5）确定砂率（βs）查表，对于采用最大粒径为40㎜的碎石配制的混凝土，当水灰比为0.53时，其砂率值可选取32%~37%，采用插入法选定）现取βs=35％。（６）计算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）用体积法计算，将mc0=349㎏；mw0=185㎏代入方程组解此联立方程，则得：ｍs0=641㎏，ｍg0=1192㎏（7）该混凝土计算配合比为：ｌm3混凝土中各材料用量为：水泥：349㎏，水：185㎏，砂：641㎏，碎石：1192㎏。以质量比表示即为：水泥：砂：石=１：1.84：3.42，Ｗ／Ｃ＝0.532．确定施工配合比由现场砂子含水率为3％，石子含水率为1％，则施工配合比为：水泥mc施=mc0=349㎏砂子ｍs施=ｍs0×（1+3%）=641×（1+3%）=660㎏石子ｍg施=ｍg0×（1+1%）=1192×（1+1%）=1204㎏水ｍw施=mw0－ｍs0×3%－ｍg0×1%=185－641×3%－1192×1%=154㎏普通教室的空间设计专业班级：工业工程班所在院系：机械工程学院指导教师：（副教授）姓名：学号：（第三组）目录第一章课程设计任务书……………………11.1课程设计目的……………11.2技术参数和设计要………11.3设计内容…………………11.4工作计划…………………1第二章教室座椅和课桌的设计……………22.1教室座椅的设计与计算…………………22.1.1座椅的设计思想、基本原则及原理…………………22.1.2座椅尺寸的设计与计算………………22.2教室课桌的设计与计算…………………52.2.1课桌的设计思想、基本原则及原理…………………52.2.2课桌尺寸的设计与计算………………5第三章教室的空间布局设计………………93.1绘制教室平面图…………93.1.1准备用具………………93.1.2测量方法………………93.1.3测量注意事项…………93.1.4绘制平面图……………93.2课桌椅的布置……………93.2.1一组课桌椅所占空间的确定…………93.2.2横排座位数的摆放方案………………93.2.3第一排起始位置………103.2.4桌椅摆放方案…………113.3验算黑板高度……………12第四章总结与心得…………13专业课程实践训练报告课程设计任务1.1课程设计目的该课程设计是工业工程专业的重要事件教学环节，是学生综合运用所学专业知识，对常见作业空间进行作业空间设计的一次基本训练。设计目的具体如下：（1）能正确运用人因工程的基本原理、方法及有关专业知识，掌握作业空间设计的方法；（2）通过课程设计，培养学生如何编写有关技术文件；（3）通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际问题的能力。1.2技术参数和设计要求本次研究对象为实验馆408房间，要求学生按照人因工程的原则和方法进行学生用桌椅尺寸进行设计，并进行整体布置设计。具体要求如下：（1）30人为一个自然班，满足整数班数授课需要；（2）满足考试需要。1.3设计内容（1）绘制房间408的平面图；（2）设计桌椅尺寸、黑板尺寸；（3）进行桌椅布置、包括讲台的布置；（4）绘制平面布置图；（5）撰写设计说明书（10000字左右）。1.4工作计划（1）测绘408房间平面图（时间：1天）；（2）设计桌椅、黑板尺寸，绘制桌椅三维效果图（6天）；（3）进行桌椅、黑板、讲台布置（3天）；（4）绘制平面布置图（按比例进行）（2天）；（5）按照要求撰写说明书（2天）；（6）参加答辩（1天）。教室座椅和课桌的设计2.1教室座椅的设计与计算2.1.1座椅的设计思想、基本原则及原理1.考虑到学生中的身高差距，本次座椅设计为高度可调节座椅，使得座椅的尺寸适应各种人体尺度和坐姿。由于大学生上课的流动性与中学的指定座位差别，所以座椅高度调节需简便易行，座椅利用倾斜的支撑柱使椅子坐板自然落下时的重力卡在座椅支撑柱上的原理，可快速进行沿支撑柱方向的高度调节。2.靠背的结构和形状要尽可能减少就座者背部和脊部疲劳。3.给人留有足够的空间，特别是腿的活动，以防止腿经常疲劳。椅子效果图见图2-3。2.1.2座椅尺寸的设计与计算1.座椅高度的设计考虑到全国人体数据和大学生平均身高的差距，采用广东省2012年18-25岁最新数据（见下表2.1），考虑到我校男女比例情况，座高取男子第5百分位的“小腿加足高”，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适，查表2.1得Xa=412mm，功能修正主要考虑（1）鞋跟高，一般为25~38mm，取31mm。（2）裤厚：一般为3mm。△f=31-3=28mm。桌椅座面高度的设计不许考虑心理修正量，即△p=0。Xopm=Xa+△f+△p=412+28+0=440mm座椅座面上下可调200mm，即X=440±200mm表2-1广东省青年人体尺寸单位：mm百分位测量测量项目男（18-25岁）女（18-25岁）151050909599151050909599立姿眼高14761511152915951661168017161357139814191496157315951636立姿肩高13351367138314431503151915511227126412841353142314431480小腿加足高403412418436454459469358369374395415420431座深446455461484500505516416428435459482489501身高158216191639171017801800183814541498152116041686170917532.