膜结构具有质量轻,刚度小,柔性强等特点,风荷载是膜结构的控制荷载,也是导致膜结构发生破坏的重要原因。目前国内外膜结构的抗风设计理论尚不成熟,现行荷载规范并没有明确规定膜结构的风压系数取值,其中风与膜结构的流固耦合作用是导致膜结构抗风设计理论滞后的重要原因,流固耦合作用是膜结构抗风设计中不能忽略的重要因素。自然风中既包含水平风,又包含竖向风,其中水平分量是远远大于竖向分量的。但对于膜结构这样的柔性结构来说,在水平风力作用下,结构的响应是垂直于结构表面,接近竖向的;而在竖向风作用下结构的响应方向又与由水平风引起的响应方向一致,因而竖向风将增大整个结构的风振响应,进而增加膜结构发生破坏的风险。因此,竖向风是膜结构抗风设计中不可忽略的,而目前对膜结构的抗风研究中对于竖向风的研究非常有限。为此,本文考虑流固耦合作用,对于膜结构在竖向风荷载作用下的平均风压和脉动风压特性进行研究,对于完善膜结构的抗风设计理论,为工程实践提供更可靠的抗风设计依据有着非常重要的意义。本文基于计算流体力学理论,采用数值模拟技术手段,选用工程中常用的三种形状的大跨膜结构,研究了考虑流固耦合作用时不同形状膜结构在竖向风荷载作用下的平均风压分布和脉动风振响应。本文的主要研究内容如下:选取波浪形、鞍形及连续拱形三种形式的大跨度膜结构为研究对象,选取RNG k-ε湍流模型,研究模拟了不同风速和风向角共27种工况下,考虑流固耦合作用时各膜结构在竖向风作用下的平均风压分布,得到每种工况下屋盖表面的风压分布规律,并与水平风作用下的膜结构风压分布进行了对比,分析得到竖向风作用下不同形状膜结构的平均风压分布规律。考虑流固耦合作用,研究了波浪形、鞍形及连续拱形三种形式的大跨度膜结构在竖向风荷载脉动风作用下的风振响应。首先采用自回归算法(AR),采用MATLAB根据panosky风谱模拟了脉动风速时程,然后将风速时程通过UDF接口导入FLUENT中,研究得到了最不利风向角下,不同风速时三种形状的膜结构的风振响应,并给出了不同形状膜结构的脉动风压分区系数。