砌筑式圆弧拱窑洞结构受力分析

砌筑式窑洞由于安全可靠、美观舒适，能就地取材等优点，是陕北黄土高原农村地区最为青睐的住宅形式。然而，窑洞在建造时全凭前人传承下的经验，没有正规的设计理论和计算方法指导，尤其是窑洞拱圈厚度、窑腿宽度的确定，因此，窑洞结构安全问题及受力情况备受关注。为了对砌筑式圆弧拱窑洞进行结构受力分析，先将此窑洞结构中的拱圈部分采用两铰拱力学计算模型，基于结构力学中的力法原理，推导出窑洞圆弧拱圈统一的内力计算公式，以明确窑洞拱圈的内力分布；再与传统的三铰拱计算模型受力结果进行比较，验证拱圈采用两种计算简图的适用性和可靠性；最后在陕北窑洞调研数据基础上，依据拱圈内力结果进行拱圈厚度和窑腿宽度的设计。研究结果可为窑洞建筑的设计、建造及保护加固提供一些理论指导。