座椅宽度的设计考虑到男女身体差异与男女肥胖者的需要，座椅宽度应大于等于女性中第95百分位的坐姿臀宽尺寸382mm，其部位如图2-1，人体尺寸如表2-2。加上两倍裤厚修正量，即b≥382+2×3=388，由于大学生身高体重高于全国平均数值，所以b=420mm。表2-2人体水平尺寸单位：mm年龄分组百分位数测量项目男（18~60岁）女（18~55岁）1510509095991510509095994.1胸宽2422532592803073153312192332392602892993194.2胸厚1761861912122372452611591701761992302392604.3肩宽3303443513753974034153043203283513713773874.4最大肩宽3833984054314604694863473633713974284384584.5臀宽2732822883063273343462752902963173403463604.6坐姿臀宽2842953003213473553692953103183443743824004.7坐姿两肘间宽3533713814224734895183263483604044604785094.8胸围762791806867944970101871774576082591994910054.9腰围62065066573585989596062265968077290495010254.10臀围780805820875948970100979582484090097510001044图2-1人体水平尺寸部位3.座椅深度的设计根据我校男女比例，采用男性第5百分位座深455mm。尺寸见表2-1。4.座面曲线、倾角的设计原因及原理座面倾角是指座面前端翘高之后，座面相对于水平面的夹角，座面向后倾斜的座椅会使就座者自然的后倚，通过靠背的支撑减少背部肌肉承受的静负荷，还可以防止就座者从座面上滑落。工作座椅的后倾角α取0~5°为宜，取4°。一般来说，坐姿引起的压力最大，其原因在于人坐下时骨盆和骶骨的位置变化。人体在骨盆下方有两块圆骨，称为坐骨结构。人体坐骨粗壮，比周围的肌肉能承受更大的压力；而大腿底部有大量血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而导致不适。所以，坐面上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向周围逐渐减少，至大腿时压力渐至最低值，如图2-1。图2-1理想体压分布曲线（102Pa）5.座椅靠背的设计如图2-2正常的腰弧曲线是微微前突。为使坐姿下的腰弧曲线变形最小，座椅应在腰椎部提供支撑。由于第5,6胸椎高度相当于肩胛骨的高度，肩胛骨面积大，可承受较大压力，所以支承应位于第5,6胸椎之间。第5,6胸椎距椅面350~400，取385。根据GB/T14774-1993腰靠长d=340~380mm，取380mm。靠背宽e=200~300mm，取300mm。靠背圆弧R=400~700mm，取580mm。靠背倾角β=95°~115°，取110°。图2-2脊柱及腰椎的前凸和后凸6.座椅支撑柱的设计座椅支撑柱采用80×20×832的钢杆，座椅支撑柱中段固定600mm的锯齿形胶皮用于增大摩擦并保护支撑柱不受损坏。2.2教室课桌的设计与计算2.2.1课桌的设计思想、基本原则及使用方法1.与座椅配套，本次课桌设计为高度可调节课桌，使得课桌与座椅适合各种身高的学生使用。和座椅的要求相同，课桌高度调节需简便易行，课桌两侧利用交叉杆一端固定，另一端前后滑动的方式对课桌进行上下调节，只需踩下特制踏板，前后推动即可，可以简单快捷对桌椅进行调节。2.书桌堂需留有至少能放下书包的空间。3.给人留有足够的空间，特别是腿的活动，以防止腿经常疲劳。课桌效果图见图2-3。2.2.2课桌尺寸的设计与计算1.课桌高度的设计查表2-3设备及用具的高度与身高的关系第24项桌椅高差。桌椅高度差为3/17。Y=1619×3/17+椅高440=726mm，桌子上下可调80mm。Y=726±80mm表2-3设备及用具的高度与身高的关系代号定义设备高与身高之比123456789101112131415161718192021222324252627举手达到的高度可随意取放东西的搁板高度（上限值）倾斜地面的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为5°~15°）楼梯的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为25°~35°）遮挡住直立姿势实现的搁板高度（下限值）直立姿势眼高抽屉高度（上限值）使用方便的搁板高度（上限值）斜坡大的楼梯的天棚高度（最小值，倾斜度为50°左右）能发挥最大拉力的高度人体重心高度采取智力姿势时工作面的高度坐高（坐姿）灶台高度洗脸盆高度办公桌高度（不包括鞋）垂直踏棍爬梯的空间尺寸（最小值，倾斜80°~90°）手提物的长度（最大值）使用方便的搁板高度（下限值）桌下空间（高度的最小值）工作椅高度轻度工作的工作椅高度①小憩用椅子高度①桌椅高差休息用的椅子高度①椅子扶手高度工作用椅椅面至背靠点的距离4/37/68/71/133/3411/1210/116/73/43/55/96/116/1110/194/97/172/53/83/81/33/133/141/63/171/62/133/20坐位基准点的高度（不包括鞋）2.