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大跨屋盖结构的抗风设计理论研究是当前结构风工程研究中相对薄弱的一环。本文在深入剖析了大跨屋盖结构抗风设计理论研究的特点和难点的基础上，对大跨屋盖结构的风荷载作用机理、风振响应规律和等效静风荷载确定方法三个方面开展了系统风洞试验、数值模拟和理论推导工作。主要包括以下几方面：
(1)对若干典型形状的大跨屋盖结构(包括平屋盖、悬挑屋盖、球面屋盖和鞍形屋盖)缩尺模型进行了风洞动态同步测压试验研究，总结了屋盖平均风压的分布规律，并将试验结果与CFD数值模拟结果进行对比，验证了数据的准确性。
(2)介绍了屋盖特征湍流的特点和主要表现形式，然后重点对一种典型的特征湍流形式——锥形涡进行了探讨，借助风洞试验数据对其特征参数进行识别，得到了平屋盖表面锥形涡的涡心位置、作用范围以及运动模式等特征参数的定量结果。此外，还采用越界峰值法和高阶统计矩分别对平屋盖表面风压的尖峰脉冲现象和非高斯分布特性进行了研究。
(3)在深入分析结构受迫振动响应本质特点的基础上，综合Ritz向量直接叠加法和本征正交分解法(POD法)的优点，提出了一种高效的风振响应频域分析方法Ritz-POD法。应用该方法对单层球面网壳结构进行风振响应分析，取得了预期的计算效果。此外，还对大跨屋盖结构风振响应分析中的振型耦合和主导振型选择问题进行了探讨，初步给出了相关判定标准。
(4)深入讨论了大跨屋盖结构等效静风荷载研究所面临的主要问题，指出其关键是解决好多激振模态、多响应振型和多等效目标问题，为此必须要采用一些能够更加反映风荷载作用机理的精细化方法来描述的风荷载和风效应。在此基础上，构建了大跨屋盖结构等效静风荷载研究的总体理论框架，
(5)详细推导了等效静风荷载各分量的计算方法，将等效背景分量表示为脉动风荷载本征模态的组合；共振分量表示为各主导振型惯性力的组合；依据风洞试验结果，采用本文方法对单层球面网壳和鞍型索网结构的等效静力风荷载进行了研究，验证了本文方法的可行性和优越性。