地坑窯民居傳統(tǒng)營造中的科學(xué)性研究.pdf

1、生土窯洞是我國黃土高原地區(qū)特有的一種地下建筑形式,歷經(jīng)千年而生生不息。由于生土窯洞本身造價低廉、施工簡便、便于取材、冬暖夏涼、在役時間長并且具有良好的抗震性能和防災(zāi)減災(zāi)的性能,至今仍有數(shù)千萬人居住在窯洞中。
　　 地坑窯民居作為我國傳統(tǒng)民居的一種主要形式,是勞動人民數(shù)千年來經(jīng)驗的載體,有著自己獨特的文化底蘊,是真正意義上的“綠色建筑”、“低碳建筑”。長期以來,地坑窯民居以其冬暖夏涼、節(jié)能環(huán)保、墻體材料可重復(fù)利用的生態(tài)優(yōu)勢,以及低

2、成本的造價優(yōu)勢,在我國大部分地區(qū)仍然大量存在并一直沿用至今。
　　 但是隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展,人們逐漸的把“棄窯建房”看做是脫貧致富的標(biāo)志,大部分年輕人都開始在地上建造房屋,逐步擺脫居住窯洞,窯洞數(shù)量逐年減少,我國的特色傳統(tǒng)民居岌岌可危。為了更好的保護生土窯洞這種珍貴的傳統(tǒng)民居,將這種建筑形式在民間形成的寶貴的施工經(jīng)驗、構(gòu)造參數(shù)以及民俗習(xí)慣傳承并加以保護。本文在實地調(diào)研的基礎(chǔ)上,搜集整理資料,總結(jié)出生土窯洞民間施工過程,運用結(jié)構(gòu)

3、力學(xué)的計算方法計算分析施工過程的合理性,并采用有限元方法(ABAQUS)分析民間構(gòu)造經(jīng)驗數(shù)據(jù)的科學(xué)性,同時通過計算分析挖探討生土窯洞在役百年而未坍塌的結(jié)構(gòu)原理。在國家“十一五”科技支撐計劃項目課題(課題編號:2006BAJ04A02-01)的支持下,本文主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作:
　　 1、通過實地調(diào)研,獲得了地坑窯民居常見的結(jié)構(gòu)構(gòu)件相關(guān)尺寸、傳統(tǒng)的施工方法和構(gòu)造做法,為歸納民間營造法則和本文分析模型建立提供參考。
　

4、　 2、針對黃土窯洞民居的結(jié)構(gòu)特點,本文采用ABAQUS軟件對其進(jìn)行有限元計算,找出主要受力部位——窯腿的受力規(guī)律。分析發(fā)現(xiàn)民間普遍采用的窯腿寬度是有限元結(jié)果中受力較小的寬度,說明黃土窯洞民居民間的營造技術(shù)具有一定的科學(xué)依據(jù)。
　　 3、針對自支撐結(jié)構(gòu)體系中的拱券,運用結(jié)構(gòu)力學(xué)的結(jié)算方法對其進(jìn)行模型選擇,根據(jù)調(diào)研當(dāng)?shù)貙嶋H情況施加荷載,找出民間荷載作用下的合理拱軸線,并與民間經(jīng)驗施工條件的曲線相比較,經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗曲線與合理拱軸

5、線有相重合的部分,再次證明民間營造技術(shù)的科學(xué)合理性。
　　 4、通過實地調(diào)研,選擇地坑窯的典型局部構(gòu)造——攔馬墻和挑檐進(jìn)行力學(xué)分析,分別對其進(jìn)行局部和整體抗傾覆分析,用力學(xué)知識證明了民間構(gòu)造的力學(xué)合理性,找出地坑窯民居具有良好耐久性的結(jié)構(gòu)原因。
　　 5、以地坑窯水循環(huán)系統(tǒng)為研究對象,重點闡述地坑窯水循環(huán)系統(tǒng)的運行機理,并分析了水循環(huán)系統(tǒng)中的水井、集水井、石可臺、門洞排水道等各個部位的構(gòu)造,歸納了地坑窯地區(qū)民間水循環(huán)利用