随着科学技术的迅速发展,新材料和新技术的广泛应用,建筑结构外观造型更加大型化、复杂化、多样化,此类结构大多具有跨度大、自重轻的特性,这使得大跨建筑对风荷载愈加敏感,因此必须认真对待大跨屋盖结构中的风荷载作用,但是《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)关于造型复杂、大跨度建筑结构的风压取值及设计存在不足,这成为结构设计人员亟待解决的问题。本文以某大跨弧形屋盖结构为研究对象,通过风洞试验与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟技术相结合的方法对建筑表面的风荷载效应分布进行细致分析。首先,风洞试验是进行抗风设计最常用、最有效的手段。本文通过布置尖劈、粗糙元的方法模拟了B类风场,将试验实测结果与B类地貌下大气边界层的平均风速剖面、湍流度剖面曲线比较验证,为下一步进行建筑表面风压测试打下基础。风洞试验测试结果表明:来流风向角对结构屋盖的风荷载分布影响较大;无论在哪一种风向角下,结构迎风面风压系数及体型系数为正,受压力作用,而背风面及侧面为负值,主要受到风的吸力作用,受负压控制;建筑屋盖的北段区域在0°~40°、320°~360°风向角时外表面会表现为正压,表明这种大跨度弧形落地屋盖结构可以有效地削弱风荷载作用,减少屋盖负压区面积。然后,采用标准k-ε、Realizable k-ε和SST k-ω三种湍流模型模拟不同风向角下大跨弧形屋盖结构的表面风压,并与实际风洞试验结果两相验证;采用经过验证的数值计算方法,分析了简化几何情况下的大跨度弧形落地屋盖建筑模型尺度效应对实际评估风载荷带来的影响。CFD模拟结果表明:三种湍流模型下建筑流场流动的大致趋势是一致的;但相比于标准k-ε模型,Realizable k-ε和SST k-ω湍流模型计算结果更加精确,对于同类建筑,建议选取适合于复杂模型计算的SST k-ω湍流模型或Realizable k-ε湍流模型;尺度效应对建筑物表面的压力系数的影响有限,如果仅考虑建筑表面压力分布,尺度效应的影响可以忽略,但是,尺度效应对建筑尾部流场分布有显著影响。最后,采用CFD数值模拟获得了大跨弧形屋盖结构表面风压分布、风速矢量分布、风场迹线分布图,进一步研究建筑形体与风场绕流的关系。研究结果表明:当风作用在建筑表面时,在建筑的拐角、边缘、转角等部位会发生明显的流动分离,来流与分离流交汇形成更强的风速,并会在后方形成大量的长漩涡,在长漩涡当中涡流交织,流态复杂,同时在结构的背风一侧出现相对较大的回流区域;通过明确建筑形体与周围风场之间的关系,可以实现对建筑形体的优化设计,减小结构的不利风向和风速,削弱结构所受风荷载作用。上述所得结构表面风压以及风场绕流研究可以为同类建筑结构的抗风设计提供参考。