我国沿海地区台风活动频繁。历次的台风灾害调查表明,在风灾破坏的各类房屋中,低层房屋通常超过半数以上。因此深入开展低层房屋风荷载特性的研究,进而提出有效的抗风措施,具有十分重要的意义。 本文采用数值模拟方法探讨低层双坡房屋的屋面风荷载在不同房屋高宽比、不同挑檐及女儿墙形式情况下的变化趋势及分布规律。本文在总结前人主要研究成果的基础上,首先建立了以平均Navier-Stokes方程和κ-ε湍流模型为基础的湍流流动基本方程及数值离散与求解方法;然后对一全尺寸模型风压测试试验中所涉及到的12个房屋模型进行了模拟计算,并将计算结果与全尺寸试验结果作了比较,验证了数值模拟的正确性和有效性。在此基础上增加了不同高宽比、不同坡角的一系列计算模型,通过对计算结果的参数分析和回归计算,获得了低层双坡屋面房屋屋面风载体型系数的实用计算公式。分析表明,随着屋面坡角的增大,迎风屋面的风压绝对值趋于减小,背风屋面则趋于增大,推荐坡角为15°～25°;屋面风压随房屋高宽比的增大而增大。 接下来对具有不同檐口构造(挑檐、女儿墙)的双坡屋面房屋的屋面风荷载进行了数值模拟和参数分析。着重研究了有和无挑檐、不同檐口高度、不同屋面坡角时屋面风压系数和周围风流场的变化规律,以及不同女儿墙形式和高度、不同屋面坡角对双坡屋面风压分布的影响。研究表明,低层双坡屋面房屋采用一定挑出长度的直角挑檐、四周女儿墙的形式更有利于抗风,在常用的高度范围(0.6m～1.2m)内女儿墙的高度对屋面风荷载的影响并不显著。