传统夯土民居生态建筑材料体系的优化研究

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1、Y“捌时‘分搂号——藩馘筑科技大学学j。1檀：论：?，I。爻萼骞垮窆目．期—虹雌论吏譬醺县1期．2QQ互．篮掣位授予单位一鱼生!建煎煎煞．叁鲎‘答辩委员会主席评阅人一师．一鲻教．学．．一，，导．孵．，指．、，，_、申h．西安建筑科技犬学博士学位论文传统夯土民居生态建筑材料体系的优化研究4专业：研究方向：博士生：指导教师：供热、供燃气、通风及空调工程建筑热工与节能尚建丽刘加平嫩援摘要重新审视生土居住建筑在处理人与自然、资源能源关系方面的生态建筑观念和技术经验，寻求改善生土居住建筑室内环境和提高生土建筑质量的技术途径，对传统居

2、住建筑的基础研究和发展有着重要意义。生土建筑从形式上分为掩土建筑、土坯建筑、夯土建筑，其中夯土建筑为我国西部地区(陕西、云南、新疆、甘肃、宁夏、青海)至今广大乡村广为采用的一种展住建簋形式。本文从夯土建筑的结构体系分析出发，结合不同地域建筑特征，针对夯土建筑所用夯土材料的力学性质、耐久性质以及夯土材料的改性问题进行了系统地研究。通过对夯土混合结构受力特征分析，首次提出准刚性方案的设计概念，参照其它规范，针对不同层数、夯土性质，提出夯土墙体结构设计可采用的两种方法，并给出夯土承重墙抗压承载力计算表达式及关键参数。通过对影响夯

3、土墙体材料性能内外因素的综合分析，在南北不同地区土质性能指标测定的基础上，对夯土材料抗压强度进行了大量试验，考虑到未改性夯土难以满足承重夯土构件的各种性能要求，本文首次进行了较为全面的夯土改性试验，包括单掺、复掺以及优化等试验，得到了改性材料与最佳性能对应的品种及合理掺量。试验表明，复掺优化改性技术是提高夯土材料抗压强度有效途径。应用模糊数学方法首次提出了夯土墙体材料抗压强度预测公式，为控制和评价夯土建筑承重墙体材料的质量提供了科学指导依据。在归纳前人对土体材料本构关系理论研究基础上，依据大量试验数据得到夯土及改性夯土材料

4、等效荷载与变形分布曲线，利用计算机软件首次建立了夯土材料单轴受压应力一应变本构模型。通过对夯土及改性夯土材料进行反复加卸荷试验，分析了夯土材料弹性范围的应力变化，首次定量地提出了承重夯土材料的弹性模量取值范围。为夯土墙构件的刚度计算提供了参考依据。西安建筑科技大学博士学位论文对硬化前后夯土材料抗剪强度分别进行了测试，得到了不同组成的夯土剪应力与剪切变形关系，同时得到了夯土材料改性前后最大抗剪强度值，首次提出应用硬化后夯土材料抗剪强度作为夯土建筑抗震设计取值的范围与合理性，同时探索了利用掺入粗石料形成“粘土混凝土”提高夯土抗

5、剪强度的可行性途径。全面分析了夯土材料干燥收缩变形机理，试验研究了外掺纤维、复合改性剂和粗石料对自由收缩变形的影响规律，首次提出夯土材料允许自由收缩变形的限值。为定量地研究夯土材料干燥收缩过程和解决夯土墙体开裂通病提供了基础。通过对夯土建筑墙体材料的耐水性与抗冻性试验机理的分析和测试研究，提出了改进其性能的方法和途径。首次对夯土材料的耐久性参数进行了较为全面的试验，得到了在采用一定的改性材料和改性措施作用下的夯土材料耐水延迟指数和抗冻度指标，此外，探索了夯土耐水测定装置及方法，为目前国内夯土建筑界材料抗水试验评定提供了适用

6、的方法。本文按照上述研究成果，在对夯土建筑的生态特征进行分析评价的基础上，从建筑设计规范化、施工技术合理化、选材科学化角度论述了夯土建筑实施准则，建立了质量控制流程图。为夯土建筑具有的低耗节能特性提供了实施依据。关键词：传统民居；夯土建筑；力学性能；耐久性能；生态特征；实施准则半本课题是国家杰出青年科学基金《传统民居生态建筑经验的科学化研究》50125821项目的子课题。西安建筑科技大学博士学位论文AStudyofOptimizationoftheEcologicalBuildingMaterialSystemofTrad

7、itionalRammedEarthDwellings+Major：Heating，Gassupply,VentilationandAirconditioningEngineeringResearchfield：BuildingthermalenvironmentandenergyconservationPhDCandidate：ShangJian—liSupervisor：ProfessorLiuJia-pingAbstractItisofgreatsignificanceforthebasicstudyanditsde

8、velopmentoftraditionallivingbuildingstoreexaminetheecologicalbuildingconcept，technologyandexperienceofearthbuildingsindealingwiththerelationshipbetweenh