阵风、雷暴风等瞬态风被认为是世界上许多地区极值风速的原因,受到越来越多的关注。其中,下击暴流是雷暴天气中时常发生的一种极具破坏性的强风,对建筑结构损害较大。大跨度平屋盖结构广泛应用于大型基础设施、文化体育场所中,具有质量轻、柔度大等特点,对风荷载作用较为敏感,而许多大跨结构的高度处于下击暴流风剖面风速极值变化范围内。本文基于冲击射流作用下的模型测压试验及CFD数值模拟,对下击暴流作用下大跨度平屋盖结构的风荷载特性进行分析,主要内容包括:(1)稳态下击暴流冲击风物理试验:针对平地地形进行冲击风三维缩尺物理试验,分析不同径向位置处下击暴流风剖面,并与各经验模型、实测数据等进行对比分析。大跨建筑在下击暴流风场中的测压风洞试验,分析其在各径向位置处,建筑物的平均风压、脉动风压、屋面体型系数、三向风力系数等特性。根据分析结果,将下击暴流中心与建筑迎风面的距离为1倍射流直径的位置作为后续数值模拟分析的特征位置。(2)稳态下击暴流冲击风数值模拟:将建筑物置于距离下击暴流中心1倍射流直径位置处,将数值模拟得到的平均风剖面及建筑表面风压结果与试验结果进行对比,验证数值模拟的有效性;通过旋转建筑物改变来流风向角,计算了建筑在0°、15°、30°、45°风向角下的风荷载特性:平均风压特性、脉动风压特性、三向风力系数等。(3)屋盖表面局部体型系数和峰值风压研究:针对稳态下击暴流数值模拟结果,对不同风向角下屋面测点风压时程进行分析,通过概率密度法、高阶统计量判别法、柯尔莫哥洛夫检验法,分析了屋面测点的高斯与非高斯分布特性。非高斯分布明显不对称,屋面平均风压系数越大的区域,风压时程虽然波动大,但是在均值附近波动较为规律,为高斯分布。同时,利用Translated-Peak-Process Method(TPP法)进行测点的峰值因子计算;利用面积时程法,计算各风向角下测点最大平均风压系数,得到全风向下屋面最不利的风压系数等值线,并参照风荷载规范进行分区统计,与规范进行对比。(4)非稳态下击暴流冲击风的流场特性及其作用下建筑的风荷载特性分析:在Fluent中应用UDF定义入口函数的方式,模拟非稳态下击暴流的发展过程,研究了下击暴流冲击建筑物前、冲击建筑物时等特征时刻大跨建筑物瞬时风压特征,整体三向风力系数时程值等。给出了下击暴流“环形涡”的发展过程,建筑物周围“涡”的交替脱落现象,流体冲击建筑后在屋面产生的“柱状涡”及“锥形涡”的变化和发展过程,并与前文各项风荷载特性相结合,探讨了屋面风压的分布及不平衡发展、建筑整体升力阻力系数的波动情况的原因。