针对焊接不锈钢金属屋面按照均匀温度作用计算的方法不能反映实际温度效应的问题,本文以焊接不锈钢金属屋面系统为研究对象,进行了在太阳辐射—自然对流换热作用下焊接不锈钢金属屋面的非均匀温度场分布及其力学性能分析。通过FLUENT有限元分析软件进行了太阳辐射和自然对流作用下的非均匀温度场分析,同时进一步针对不同环境风速和不同环境温度进行了参数分析。在得到正确焊接不锈钢金属屋面非均匀温度场的前提下,基于ANSYS WORKBENCH有限元分析软件进行热固耦合计算,得到了焊接不锈钢金属屋面在非均匀温度作用下的力学性能,同时对焊接不锈钢金属屋面的支座布置方式进行了一定的分析。本文主要研究工作与取得的结论如下:1、基于FLUENT的数值分析结果,焊接不锈钢金属屋面在太阳辐射—自然对流换热作用下的温度场分布具有较强的时间非均匀性和空间非均匀性。焊接不锈钢金属屋面在太阳辐射和空气对流作用下的温度值随时刻呈现正弦式变化;在太阳辐射和空气对流作用下各面板之间温度均值值存在较大差异,且面板温度值普遍高于板肋温度值。不锈钢屋面板的均值温度随风速的增加而减小,风速越大,不锈钢屋面板的温度波动幅值越小,温度离散程度也相对越低;不锈钢屋面板的温度随环境温度的增加而变大,环境温度的变化对不锈钢屋面板横纵向的温度均值、温度波动幅值以及温度离散程度的影响较低,即环境温度只影响屋面板的整体温度值,对温度场的非均匀程度影响较小。2、基于ANSYS WORKBENCH的热固耦合分析,焊接不锈钢金属屋面在太阳辐射—自然对流换热作用下的力学性能呈现较为明显的时间非均匀性。焊接不锈钢金属屋面系统面板的变形和应力随时刻的增加呈现先增大后减小的趋势,滑动支座区域的面板受力和变形均大于固定支座区域,面板的最大变形和最大应力均位于面板中间圆形凸起处;焊接不锈钢金属屋面系统支座的变形和应力随时刻的增加呈现先增大后减小的趋势,对于固定支座,其在非均匀温度作用下,最大变形出现在支座顶部焊缝处,最大应力出现在支座底部,对于滑动支座,最大变形出现在支座顶部,最大应力大部分时刻位于支座底部。焊接不锈钢金属屋面的整体变形与受力随着风速的增大而逐渐减小,且在0~4m/s风速区间内支座和面板处变形及应力的平均变化率最高;焊接不锈钢金属屋面的整体变形与受力随着环境温度的增加而逐渐增大。在不同环境温度区间内,同一时刻下,支座和面板处变形及应力的平均变化率较为平均;同一环境温度区间,支座和面板处变形及应力的平均变化率随着时刻的增加呈现先减小后增大的变化趋势。3、不同的滑动支座布置方式对焊接不锈钢金属屋面系统在非均匀温度作用下各部位的影响不一致。在焊接不锈钢金属屋面系统中设置滑动支座后,滑动支座区域面板的竖向变形减小,滑动支座区域面板的纵向变形增加,滑动支座区域面板的最大等效应力下降,滑动支座的存在对于固定支座区域面板的变形和受力影响较小;交叉式滑动支座布置方案中滑动支座的受力明显大于分段式滑动支座布置方式,对于滑动支座区域面板的受力,交叉式滑动支座布置方案略小于分段式滑动支座布置方案,对于固定支座区域面板的纵向最大变形,交叉式滑动支座布置方案略大于分段式滑动支座布置方案,其余焊接不锈钢金属屋面系统部位的变形与受力,交叉式滑动支座布置方案与分段式滑动支座布置方案较为一致。