论文摘要
近年来,我国冰雪灾害频发,导致一些结构坍塌事故的发生并带来一定的生命财产损失,这些现象引发了国内诸多学者对我国规范雪荷载取值的一些思考,同时也促进了国内学术界对屋面雪荷载的研究热情;然而长期以来,除了全国各气象站点有相关记录和统计外,我国对屋面积雪分布的研究还甚为少见。本文对屋面积雪分布进行了实地测量研究,并基于大型流体计算软件Fluent建立了一套对风致雪漂移进行二维模拟的数值模型,利用该数值模型对三种常见屋面上的积雪分布规律进行了数值模拟。本文首先对我国荷载规范和美国ASCE规范、加拿大国家建筑规范和欧洲统一规范中的雪荷载取值规定进行了对比分析,指出了我国规范在雪荷载基本计算式、临界坡度、拱形屋面和高低屋面雪荷载取值等方面与这些国外规范的主要差异,并在此基础上为我国雪荷载规范的修订提出了针对性的建议,指出今后工作的努力方向。这些工作为我国雪荷载规范的修订提供了很好的参考。本文的第三章分别针对空旷地面和实际屋面进行了积雪深度与密度的实地测量研究,并制作了三个不同坡度的单坡屋面模型,跟踪调查其上的积雪深度。这些测量结果显示,积雪密度与环境湿度、积雪深度和龄期均呈正相关性,屋面积雪密度较之地面有显著提高。屋面积雪方面,女儿墙后方均发生了积雪堆积现象。模型屋面的积雪测量试验则表明,只有当屋面坡度大于等于70°时,其上的积雪才是可以忽略的。在数值模拟方面,本文根据国内外学者的野外观测和风洞试验结果,确定了积雪漂移的运动模式和空间分布特征,选用商用流体计算软件Fluent中的SST k-ω湍流模型和Mixture多相流模型,并利用UDF接口嵌入了入口边界条件和积雪面实时更新的用户自定义函数,实现了对积雪漂移的二维数值模拟。最后,利用该模型对具有不同尺寸参数（坡度、跨度、高差等）的带女儿墙的单跨双坡屋面、双跨双坡屋面和高低屋面等三种屋面上的积雪分布进行了数值模拟,得到各种屋面积雪分布的基本特征,并分析总结了不同参数对屋面积雪分布的影响规律。