随着我国工业化的进步,曼型干式煤气柜作为重要的工业生产建筑,其内部可燃气体存储箱容积越来越大,用钢量越来越少,由此产生的安全问题也越发引人重视。由于煤气柜内部存在大质量活塞上下移动,且活塞重量由内部可燃气体承担,其动力特性并不确定;其次,与混凝土结构相比,煤气柜结构总质量较轻,风荷载是其安装、生产阶段的控制荷载;再加之国内外对此类结构的研究甚少,为此本文通过风洞试验以及理论分析相结合的方式,对如下几方面进行了详尽的研究工作:(1)综合考虑雷诺数及煤气柜表面粗糙度的影响,提出了煤气柜表面风荷载体型系数的计算方法。雷诺数效应及结构表面粗糙度条件在形式表现为不同雷诺数及粗糙度条件下流动状态、边界层分离和漩涡作用的差异,进而直接影响结构气动参数。基于此,本文结合煤气柜刚性测压试验结果,详细研究了煤气柜在紊流场及均匀流场下表面风力特性,探讨了雷诺数及结构表面粗糙度对煤气柜气动参数的影响,提出了适合煤气柜工程设计的体型系数计算公式。(2)结合计算流体动力学原理,采用大涡模拟的方法,分析了模拟高雷诺数下粗糙度对圆柱绕流特性的影响。为了选择合适的计算参数,首先对高雷诺数下单圆柱绕流进行数值模拟,并将模拟结果与国内外研究成果对比。其次通过选定的计算参数对典型粗糙条件的煤气柜结构进行大涡模拟,详细分析了高雷诺数及结构表面粗糙度对煤气柜表面风力特性及其流场特性的影响。(3)根据煤气柜刚性测压试验结果,综合考虑雷诺数效应及结构表面粗糙度条件,系统分析了煤气柜结构在各典型工况下的风振响应。基于流体力学相似准则,详细阐述了煤气柜气动弹性模型的设计方法与制作过程,并采用该气动弹性模型,重点研究了煤气柜内部活塞上下运动对结构整体风振响应的影响,为该类结构的工程设计提供了理论依据。(4)基于煤气柜刚性测压试验,详细研究了煤气柜表面风压荷载谱的分布特性,对风压荷载谱进行划区块分析,并对各区域内的风压荷载谱进行拟合,且拟合效果甚佳。通过拟合荷载谱,对煤气柜结构进行风振响应频域分析,分析结果与试验值较吻合,以此为煤气柜结构的抗风设计提供了理论依据。(5)提出了线性滤波自回归模型法对风荷载模拟的改进方法,并通过该方法模拟得到风荷载,采用此风荷载对煤气柜结构进行风振响应时程分析,分析结果与试验结果较吻合,为今后圆柱体空间结构的风荷载模拟提供了更为准确的模拟方法;其次,基于煤气柜刚性测压试验结果,并结合ANSYS有限元分析软件,对煤气柜结构进行风振响应时程分析,详细分析了煤气柜在各工况下脉动风效应的影响;提出了大型曼型干式煤气柜结构的风振系数计算方法,为煤气柜抗风设计提供了依据。