对于高层建筑来说,风荷载是结构设计需要考虑的重要荷载之一,因此高层建筑的风荷载特性研究越发显得重要。出于丰富高层建筑视觉效果、为住户遮阳挡风挡雨、提供室外休息场所等因素的考虑,高层建筑物通常设置装饰条,遮阳板,阳台等外置于建筑物表面的结构物。然而国内外风荷载特性的研究主要针对壁面光滑的建筑,对于此类具有复杂表面结构的高层建筑很少涉及,我国的相关规范也尚未给出其风荷载设计标准。因此本文主要研究表面附有粗糙元对高层建筑表面风压和风荷载影响,希望能为工程实际提供一定的设计参考与指导。CFD的数值模拟根据湍流模型的不同,通常分为:雷诺平均法、大涡模拟法、直接求解法。在这几种湍流模型中,大涡模拟的计算精度和效率都是较为适中,能够做到两者兼顾。所以本文采用大涡模拟法进行数值求解。本文的主要研究内容为:(1)归纳总结了风荷载确定方法,对现场实测、风洞试验和数值模拟的优缺点分别进行了阐述。随着计算机硬件技术的快速发展和理论模型的不断改善,数值模拟已经成为了结构风工程研究领域的一个重要分支。简要介绍了数值模拟的相关理论,如计算流体力学基础理论、数值计算的算法以及采用的大涡模拟方法的理论。(3)Stathopoulos在加拿大康科迪亚大学建筑空气动力实验室对一面有竖条的高层建筑物进行了风洞试验,并对结果进行了分析。本文使用了其风洞试验数据,采用结构化网格进行模型建立,并将计算结果与风洞试验相比较,得出数值模拟结果与试验结果相差不大。证明本文所进行的数值模拟具有一定的可靠度。(4)分别对光滑,附有横向粗糙元和附有竖向粗糙元三种不同表面粗糙情况的高层建筑物进行了风洞试验。本文对试验的整体风压系数进行了对比分析,发现表面粗糙元对风压系数的影响较为明显,其中附有竖向粗糙元的高层建筑背风面风压系数整体变小。并对三种模型进行了数值模拟,对模拟过程中计算域的确定、网格划分、边界条件和求解方法进行了阐述。将模拟结果与试验值相比较,找出吻合较好及相差的位置。并分析了粗糙元对建筑物周围的风场环境以及层间力和整体力的影响,获得了受粗糙元影响较大且需要在抗风设计中重点关注的地方。为同类高层建筑设计风荷载的确定,提供了一定的参考价值。