基于安全性分析的地坑院改造措施和经济性评价

作     者：黄迅楠 

作者单位：长江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢向东

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081302[工学-建筑设计及其理论] 0813[工学-建筑学] 

主      题：地坑院 黄土蠕变 改造措施 经济性评价 

摘      要：随着社会的进步与发展,国家在发展经济的同时也注重环境保护,提出实现“双碳目标,建筑的能源消耗问题也因此得到更多关注。地坑院是一种就地取材、造价低廉、居住舒适、冬暖夏凉的传统民居建筑,它的发展和推广对于解决我国当前能源、环境问题具有重大的现实意义。为了探究地坑院的推广潜力,本文归纳总结了黄土窑洞的种类和分布地区,从安全性、现代化改造和经济性三个方面对地坑院进行研究,主要工作如下:第一,利用ABAQUS软件建立了地坑院的有限元模型,模拟了开挖过程中的位移场和应力场以及开挖后蠕变的位移场和应力场,分析了地坑院位移场和应力场的变化趋势和原因。模拟结果表明:地坑院结构的危险点位于窑院顶部、窑洞拱顶和窑腿中部;黄土蠕变对地坑院安全性的影响主要集中在开挖后一年内,影响程度逐渐减小五年后蠕变基本停止。第二,基于地坑院开挖过程和开挖后蠕变位移场的模拟结果,提出了窑洞和窑院的支撑结构来限制地坑院的蠕变,同时,针对传统地坑院的落后设施提出了一系列改善措施来提高地坑院居住舒适性,使地坑院成为满足现代生活需求的新型绿色建筑。第三,针对安全性改造和落后设施改造后的现代化地坑院,通过与相似体量的地上民居相比评价了它的经济性,通过编制地坑院的工程量清单和计价表得到了单位面积的建造成本,通过理论计算得到了每年的生活成本。评价结果表明,现代化地坑院建造成本和每年的生活成本仅为地上民居的51.26%和52.46%。综上所述:地坑院不仅具有安全可靠的结构形式,而且是节能减排的绿色建筑,有广阔的发展前景,值得大力推广应用。