1、窑洞建筑的结构分析黄才华 王泽军（西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安，710055）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 Analysis of the structure of the cave dwelling HUANGCaihua WANGZejun(Department of Civil Engineering Xian University of Architecture and Technology shan xi xian 710055,china)A
2、bstract: The cave dwelling construction takes the loess region the model construction, not only has certain cultural value, meanwhile has certain political value, therefore has the necessity carries on to the cave dwelling maintenance and the reinforcement takes seriously.Key word: Cave Dwelling Str
3、ucture Simplify Analysis Calculation1.前言中国的黄土资源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
4、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。2.1 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（或石体）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。 2.2 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
5、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（或砌体）自重、顶部活荷载、两侧土体（或砌体）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（穹形结构轴心与柱体轴心位置相同时为轴心，不同时则为偏心） 、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。 0.15ql*l/2Q1*l89.73605.44-8MCHAVCAVqBL/2BNa
6、bVfCLf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 4.44m，拱净高 1.75m，拱净宽 3.5m，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*
7、120mm2 ，砂岩：23.6kN/m3 , 土石渣：23 kN/m3，10cm 砼自重：2.5 kN/m 3。活荷载查规范得 3.5 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 4.00007.26VcNMa(k)*mVcNMa(k)*mVcNMa(k)*m1.5406.15403.17805804.3-820.96002.4815.70VcNMa(k)*qqBCABCAL/2CBACBANaNbVVfCABL1.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_GB50003-20013建筑结构荷载规范 GB50009_2001作者介绍：黄才华，男，汉族，1983.06 出生，陕西西安，西安建筑科技大学，学生（结构工程硕士，钢筋混凝土结构方向） ，邮编 710055 身份证：220122198306020014联系电话 13572496495西安建筑科技大学 233 信箱
