须弥山石窟位于我国宁夏固原市西北方向,地理东经106°,北纬36°3′处。其开凿于北魏时期,之后经过西魏、北周和隋唐的营建,形成今日的盛大规模,至今保存有历代窟龛162座。在须弥山石窟第5窟窟前,曾经矗立着一座三层的楼阁建筑。后由于1920年海源大地震等原因,大佛楼遭严重损毁,20世纪80年代,须弥山石窟开始采用先进的科学技术手段进行抢修和加固工程。在第5窟顶部整体浇灌了弧形的混凝土保护性窟檐,但保护作用仍值得讨论,而恢复建设大佛楼楼阁,不仅能够还原历史面貌,而且增加了阻挡风、雨、日晒的有效性,不失为一种更好的选择。本文首先对须弥山石窟的概况和气候环境作了相关叙述,并且对其窟檐建筑的背景和现状作了评价,总结并归纳了国内外在石窟考古研究、窟檐建筑及木构建筑营造等方面的研究现状,明确了研究的目的和意义,即通过对须弥山石窟大佛楼的窟檐建筑进行复原设计,使洞窟内的塑像得到更好的保护。论文以须弥山石窟第5窟大佛楼为研究对象,从其建筑形式入手,界定了楼阁建筑的相关概念,洞悉了楼阁建筑的构成特点,梳理了楼阁建筑的构架类型、空间构成及立面形制特征并进行了分析;进而依据相关典籍记载,对大佛楼进行年代定位;结合大佛楼现状特征,根据现场调研和测绘,对中国古代木结构建筑进行研究整理,参照五开间七檩歇山楼阁的做法,在明代建筑特征与做法理论基础上试作大佛楼明代窟檐建筑复原设计。利用CAD绘制了窟檐建筑平立剖面,并用Sketchup建立了复原模型。最后,通过对大佛楼进行光和风环境的现场测试,分析环境因素对石窟造成的影响,对现存混凝土窟檐的保护功能进行探讨。并依据第三章建立的大佛楼复原模型尺寸,分别建立大佛楼有窟檐和无窟檐的简化模型,进行Ecotect采光模拟和Phonenics风环境模拟,综合两种软件模拟的结果,来分析相对于现状混凝土雨棚,复原建筑对窟内环境稳定性的调控作用,验证窟檐建筑复原修复设计的必要性。