黄土窑洞病害分析及加固技术

窑洞是中国西北黄土高原上一种典型的传统民居,它的妥善保护和传承对于解决我国当前的能源、环境问题具有重大现实意义,是精准扶贫、脱贫攻坚政策的直接体现。几百年来,黄土窑洞长期受自然环境风化及雨水侵蚀作用,再加上人为破坏以及保护不够重视,使得窑洞建筑正在逐渐消亡。为科学合理地对黄土窑洞进行修缮和保护,根据黄土的工程特性及窑洞独特的营造技术,结合黄土窑洞的病害残损调查,系统总结了黄土窑洞常见的病害类型以及产生病害的原因,并针对黄土窑洞不同的病害情况,提出相应的加固方法。     

降雨入渗下渭北地坑黄土窑洞稳定性分析

通过试验得到了土层中有竖向节理裂隙和无竖向节理裂隙2种黄土物理力学参数随含水率变化的规律。利用硐室围岩应力的表达式和莫尔-库伦强度准则给出了黄土窑洞安全系数的定义,分析得到重现期为10年,即有效降雨量为277mm时的降雨入渗深度为286cm,计算得到了窑洞安全系数最小值为1.183。当废弃窑洞覆盖土层中含有竖向节理,雨水可以直接到达窑洞周围土体,使含水率增大,力学参数降低,计算得到窑洞安全系数最大值为0.657。同时依据毕肖普条分法得到了分层边坡的计算公式,稳定安全系数最小值为5.537。结果表明:降雨量为277mm时,无竖向节理裂隙的窑洞稳定,有竖向节理裂隙的窑洞破坏,边坡均处于稳定状态。     

下沉式黄土窑洞结构模型振动台试验研究

以我国西北部黄土高原地区传统民居下沉式黄土窑洞为研究对象,对其缩尺比例为1:5的简化模型进行振动台试验,以研究结构的动力特性及地震响应,其中加速度相似比取2.5.通过试验得到了模型结构在不同工况下的加速度响应、位移响应和破坏形态,并分析白噪声激励下各测点的频响函数,获得各受力阶段模型结构的动力特性及其变化规律.结果表明...     

基于强度折减法的靠崖式黄土窑洞稳定性分析

靠崖式黄土窑洞是西北黄土高原典型的传统民居形式,合理保护黄土窑洞具有重要的政治意义和生态意义。基于ABAQUS有限元分析软件,分别建立了靠崖式黄土窑洞的平面模型和三维模型,并通过强度折减法对既有窑洞的安全性进行分析,得出了既有窑洞的安全系数和塑性区发展规律。窑洞的平面模型分析表明:其仅能发生洞室的失稳破坏,塑性区自窑腿根部呈"U"型向上扩展,经综合判断其安全系数为2. 40;三维窑洞模型分析表明:其可能出现洞室失稳和边坡失稳两种破坏情况,因窑洞模型的跨高比较小,窑洞在因拱券坍塌而失稳破坏前即因边坡失稳而破坏,塑性区仍起源自窑腿根部,但其后沿纵向从坡脚向坡顶发展,经综合判断其安全系数为2. 00。窑洞的安全系数取决于洞室安全系数和所在边坡安全系数的较小值。以有限元数值分析的收敛性作为判定结构失稳的依据得到的安全系数较大;而通过塑性区贯通和关键结点位移突变得到的安全系数则更为合理且具有较高的一致性。建议在黄土窑洞稳定性分析中,综合采用潜在滑动面塑性区贯通和关键结点位移突变作为失稳判据。     

黄土窑洞适宜性分析——以庆阳地区为例

本文通过对甘肃庆阳地区的黄土窑洞进行调查,分析了窑洞建筑在当地的适宜性。研究表明庆阳地区地质构造简单,有利于场地的稳定性和窑洞的抗震稳定性;午城黄土物理力学性质好,是理想的窑址选择层位,马兰黄土较午城黄土力学性质差,在合理的少量加固措施后也能保持窑洞的长期稳定性;庆阳地区窑洞建筑在6～7度的抗震设防烈度下,如合理选择地形、窑洞大小及形状可满足抗震要求;窑洞建筑是当地适宜的绿色建筑,具有经济性和环保性的突出优点。同时,作者调查了当地窑洞存在的主要缺点,并给出了其应的处理和改善措施。     

黄土材料和黄土窑洞构造

我国在开发利用地下空间的过程中,规模最大、历史最悠久的是在黄河流域近63万km2的黄土塬区,创造出了各种窑洞建筑.至今在黄土塬区仍有3 000多万人居住在豫、晋、陕、甘、冀、宁等省区的各种黄土窑洞中[1].     

