我国地域广阔,气候复杂,降雪区域覆盖大面积国土。长期降雪天气的密集出现导致雪致工程灾害频发。其中,建筑倒塌由于直接危及人们的生命和财产安全,受到社会的高度关注。究其原因,主要是降雪突增,加之气流作用下形成局部堆雪,超出屋面荷载设计值。大跨空间结构由于屋面结构自重轻、面积大、体型复杂和雪荷载占比大的特点,其设计荷载往往由雪荷载控制,属于雪荷载敏感型结构。遗憾的是我国建筑结构荷载标准主要对简单体型屋面雪荷载分布进行了详细规定,对大跨空间结构屋面雪荷载考虑较少。为完善我国荷载规范在该领域的不足,本文采用数值模拟方法对大跨空间结构屋面积雪分布进行了深入分析和阐述。主要内容如下:1.积雪漂移数值模拟理论与方法改进。积雪漂移数值模拟理论自发展以来先后提出了两种方法:浓度扩散方法和多相流方法。然而这两类方法无法有效还原屋面积雪漂移过程中的风雪双向耦合机制和非平衡发展过程。故本文基于风雪双向耦合的混合流模型,提出了有漂移和无漂移情况下的非平衡态混合流模型。对有漂移情况,通过向雪相连续方程中引入源项来考虑跃移层内雪浓度变化。经验证,改进模型可有效还原非平衡状态下积雪漂移发展过程。对无漂移情况,参考积雪沉积特点,对雪相连续方程和沉积/侵蚀模型进行了修改。经实测验证,改进模型可有效还原飘落雪颗粒的运动轨迹和建筑屋面积雪不均匀分布。2.积雪漂移模拟关键参数研究。基于非平衡态混合流模型,对积雪漂移过程中关键参数的取值及其对积雪漂移的影响进行了分析。雪颗粒密度方面,采用冰密度代替雪颗粒密度会夸大雪颗粒的重力作用,高估近壁面雪浓度;采用基于颗粒随机堆积理论计算得到的雪颗粒密度能更准确地还原近壁面雪浓度和建筑周边积雪分布。雪相粘度方面,通过对比分析证明了流化雪颗粒可简化为牛顿流体进行模拟;雪相粘度对流场和雪场的影响程度则受限于雪浓度。风速方面,通过对比分析进一步证明了改进模型可有效还原积雪漂移的“自平衡机制”,同时指出风速对积雪分布形式起决定作用。3.大跨球壳屋面雪荷载研究。首先,通过与球壳屋面雪荷载风洞试验结果的对比,验证了数值模拟方法对球壳屋面积雪分布预测的有效性。然后,通过不同风速下球壳屋面雪荷载模拟,分析得到三种积雪分布形式:均匀满跨雪荷载、不均匀满跨雪荷载和背风面半跨雪荷载。最后,通过不同矢跨比和跨度条件下球壳屋面积雪分布模拟,明确了屋面外形和尺寸对积雪分布形式的影响,即随着屋面矢跨比的增加,屋面积雪不均匀分布加剧,但荷载值减小;随屋面跨度增加,屋面积雪不均匀分布减弱,但荷载值增大。4.多跨拱形屋面雪荷载研究。首先,通过与多跨拱形屋面风雪运动试验结果的对比,明确了数值模拟方法对多跨拱形屋面积雪分布的预测精度。然后,通过对不同矢跨比和跨数条件下拱形屋面雪荷载模拟,分析了多跨拱形屋面积雪分布的形成机理。最后,通过对多跨拱形屋面雪荷载分布形式的研究,明确了有无阻挡情况下拱形屋面雪荷载的分布形式、跨间波谷处积雪滑落堆积量和多跨拱形屋面雪荷载分布特征。