国家速滑馆采用目前世界体育馆中规模最大的单层双向正交大跨度马鞍形索网屋面。为适应索网结构的柔性变形,需要针对单元式屋面的构造体系、虹吸雨水系统、屋面下的管线变形补偿等技术展开试验研究,其中屋面雨水系统的运行状态是本文关注的重点。速滑馆屋面造型复杂,同时防水要求高,一旦出现渗漏,将造成巨大的影响和损失,因此对屋面的雨水系统提出了较高的设计要求。本研究通过多种软件的数值计算,对降雨事件发生时屋面雨水的径流状态进行全方面模拟,展示了屋面雨水系统的整体运行情况。力求建立一套屋面雨水径流数值模拟方法,为今后此类大型屋面的雨水系统设计提供参考依据,完善后续屋面构件的安装需求。屋面子汇水区域的划分是雨水系统数值模拟以及水力计算的首要步骤。本文首先使用Arc GIS软件,输入速滑馆屋顶平面图至其中,并按照子汇水区域自动划分步骤完成初步划分。随后通过数据补充提取等方式不断人工修整汇水面积,满足设计要求。最终将屋面合理地划分为32个子汇水区域。接下来使用Rhino+Grasshopper的数值计算组合,构造出电池组来模拟降雨事件,执行模拟后对屋面雨水的径流方向进行可视化展示。结果显示各子汇水区域内的雨水能够汇流至相应天沟内,说明上述划分结果较为合理。虹吸雨水系统在降雨时的运行状态事关着屋面排水效率,若不能及时排出并产生较深积水点,将对屋面的荷载安全构成威胁。因此本研究利用SWMM软件,构建了速滑馆屋面虹吸系统模型,模拟系统在三种不同重现期降雨下的排放情况。可以看出在10a重现期降雨下,虹吸系统启动比例达到了90%,而在50a、100a重现期下虹吸系统全部启动,说明运行效率有所保障。对于屋面积水状态,可以看出大多数积水点水位并未超过所在天沟处深度,不会对屋面整体荷载产生威胁。进一步选取其中的典型单斗、双斗虹吸系统,利用CFD软件模拟系统在设定流量下虹吸启动时间、压力、体积分数等运行参数变化情况。结果显示系统能均能够及时启动虹吸,满足60s以内的设计要求。为了验证构建的排水系统模型,评估流体数值仿真结果的准确性和可靠性,基于速滑馆现场实地情况,共进行两次现场试验验证,并将实测数据与数值模拟结果进行对比分析。首次实验通过流量计测得的雨水井流量数据,利用径流系数法算得雨水径流量,与SWMM中的系统出流量进行对比。结果显示流量误差位于可接受范围内,流量变化趋势大体相同,验证了数值模型构建的可靠性。再次对典型雨水斗所在位置搭建实验台,观测虹吸雨水的虹吸启动时刻以及启动流量,与数值模拟结果对比分析。可以看出,实验数据在加权分析后的启动时间与启动流量与数值模拟间误差位于可接受范围内,并分析了误差存在的原因,表明流体数值仿真结果较为真实可靠。