西北地区黄土窑洞的生存现状和保护策略

黄土窑洞是西北地区传统民居的典型代表,是一种冬暖夏凉、绿色、环保、无污染、低能耗的建筑形式,传统窑洞建筑蕴含着丰富的历史信息和文化内涵,具有极高的文化价值和艺术价值。随着现代社会的发展,黄土窑洞建筑的生存现状不容乐观。在概括黄土窑洞的结构形式和使用功能的基础上,分析了黄土窑洞建筑衰微的原因并提出了一系列的保护策略,希望能够有效加强传统窑洞建筑及西北地区传统风俗文化、技艺的保护和传承。     

黄土地区窑洞的历史、现状及对未来发展的建议

通过大量的实地调查及查阅相关文献,对窑洞的历史发展、贡献和文化进行简要介绍,并明确了窑洞的分类。然后在调查清楚窑洞现状的基础上,对黄土窑洞未来的发展提出建议。     

庆阳地区黄土窑洞的病害分析及防治

利用室内试验结合有限元模拟的方法进行计算分析,得到了窑洞病害的防治措施:通过崖面砌筑护面墙较好的解决了窑洞崖面风化剥落的问题,并提高了窑脸的整体强度。通过洞内砌筑夯实土坯和加筋土抹面等围护结构,解决了窑洞干缩裂缝和不均匀掉块等问题,使窑洞洞壁的受力更均匀,变形在围护结构的弹性变形范围内。     

基于COMSOL下的陕北地区黄土窑洞稳定性分析

窑洞作为陕北黄土高原上所特有的居住形式,研究该种民居形式对其继承与发展具有十分重要的意义。借助大型有限元分析软件COMSOL对陕北地区的黄土窑洞进行模拟,通过分析不同黏聚力、内摩擦角、窑洞大小尺寸以及窑洞开挖高度对黄土窑洞受力的影响,为陕北地区黄土窑洞的保护和建造提供理论依据。     

发扬黄土高原区窑洞民居的地方特色

本文认为黄土高原窑洞民居不仅是中国传统建筑文化的一部分,而且具有保护生态环境、节约能源、造价低廉、方便施工、有利抗震防风的诸多优点,但也有采光通风不良、阴暗潮湿的弊病。我们应用现代科学技术对其进行改造更新。     

从原生走向可持续发展--黄土高原绿色窑居的地区建筑学解析与建构

本文为国家自然科学基金“九五”重点资助项目的重要组成部分,是建立在“黄土高原绿色窑居住区研究的科学基础与方法论”(详见《建筑学报》2002.4)的基础上,针对传统窑居研究的现代意义和对其“原型”的解析,以及绿色窑居体系“地域基因”的架构。     

窑洞采光因素分析及改善研究

本文通过对甘肃平凉地区窑洞采光的具体测量,分析了采光影响因素,提出了改善采光的设计方法和改造措施。首先,参考不同窑洞的照度,综合分析了光气候、窑洞朝向、口部构造、窑内空间设计、窑洞进深及窑内表面材料光反射等因素对采光量的制约。其次,完善适用于窑洞的天空照度模型,提出了窑内工作面综合照度公式,计算分析表明室外环境是影响采光的首要因素,采光口高度、透光材料及窑内表面反光材料对采光量的影响较大。最后,提出了窑洞在选址、设计、施工和室内装饰等方面的改善措施。     

陕北黄土文化下的传统窑洞建筑

本文从陕北黄土文化的视角下，总结研究了其在窑洞建筑的产生、发展、营造方式、使用等各个方面的作用，提出了笔者对于地域建筑设计的理解。     

黄土高原绿色窑居住区研究的科学基础与方法论

该论文为国家自然科学基金“九五”重点资助项目“绿色建筑体系与黄土高原基本聚居单位模式研究”的基础理论部分,内容涉 及到绿色窑居住区研究的核心科学基础、方法论以及研究的技术路线框架。     

浅谈陕北窑洞建筑的发展方向

文章通过针对陕北窑洞现状的调研分析,对陕北地区继续保留和发展窑洞建筑,提出了符合实际的思路和对策。     

豫西塬上地区下沉式窑洞民居的保护与发展

以豫西为代表的地坑窑居是我国的一种特殊的传统民居建筑形式。该文以豫西塬上民居为例,从院落民居的特征、建造技术、利用地方材料等方面的探讨,对更好地保护和发展传统民居有一定的借鉴意义。     

减法负荷生土地坑窑结构的非线性有限元分析

为全面探讨生土地坑窑民居的结构性能,掌握以"减法法则"成型结构的整体受力变形规律,采用非线性有限元分析程序ABAQUS对生土地坑窑结构进行整体建模,并根据实际开挖成型过程进行分步分析,得到了生土地坑窑的初始应力场,探讨了各级开挖卸载下的应力、位移及塑性区的发展变化。研究成果为探讨生土地坑窑兴而不衰、屹立百年甚至数百年而不坍塌的结构奥秘及研究在役生土地坑窑结构安全性和可靠性等提供了科学依据。     

生土地坑窑民居夏季室内外热环境监测与评价

以河南三门峡的生土地坑窑民居为研究对象,在大暑时节对地坑窑民居的室内外温湿度、风速、壁面温度和照度等环境指标进行了7 d连续整点监测及分析。定量评价了生土地坑窑的室内外热环境,揭示了地坑窑的保温隔热性能,探讨了生土地坑窑的能源自维持特性,为揭示生土地坑窑民居的生态价值提供了科学验证。     

西北地区黄土高原的新型窑洞住宅(优秀奖)

中国西北地区的黄土具有良好的热工特性和结构特性。因此窑洞成为当地的传统民居。本方案设计充分利用太阳能、风能并采用中水处理系统,使原有窑洞成为生态可持续的窑洞民居。