1980年，在大地湾第五发掘区发现了一座新石器时代的大型房屋遗址，编号F405。第五发掘区位于阎家沟小溪和清水河交汇处的半山腰上。清水河的南岸是长虫梁、龙头山、九龙山等绵延起伏的大山。F405大型房址就出土于长虫梁山腰的第五发掘区。
F405建筑结构复杂、面积大，在我国仰韶文化房屋遗址的发掘中是罕见的。它发现于T401、T402、T405、T406等探方范围之内的地下约3米处。其门向为北偏东28°，地面呈长方形，长13．8～14米、宽11．2米，面积约150平方米。房屋墙壁仅存西墙和南墙两段，东墙、北墙及部分居住面已被农田和山洪破坏。所存西墙残高0．1～0．2米，南墙残高0．55～0．72米，墙宽0．62～0．64米。
F405有三个门，保存较好的西门当为一侧门，门口宽1．25米，两侧残高0．2～0．55米，东门的位置与西门直对，正门位于北墙的中部。东门和正门两侧的墙壁均已被破坏。室内偏南部的东西两侧各有一根直径0．8米左右的粗大圆木柱，两柱间距5．75米，柱距西壁3．18米，距南壁3．09米。木柱早已烧毁，地面残存草泥包皮，包皮有草绳缠绕痕迹，外表涂抹白石灰。
灶台位于室内偏北正对北门的居住面上，由呈椭圆形的台形底座和盘形灶面两部分组成，灶台顶部正中为火塘。灶台用16层草泥堆砌而成，呈蘑菇状，通高0．6米，最大直径2．34米，外表涂有一层料礓石白灰面。
室内居住面是将地表平整夯实，铺垫一层有防潮功能的料礓砂石混合土，再在表面涂一层料礓石白灰面而成。当时发掘清理的残存居住面约占室内面积的60％。
F405房屋建筑采取平地起建，其突出特点：一是建筑面积大。房址面积270平方米，室内面积150平方米。二是木骨柱泥墙宽而高。墙宽0．6～0．7米，根据南侧倒下来的扶墙柱包皮的长度推算，墙壁原高不低于3米。三是建筑所用木柱较多。墙内木骨柱总数100多根，室内有直径为0．45～0．52米的扶墙柱24根。另外，专家推猜房屋东西两侧还有檐柱约28根，房屋中间有两根直径0．75～0．81米的粗大圆柱。四是粉饰明显增多。房屋内的居住面、墙壁、木柱和灶台的外表均用厚0．4～0．7厘米的白灰面粉饰。五是建筑结构独特。房屋的东西两侧有室外散水檐廊建筑，这在大地湾发现的房址中是独一无二的。六是重视建筑基础。室内中间柱和扶墙柱柱基下，都铺设了原木柱础。
当年参与F405发掘的考古专家赵建龙认为，F405可复原成平地起建的四坡顶房屋。由于两个中间柱比较偏后，所以屋顶应是前坡大于后坡，屋顶高约3．8米，加上东西两侧的散水廊檐，这座房屋应为四坡顶两侧重檐式的建筑。这是夏商时代“四阿双重屋”宫殿建筑的前身。F405一侧廊檐地面上出土了一件用汉白玉制成的权杖头，这说明该建筑可能是部落首领或氏族首领的居处，也可能是部落或氏族举行公共活动的场所。