相对于建筑主体结构,围护结构在风荷载作用下的破坏现象更为常见,并且由于大跨度屋盖结构自身特点和近地面流场的不规则运动,致使大跨度屋盖围护结构相比高层建筑围护结构周围的风压场分布更加错综复杂,因此其风场分布特征、抗风安全性和可靠性往往会受到更多关注。本文通过围绕大跨度屋盖结构风荷载研究和抗风设计需求,针对与大跨度结构屋面风荷载相关的几个关键问题开展了详细地研究。研究结果对于促进大跨度屋盖结构抗风理论研究、技术进步和提高风效应估算精度都具有重要的理论参考意义和实际应用价值。全文的主要研究内容和获得的主要成果如下:（1）大气边界层风场的精细化模拟。通过不断调试和组合流场试验装置研究梯形尖塔、挡板、粗糙元等装置的外形、尺寸及放置方式对流场参数的影响。实现了相同地貌下三种缩尺比（1:150、1:300、1:500）试验流场的平均风速和湍流度剖面的相似模拟和另外3种同一缩尺比平均风速剖面一致但湍流度分布有显著差异的风场模拟,为后续定量研究几何缩尺比和流场湍流度对屋盖结构风压分布影响的研究奠定了可靠的基础。（2）建筑围护结构极值风压的估计方法。提出了一种适用于短时程的建筑围护结构极值风压的估计方法并获得了国家发明专利授权。基于互信息技术分析风压序列的非线性特性,发现其能够分析湍流结构中的非线性信息从而可以间接反映湍流结构,并且从理论层面和概率意义上确定划分序列的独立分段合理时距,再应用峰值分段平均方法估计该观测时距下样本的极值风压,最后由不同观测时距的极值转换关系换算得到目标观测时距下的极值风压,用较少的样本代价实现对不同类型建筑极值风压的准确估计,和已有方法相比说明本文方法具有更好的有效性和数值稳定性。进一步对不同缩尺比、类型的多个风洞试验项目的独立分段时距进行包络统计,并应用修正的峰值分段平均方法进行极值验证,确定可用于极值分析的最小样本长度,并给出简化公式。（3）大跨度平屋盖屋面的风荷载特性的参数分析。基于内容（1）的基础性工作,实施了3种不同缩尺比对大跨度平屋盖屋面的风洞试验并考察了不同湍流度对屋面风荷载的影响。在风场参数模拟相似的条件下,不同缩尺比屋面模型试验得到的风压分布具有较好的一致性,而湍流积分尺度的差异是导致缩尺比1:150和其他两个缩尺比屋面试验结果差别的主要原因。湍流度的变化对屋面风压的影响:均方差风压系数总体变化趋势随湍流度的增大而增大,极小值风压总体变化趋势随湍流度的增大而减小;对于平均风压系数,当来流正面吹向平屋盖时,平均风压系数受影响较小;当来流呈一定角度斜向吹向平屋盖时,平均风压系数随着湍流度的增大而受到抑制。（4）大跨度屋面结构的气动抗风措施。研究了不同形式的女儿墙和挑檐对大跨度平屋面局部高负压区域的抗风减缓效果。发现开孔的女儿墙和挑檐的整体抗风效果优于无孔女儿墙和挑檐,开孔的女儿墙抗风效果比开孔的挑檐要好,比较不同开孔工况的女儿墙结果,3mm开孔率40%女儿墙抗风效果较好,减缓效果为14.2%。（5）建筑表面随机风压场力学机理分析。应用动力学模态分解（DMD）方法对大跨度屋盖表面随机风压场动力学机理进行分析,基于Takens嵌入定理引入时间延迟坐标来增加原始快照矩阵的空间维数改进标准DMD方法,挖掘风洞试验风压数据集中隐藏的模糊动态特征。然后将该方法与本征正交分解（POD）方法应用于平屋盖屋面随机风压场分析,对两种方法分解的空间模态、时间模态以及重构效果进行比较,结果表明两种方法的空间模态均能反映脉动压力场典型漩涡的主要特征,POD时间模态包含多个频率耦合信息,而DMD时间模态是单频模态并且可以得到每个模态的衰减率,可以更好地解释随机风压场的动力学特性。当使用相同数量比例的模态进行脉动风压场重构时,DMD方法比POD方法的重构结果更能够描述和契合原始脉动压力场的局部特征。因此在揭示随机风压场时空演化特征,DMD方法更具优势。