开合屋盖结构打破了传统的室内室外空间界限,它可以根据天气情况或空气质量开启或者关闭屋盖,以获取最佳室内环境条件,从而受到建筑设计师的青睐。但随着建筑轻质材料的使用和跨度的增加,大跨开合屋盖建筑表现出柔性大、质量轻、固有频率低、阻尼小等特性,对气候条件更加敏感,又由于相对复杂的开合屋盖构造使得其在抗风方面较传统结构更为复杂,需要研究的内容也更加广泛。此外,大跨开合屋盖建筑一般处于大气边界层底部,常常经历较为强烈且复杂的湍流影响,因此,大跨度开合屋盖结构在不同气候条件下的抗风设计尤为重要。本文以某一典型的大跨度开合屋盖建筑为对象,结合风洞试验和数值模拟方法对该大跨开合屋盖建筑进行风致及风驱雨响应研究,以指导该类型大跨度开合屋盖建筑的抗风设计。此外,大型建筑包括大跨建筑和高层建筑均属于风敏感型建筑,在风的作用下建筑的平均风压相对较小,主要受脉动风压的影响,而风的脉动极易引起结构的振动,从而造成建筑表面围护结构的破坏。故本文提出了一种基于OpenFOAM的流固耦合数值模拟方法,并结合气弹风洞试验对动力特性相对简单的高层建筑进行流固耦合效应研究,以验证数值模拟方法的可行性和准确性。主要研究内容和研究成果如下:(1)基于风洞试验和数值模拟方法对大跨度开合屋盖进行了风效应的研究。采用大涡模拟(LES)方法,并结合自编的湍流入口DSRFG方法和SGS亚格子模型分别对大跨开合屋盖建筑全尺寸(1:1)模型和缩尺寸(1:200)模型进行了模拟。研究结果表明:缩尺寸模型的数值模拟结果与对应的风洞试验结果相对吻合较好。此外,全尺寸数值模拟结果分析表明本文采用的LES方法可用于外形比较复杂的建筑的全尺寸模拟。对于大跨度开合屋盖建筑这一类外形比较复杂的建筑,风洞试验由于风压测点数量有限,无法准确的给出整个屋面的风压分布,往往不能捕获到屋盖某些区域如形状突变处、尖角处等的风压极值。屋盖开合状态对屋盖表面的风压系数、体型系数以及周围流场的分布有显著影响。(2)在已有的欧拉多相流模型基础上,增加了雨滴相湍流扩散模型,并通过比较矩形断面上考虑和不考虑雨滴相湍流扩散模型的风驱雨数值模拟结果,验证了考虑雨滴相湍流扩散的风驱雨结果更加精确。(3)根据大跨度开合屋盖建筑的设计方案和实际使用情况,降雨时建筑的屋盖一般处于关闭状态。故本文结合LES方法(DSRFG入口湍流和SGS亚格子模型)和考虑雨滴相的湍流扩散的欧拉多相流模型对大跨度开合屋盖建筑的闭合屋盖进行了风驱雨的研究。通过分析比较风驱雨数值模拟结果与已有的实测数据,验证了本文采用的数值模拟方法的有效性和可行性。本文主要研究了闭合屋盖的风驱雨平均和瞬时效应,包括体积分数、捕获率和雨荷载等,并对屋盖上监测点的特定捕获率时程做了详细的分析,为防止建筑材料侵蚀退化以及确保建筑在其生命周期内的安全性和耐久性研究提供参考依据。(4)利用风洞试验和数值模拟获取的风荷载时程和风驱雨荷载时程,并结合ANSYS有限元模型的时域分析方法对大跨开合屋盖建筑的闭合屋盖进行了风致和风驱雨响应的研究。主要对四种工况:常规边界层风洞试验和数值模拟、风驱雨数值模拟中风相以及风相和雨相共同作用结果进行了分析和对比。结果显示:本文采用的大涡模拟方法和欧拉多相流方法可以用来模拟外形复杂的建筑的风致和风驱雨响应。风洞试验的缩尺效应有可能会低估结构的风致动力响应。风驱雨数值模拟中风相和雨相的相互耦合作用能够显著增加风相的脉动效应,风荷载时程的高频部分有明显增加,从而导致结构的脉动响应包括位移和加速度有明显的增加。因此,在风驱雨计算中考虑风相和雨相的双向耦合作用对获取精确的结果十分必要。与风荷载相比,风驱雨中雨荷载对屋盖整体的风驱雨响应贡献很小。特别地,本文研究的这一类大跨度开合屋盖的风致和风驱雨极值响应均发生在屋盖的中间区域,所以风工程师和设计师在设计类似开合屋盖结构时需要特别注意屋盖中间区域的抗风设计。(5)此外,大型建筑包括大跨建筑和高层建筑均属于风敏感型建筑,故本文提出一种基于OpenFOAM的流固耦合算法,并结合DSRFG湍流入口,对某一高层建筑进行了流固耦合分析,并将数值结果与对应的风洞气弹试验数据进行比较,从而验证本文提出的流固耦合算法的可行性。