雷暴冲击风是雷暴天气中从风场核心区向四周辐散形成近地强风的下沉气流,这种短时间产生的瞬态强风会引起极高的近地面风速,从而对结构产生强烈的破坏作用。大跨屋盖结构对风荷载比较敏感,且大部分大跨度结构的屋盖都处于雷暴冲击风破坏作用的高度范围内,而现阶段我国规范对于雷暴等极端天气产生的强风荷载并未给出相关取值规定,并且国内外关于雷暴冲击风对大跨屋盖的风致响应研究相对较少。为此,本文采用理论公式对雷暴冲击风风速进行数值模拟,对大跨桁架屋盖结构在雷暴风作用下的风振响应和减振响应进行详细地分析,主要内容包括:(1)基于混合随机过程理论,采用Wood竖直风剖面方程与Holmes经验模型模拟平均风,通过在随机过程中加入时变平均风从而调制得到非平稳的脉动风。采用不同的随机过程的模拟方法,对作用于两个结构上的雷暴冲击风风速进行模拟,兼顾精度和效率,最终采用自回归AR模型来模拟风速中的随机过程。采用功率谱估计理论来评价风速模拟结果是否合理,通过三种功率谱估计法的对比,结果表明最大熵值法的误差较小。(2)针对复杂的大跨屋盖结构,研究了结构参数和风参数对两种简化力学模型风振响应的影响。对简支梁式结构的风振响应进行参数化分析,结果表明结构刚度、跨度、最大风速半径及风暴移动速度对结构的风振响应影响较大。对拱梁式结构的风振响应进行参数化分析,结果表明刚度、矢跨比、最大风速半径及风暴移动速度对拱梁的风振响应影响较大。采用基于包络概念的整体风振系数计算方法,分别研究了不同参数下的整体位移风振系数和整体荷载风振系数,结果表明采用结构整体位移风振系数对简支梁进行雷暴风等效静风荷载分析具有更高的精度,对拱梁进行雷暴风等效静风荷载分析的结果与时程分析结果相比偏小。(3)针对两种平面桁架结构,通过ANSYS有限元软件对其进行几何非线性和材料非线性时程分析。结果表明桁架靠近迎风面支座处的四根腹杆发生屈服,拱桁架靠近迎风面支座处两根斜腹杆发生屈服,导致结构在风振后产生不可忽略的残余变形,对结构使用的安全造成威胁。(4)针对平面桁架在雷暴风作用下产生不可恢复的残余变形这一现状,通过将受力较大的杆件替换为自定心耗能杆件进行减振分析,研究结果表明桁架结构节点峰值残余变形减小48.07%,拱桁架结构节点竖向峰值残余变形减小84.57%,水平向峰值残余变形减小86.85%,可见残余变形明显减小,达到减振的效果。并研究自定心杆件启动力、启动位移、强度比三个参数对结构变形响应的影响。结果表明随着自定心杆件启动力的增大,结构峰值位移减小,当启动力过大时,结构的峰值残余位移随着与自定心杆件相邻杆的相继屈服会有所增大;随着启动位移的增大,峰值位移和残余位移均有所增大;随着强度比的增大,自定心杆件耗能能力增大,自复位能力削弱。(5)针对实际工程中一榀张弦桁架,对其进行雷暴风作用下风振响应分析。由于张弦桁架较大的受风面积致使结构受到较大风压,最终导致结构产生明显塑性变形,竖向峰值残余位移为0.83m,水平向峰值残余位移为0.26m,不利于继续使用。增加四根自定心耗能支撑后进行减振分析,研究结果表明竖向峰值残余位移仅为0.26m,减小了 68.16%,水平向峰值残余位移为0.089m,减小65.77%,自定心撑杆的使用明显减小了张弦桁架的残余变形,提高了结构的安全性。