随着全球极端气候的频繁出现,因风雪流作用导致房屋建筑垮塌,尤其是大跨度钢结构建筑垮塌的报道常见诸于媒体,既有事故调查表明:屋面雪荷载过大、积雪的不均匀堆载及风雪耦合作用是导致灾害发生的主要原因。同时,建筑周边积雪分布形式对其正常使用及人员出行造成较大影响,在强降雪地区,建筑物设计规划阶段如能对其周边积雪分布进行较为准确的预测、改善,并基于此对室外相关设施如门、道路、车棚等合理规划,则能够提高暴风雪天出现紧急情况时逃生线路的可靠性并减少清理积雪所需要相关开销。目前,国内外针对低矮建筑风雪流作用研究较少,已有成果多局限于个别具体工程应用,缺少对其分布特征及规律进行深入探讨。因此,对典型屋面形式低矮建筑的风雪流作用展开深入系统地研究具有重要的工程意义和学术价值。本文针对低矮建筑的典型屋面积雪分布特征、建筑周边积雪分布特征以及风雪流数值模拟技术3个方面展开系统研究,具体内容如下:1.典型屋面积雪分布特征。通过场地实测研究明确了阶梯型屋面、平屋面、双坡屋面以及拱形屋面的积雪分布模式,并考察了女儿墙对屋面积雪的影响,同时对比分析了实测结果与中国、美国、加拿大及欧洲荷载规范中的相关内容,给出了相关设计建议;通过风洞试验考察了风速、迎风面宽度对阶梯型屋面低阶屋面积雪分布特征的影响,风速、顺风向长度对平屋面积雪分布特征的影响,不同风速条件下屋面坡度分别为10°和20°的双坡屋面积雪分布特征,以及屋面坡度为20°的单跨、两跨及三跨双坡屋面在不同风速条件下的屋面积雪分布特征。2.建筑周边积雪分布特征。通过场地实测明确了平屋面、双坡屋面、阶梯型屋面模型周边积雪分布特征,并考察了女儿墙的影响;通过风洞试验,明确了单个立方体模型、串列及并列的2个立方体模型、品字形布置的3个立方体模型周边积雪分布特征,其中品字形布置的3个立方体模型同时考虑了风向角β分别为0°及180°的影响。3.风雪流数值计算方法。在梳理和总结CFD及DEM相关理论基础上,研究建立了基于CFD-DEM耦合的风雪流数值计算方法,搭建了风雪流耦合计算框架,明确了雪粒材料参数及尺寸、碰撞参数、雪粒数量及输入方式、等效入口风速、仿真时长与物理时间的关系等,并采用该方法对典型阶梯型屋面及双跨双坡屋面积雪分布进行了数值计算,通过与场地实测及风洞试验的对比验证了方法的有效性,并探讨了屋面积雪对绕流特性的影响。该方法与传统两相流数值模拟方法相比,直接再现了雪粒子的蠕移运动、跃移运动、悬移运动以及雪粒子间的碰撞、粘结等物理现象,准确性更高。