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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划窑洞的材料窑洞建筑的结构分析黄才华王泽军摘要窑洞建筑作为黄土地带的典型建筑，不但具有一定的文化价值，同时还具有一定的政治价值，因此有必要对窑洞的维护与加固进行重视。关键词窑洞结构简化分析计算AnalysisofthestructureofthecavedwellingHUANGCaihuaWANGZejun(DepartmentofCivilEngineeringXianUniversityofArchitectureandTechnologyshanxixian,china)Abs
2、tract:Thecavedwellingconstructiontakestheloessregionthemodelconstruction,notonlyhascertainculturalvalue,meanwhilehascertainpoliticalvalue,thereforehasthenecessitycarriesontothecavedwellingmaintenanceandthereinforcementtakesseriously.Keyword:CaveDwellingStructureSimplifyAnalysisCalculation1.前言中国的黄土资源
3、是其他国家无与伦比。仅在黄河中游,地跨甘肃、陕西、山西、河南等省的黄土地带面积高达63万km2。这也为中国传统窑洞建筑提供了得天独厚的土资源。但随着世界各国社会、经济、文化“全球化”现象的日益加强,许多国家都进行了大规模的新城市建设,中国也不例外，所以城市中一些历史遗留的建筑、旧城区被进行了改造更新。在赞美新城市快捷、高效、舒适的同时,却失去了很多永远也无法复得的东西历史文脉。这种对城市建设性的破坏,已经威胁到了城市形态的延续性和城市文化的继承性。所以对于一些即将破坏甚至倒塌的古窑洞建筑的维护与加固的问题必须尽快解决。2.窑洞建筑的结构分析由于窑洞建筑构造特别所以并没有规范的文献对其结构进行完
4、整的分析，所以大家都是在用到的时候，临时考虑如何简化，如何计算。基本假设考虑到窑洞建筑结构的构造，进行以下基本假设：1.穹形结构与下端柱体结构之间为铰接。而柱体结构柱脚与地基的连接视基础类型而定。2.穹形结构上部土体自重按均匀分布考虑，经计算取得均值。3.窑洞整体的土体或石体沿深度方向均匀分布，计算时可取单位深度进行计算。计算简图由以上基本假设可以将窑洞结构分块，上部为二铰拱，两侧为轴心受压柱，如过柱体中心与穹形拱中心偏离，则视为偏心受压柱。计算简图如图1.图1.计算简图3.内力计算将窑洞建筑结构分为3部分，穹形部分，和柱体部分。穹形部分的应力计算主要包括：穹形结构自重、顶部土体自重、顶部活荷
5、载、两侧土体自重、施工活荷载等。柱体部分的应力计算主要包括：柱体结构自重、上部结构向柱体顶部传递的集中荷载、柱脚传到地基的应力。穹形结构则按拱的计算来计算。由于拱的类型多样，受力情况特殊，所以无法得到统一的公式，应力计算结果可通过查阅静力手册，图2为静力手册关于拱的内力计算系数，可参照。图2.拱的内力系数4.算例原军委三局旧址修复工程窑洞位于延安市宝塔区枣园乡裴庄村，南邻延定公路，西面为道路，东面和北面为居民区，交通便利。该窑洞於1937年建设，分为三部分，面南一排为五孔窑洞，面东面西每排各三孔窑洞，层高均为，拱净高，拱净宽，建筑占地约平910方米。窑洞外观概况见图3.图3.中央军委窑洞群外观
6、此窑洞结构穹形部分厚度为300mm，为半圆拱，拱高1750mm，柱体部分宽分别为：边柱1260mm宽和中柱980mm宽。穹形顶部由土石混合覆盖，高820mm，单个柱体两侧为石砌体，内部填充土石，砌体块的尺寸为300*120mm2，砂岩：/m3,土石渣：23kN/m3，10cm砼自重：kN/m3。活荷载查规范得kN/m3按尺寸计算好各自重，结合静力手册计算。内力计算结果如图4.表1.荷载单独作用时内力汇总表图4.内力计算结果5.小结本文结合实例重点讲述关于窑洞建筑结构，这种特殊结构的结构分析，由于现存关于窑洞建筑结构设计的资料较少，故简单介绍了下窑洞结构从基本假定到计算验算的过程，以方便以后遇到
7、此类型设计的学者应用，并通过实际工程的应用来证明了次方法的可行性，并且效果非常好，现加固过后的建筑仍在使用中。参考文献1结构静力手册工业建筑出版社2砌体结构设计规范_GB50003-XX3建筑结构荷载规范GB50009_XX作者介绍：黄才华，男，汉族，出生，陕西西安，西安建筑科技大学，学生，邮编身份证：2XXXX4联系电话西安建筑科技大学233信箱陕北窑洞的形式和技术解析建筑科学基础2课程作业班级：城市规划0802班姓名：王璐学号：19指导老师：岳鹏摘要：陕北窑洞是一种传统特殊的民居建筑形式，它以成为陕北的一种符号与象征。它特殊的建造工艺，使其具有节能、节地、环保又经济适用，而它所具有的独特的
8、文化和建筑内涵，又表现了传统建筑之美。其独特的“天人合一”环境思想有对现代的建筑具有积极地借鉴意义。本文通过对陕北窑洞建造方式、布局形式、功能需求等方面进行介绍，从中发掘出这种建筑形式在生态环境、精神内涵、文化底蕴等深层次方面的价值，帮助今后对不同建筑类型的学习及认识。关键词：窑洞民居生土建筑生态建筑Abstract：ThecavedwellinginNorthernShaanxiProvinceisatraditionalandspecialresidencetype。IthasbecomeasymbolofNorthernShaanxi.Itsspecialbuildprocessmake
