随着龙卷风发生频率逐年增加,龙卷风作用下房屋的破坏机理成为风工程领域的重要课题之一。但与常规大尺度强风不同,龙卷风属于小尺度气旋,建筑尺度将对龙卷风致结构风荷载产生重要影响。因此需针对建筑尺度被完全包围和超出涡核范围两种情况,展开龙卷风致荷载的差异性研究,从而可以分析不同尺度建筑的龙卷风致破坏特点,并提出相应的风灾防御建议,进一步降低龙卷风灾中的生命财产损失。基于北京交通大学龙卷风模拟器,本文对龙卷风风场特性及龙卷风下不同尺度低矮建筑风荷载差异进行了一系列试验研究,主要研究工作及成果如下:1、利用北京交通大学龙卷风模拟器在实验室中实现龙卷风的物理模拟,通过设置3种涡流比和3种地面粗糙度,分析研究涡流比和地面粗糙度对龙卷风风速和风压分布的影响。结果表明,随着涡流比增大,三维风速及气压降均会有一定程度增加,但在高涡流比工况下会出现小幅减少。而粗糙度的引入,致使近地面切向速度和涡核半径均减小。2、在稳态龙卷风下进行不同尺度低矮建筑刚性模型的测压试验,通过设置3种涡流比,3种方位角和14个龙卷风与模型的相对径向距离,深入分析涡流比、模型方位角和相对径向距离对模型风压和风力系数分布特性的影响,并初步探究建筑尺度对稳态龙卷风下结构风荷载的影响。结果表明,小尺度模型的存在将迫使龙卷风结构由单核涡旋转变为双核涡旋,此外,当远离涡核时,尺度效应的影响不再明显。3、在移动龙卷风下进行不同尺度低矮建筑刚性模型的测压试验,通过设置3种移动速度,6个模型偏移距离和4个模型方位角,深入分析移动速度、偏移距离和方位角对模型风压和风力系数分布特性的影响,并初步探究建筑尺度对移动龙卷风下结构风荷载的影响。结果表明,龙卷风的水平运动将影响风压和风力系数的幅值及峰值发生时间,且任意移动速度下小尺度模型受到更为强烈的龙卷风作用。此外,风压和风力系数随偏移距离和方位角的变化规律因尺度效应影响而不同。