随着人类科学技术的不断发展,社会城镇化速度的不断加快,城市建筑高度也不断提升。并且,各种新材料、新技术、新方法的出现与发展,也不断丰富着建筑设计的生产、研究等方式方法,继而使得,风荷载在结构设计中的占比也不断提升。数值风洞模拟技术,是以计算流体动力学为理论基础,并结合计算机的强大计算功能而形成的一种研究方式。近年来,因其高效、准确、低成本等优势特点在新兴建筑与科研探索中得到了广泛的使用。通过对时间、经济成本与结论精度等因素的考量,本文运用计算流体动力学数值模拟技术,对所涉及算例模型进行超高层建筑的数值风洞模拟计算。为探究超高层建筑的风压的分布形式,以及不同建筑体型对风荷载大小、作用形式的影响规律。本文参考美国芝加哥威利斯大厦——3×3束筒结构的超高层建筑,设计出了4种不同收进形式的超高层建筑,并通过改变其迎风面风向角,确立了7种不同迎风形态的模型。为保证模拟精度,本文在对上述设计模型模拟前,首先对多组常用湍流模型进行精度筛选。通过其对CAARC高层建筑标准模型的模拟结果,与风洞实验数据的对比,选取出结果拟合度最高的湍流模型进行后续计算。计算结果表明,当来流无湍流时,RNG k-ε模型结果相较于Realizable k-ε模型和SST k-ω模型折线图变化走向与标准模型结果差异较大。来流有湍流时,SST k-ω模型结果与标准实验数据拟合度较高,各测点误差百分比均可保证在10%以内。因此,后续计算模型选取SST k-ω模型。模拟完成后,首先对各模型基底剪力、弯矩值进行了提取。为更加清晰对比正风压的影响比例,引入迎风面投影图形相对形心高度的概念。对折线图结果分析表明:基底顺风向剪力与抗后倾力矩明显成正比,无背风面负压涡流作用情况下,结构基底剪力与迎风面投影形心高度变化规律相同。通过对比基底剪力值与迎风面投影图形相对形心高度的走势变化得出,模型3*与模型4的负压作用结果所占比例明显高于其余模型。因而,选取与二者迎风面相似的模型,结合相应剪力值、风压云图、散点图、流线图等,对比总结不同收进形式对建筑负压值的影响变化。结论表明:迎风面收进层数的减小、背风面收进层数的增加、单一表面面积过大以及收进层上下宽窄突变明显等情况,均会增大负压对结构产生的不利影响。依据上述所得理论,本文对抗风性能最不利结构进行了优化设计与模拟计算。模拟结果表明,根据上述总结理论进行的优化设计,可有效降低风荷载对建筑产生的不利影响,进而论证所得理论成立。综合考虑其余各轴向弯、剪性能,与设计、施工难易程度等因素,本文选取了综合结构性能相对最优的四向对称式收进建筑进行PKPM实体建模,结构形式为钢框架结构。将CFD数值模拟风荷载结果节点化,导入PKPM模型当中,分别使用规范风荷载与CFD数值模拟风荷载进行结构计算。对比分析规范风荷载作用下与湍流风荷载作用下模型内部结构受力特征,以及结构受力情况。探索CFD数值模拟技术在结构设计中的应用,研究结构在数值模拟风荷载作用下的内力和变形的变化规律,对竖向收进式建筑的表面风压分布做出总结。针对建筑抵抗风荷载方面,归纳出结构设计中需加强与优化的位置信息。并对CFD数值风洞模拟技术在建筑设计中应用的可行性加以印证了。