9、itnotonlycouldsaveenergyandlandbutalsoenvironmentalandworthwhile.Itsspecialcultureandarchitectureconnotationalsoperformthebeautyoftraditionalarchitecture.Theenvironmentalviewpointof“HARMONY”willhaveactivelyreferenceofmodernarchitecture.Thisarticlewillintroductionthewayofbuild,theformoflayoutandthefu
10、nctionofthecavedwelling.Formthosewecanfindthisarchitecturalformhavemanyimportantvaluesinecologicalenvironment、spiritconnotationandculture.Itcanhelpmeunderstanddifferenttypeofarchitecture.Keywords:cavedwellingdwellingsgeneratesbuildingecologicalbuilding正文：窑洞式住宅是陕北甚至整个黄土高原地区较为普遍的民居形式。人们走进陕北，只见黄土高原的千沟万
11、壑中，错落着一排排的窑洞。这里的居民祖祖辈辈就居住和生活在这些窑洞之中，它以成为陕北农民的象征。在这里，沉积了古老的黄土地深层文化的人民创造了陕北的窑洞艺术。这种建筑形式表现出一种道法自然、天人合一和天人相用的传统生态思想。它强调人与自然的和谐和建筑与自然的结合,在人与自然的密切接触与亲和相用中,利用天材,就地利,顺应自然,为我所用。它是一种特殊的“建筑”，不是用“加法”而是以“减法”，即“减”去自然界的某些东西而形成的可用的空间。窑洞一般宽3米、深5-20米，在3-5米深的黄土覆盖下，夏季室温比室外低约10度，冬季比室外约高15度，可谓冬暖夏凉。窑洞有单独的沿崖式窑洞(土窑)、土坯或砖石的拱
12、式复土窑洞以及天井地院落式窑洞三种。这个来自远古时期人类居住的建筑形式，被国际建筑学家们誉为中国五大传统民居建筑的形式之一。一、建造条件1、历史背景：人类早期的居住形式基本是利用天然的洞穴和树木，以避开野兽的侵袭。在原始穴居的基础上，北方地区出现了利用黄土特性建造的建筑形态窑洞。2、气候特征：窑洞是一种原始的生态建筑。所谓生态建筑，就是要取向于生态环境,依附于自然、地理和气候条件,适应当地自然环境和文化区域,在设计和建造上都表现出与自然生态进化规律一致的原则,并试图通过自身的合理存在把人与自然真正和谐地联系在一起,从而为人与自然和谐共处提供了更大的可能。陕北窑洞充分体现了黄土高原的地域文化,利
13、用黄土地区的地理条件,适应黄土高原的干旱气候,结合得天独厚的土资源,使它不仅成为适合黄土高原的民居形式，而且是最经济实用的民居建筑。创造了中国传统建筑中的生土文化，因地制宜地建设了供当地人民生活的千年宅居。陕北黄土丘陵区属干旱、半干旱大陆季风性气候区,降水稀少,蒸发强烈,水资源贫乏,树木稀少，导致木料紧缺，不能满足人们的需求。又有严重的水土流失,生态环境脆弱，使得区内地表沟壑纵横,地形破碎,适宜建设的场地较少。在这种耕地面积稀少、建筑材料短缺的条件下,由于窑洞依山就势修建,既节省建材又节约用地,还能使人们本能地回归到黄土中生活，深得广大劳动群众的喜爱，从而成为当地最重要的民居形式。图1.俯瞰陕
14、北窑洞群3、材料土为主体的建筑材料也是一种绿色的建筑材料。倒塌或拆除的窑洞系列建筑垃圾，经历了风化作用以及一系列复杂的变化涵养过程，生土就可以变成富含腐殖质的“熟土”而回归大自然，由有用变为有利，形成良性循环。它通过横向挖掘取得室内空间,最大限度地利用原状土体作为窑壁、窑顶,或打成土坯,砌筑洞口墙和火炕,或烧制土砖镶边用以防水,并起到一定的装饰作用。黄土还可以用来做土台、土踏步等土构件、土设备、土家具等,多余的土还可以用于平整耕地,垫坡填坑。4、技术水平：窑洞最大的建造特点是它不是采用投入建筑材料以构筑空间的“加法”方式,是采用挖去天然材料以取得空间的“减法”方式。土方挖去的越多,窑洞空间就越
15、大。这种建造方式不仅节约了土地，而且造价也十分低廉。5、分类：陕北的窑洞主要有3种：靠崖式、下沉式(地下天井院)和独立式三种基本类型。其中最主要的存在形式是靠崖式窑洞和独立式窑洞。靠崖式窑洞是在天然土壁内开凿横洞，洞地面呈长方形,宽约3m4m，深有达10多米的,顶作成圆拱形,进口安上门窗就成了一间土窑。这种窑洞往往数洞相连，或上下数层，有的在洞内加砌砖券或石券，以防止泥土崩溃，或外砌砖墙，以保护崖面。规模较大的在崖外建房屋，组成院落，成为靠崖窑院。独立式窑洞从建筑和结构形式上分析，实质是一种掩土的拱形建筑，先以夯土或砖石形成基墙，而后在其上用砖石起拱发券，最后上部覆土完成。独立式窑洞四面临空，故布局灵活，可形成三合院、四合院以及窑洞混合院落，应用非常广泛。二、布局形式1、建筑布局：单体窑洞的主体部分主要由窑顶(窑背)、窑脸(崖面)、檐墙(前墙)、后墙(窑底)与窑壁(侧墙)所组成；门窗、火炕、烟囱等是窑洞构成的附属部分。单体窑洞因依靠出崖，还需考虑拱形结构，主要平面布置是一字形，同时受功能、风俗、技术、财力等因素影响呈现不同平面。常见的窑洞平面组合有单孔窑、双孔窑和多孔窑洞。一般家具有：书柜、