课桌宽度的设计课桌宽度应大于等于小臂放在课桌时的肘间宽。即b=2×（肘高-手功能高）+2×肩-肘修正量=2×（1096-801）+2×8=606mm。3.课桌深度的设计根据表2-4我国成人男女上肢功能尺寸，桌深用男性第5百分位坐姿前臂手功能前伸长416mm。表2-4我国成人男女上肢功能尺寸单位：mm测量项目男（18~60岁）女（18~55岁）P5P50P95P5P50P95立姿双手上举高立姿双手功能上举高立姿双手左右平展宽立姿双臂功能平展宽立姿双肘平展宽坐姿前臂手前伸长坐姿前臂手功能前伸长坐姿上肢钱伸长坐姿上肢功能前伸长坐姿双手上举高跑姿体长跪姿体高俯卧体长俯卧体高爬姿体长爬姿体高1971210822451869200321381579169118021374148315938168759344164474783103433767778348926737307891249133914265926266611190126013302000212722573643723831247131513847617988361845196820891741186019761457155916591248134414387568118693834134422773063337127648186076577071173125113285535876241137119612581867198221023593693841183123912966947387834.下桌板高度的设计下桌板高度应大于等于椅面高加大腿厚，即h≥440+151=591mm，取596。则桌堂高度=726-596-30（上桌板厚20+下桌板厚10）=100mm。5.课桌两侧支撑架及地脚设计两侧采用2×3×(20mm×30mm×730mm)钢管并列交叉连接放置，钢管间距10mm。地脚厚48mm，地脚上及桌面下配置配套滑道。6.特制踏板的设计及原理自制踏板100mm×50mm×30mm，表面放置高2mm齿状胶皮，用于增大脚底摩擦力。踏板与交叉管滑动端的管套相连，管套不受外力时自然下降，管套下端金属柱块卡在滑道下方齿状道中，使桌子前后固定。踩下脚踏时，管套上升，交叉管滑动端可前后滑动，使课桌上下移动。图2-3桌椅效果图

教室的空间布局设计3.1绘制教室平面图3.1.1准备用具白纸2张（用于粗略的记录数据和最后的抄写），笔，卷尺。3.1.2测量方法先测量了整体长方形轮廓的长度，再从进门处慢慢在草图上添加黑板，讲台，多媒体，讲桌，窗户，多个柱子等元素，最后用黑色签字笔将房间具体轮廓描出。3.1.3测量注意事项测量数据时，卷尺应紧贴被测量面，这样才会尽量减小误差。3.1.4绘制平面图小组测量教室尺寸后用CAD绘制出S-408的平面图，如图3-1。3.2课桌椅的布置3.2.1一组课桌椅所占空间的确定课桌椅之间距离取男性第95百分位大腿厚151，则两桌子前桌面距离L=416+459+151=1206mm。3.2.2横排座位数的摆放方案由于屋子宽10230mm，每张桌子宽606mm。一、布局采用4个过道，每个1M左右，则可摆放10个桌子，采用3-4-3的布局，中间过道1050mm，两边过道1035mm。二、布局采用2个过道，每个1M左右，则可摆放12个桌子，采用4-4-4的布局，过道1479mm。对比两个方案，方案二虽然可供上课人数更多，但是只有两条过道，两边坐在里面的同学进出很不方便，而且由于两面桌子靠墙，考虑到最边上的同学看黑板的角度需大于等于30度，不能很好的利用教室的长度，故而采用第一种方案。图3-1408教室平面图3.2.3第一排起始位置第一排起始位置需从两个方面考虑，一、第一排课桌前沿与黑板距离不宜小于2000mm。二、第一排最远的同学看黑板距离不宜小于30°。基于408教室的大小考虑，距黑板2.5M时第一排最远的同学看黑板小于30°，所以第一排起始位置应按照第二因素考虑。人眼距黑板距离L≥6662×tan30°=3846.3,mm，取3850mm，课桌深416mm，所以，第一排距黑板3430mm。3.2.4桌椅摆放方案由于第一排距黑板3430mm，黑板厚220mm，全长16820mm，没套桌椅长1206mm，由于后门需留出进出人的位置，需至少2010mm，则可排列9排，符合30人一个自然班，整班人数授课需要，如图3-2。由于是单人可移动式桌椅，考试时只需简易移动桌椅即可满足两班考试，移动方式可以为左右两排向两边移动，四竖排每排最后加一套桌椅即可。图3-2408教室布局图3.3验算黑板高度第一排看黑板的仰角应为30°。经测量，发现S-408教室的多媒体高度为1210mm。因为S-408的黑板是带有滑倒的，可以上下平移，所以在黑板滑到最高点的时候，它的下边沿应该不低于1210mm。运用三角函数，已知30°，长边2630mm，得出该三角形的短边为1518mm。测量得出黑板的边长数据为150mm×2600mm，其长度较小，基本符合这个条件。