风洞模拟试验和实地观测是结构风工程研究的传统手段,但它们存在周期长、花费高等许多缺陷。计算风工程是结构风工程领域近年来出现的一个新的分支,它是利用计算流体动力学方法在计算机上模拟结构周围风场变化并求解作用于结构的风荷载。相对于其它研究手段来说,计算风工程的优势在于:首先可以节省大量资金,其次可以模拟自然界中真实的风场,还可以方便地获得实验中不便测量的数据。本文首先推导了结构风压分布模拟的控制方程。自然风可以看成是最一般的流体流动,因此推导了流体动力学的基本方程,包括连续方程、动量方程、能量方程、状态方程和内能表达式。指出近地层大气可以近似地看作是牛顿粘性的不可压缩性流体,从而获得了大气风流动的基本控制方程。由于风的湍流特性,直接利用大气风流动的基本控制方程模拟风的流动不能实现,于是引入了湍流的统计平均方法,推导了描述风湍流时均流动的基本方程,包括连续方程和雷诺方程。为了解决风湍流时均流动基本方程的不封闭性,讨论了计算风工程领域一些常用的湍流模型。通过这些湍流模型,组成了完整的结构风压分布数值模拟的控制方程。然后利用推导出的结构风压分布数值模拟的控制方程,模拟了双塔楼高层建筑的表面风压及其周围风场。介绍了大气边界层风的基本特性,讨论了描述这些基本特性的参数以及相关的经验公式。给出了规范中基本风压的概念以及风速与风压的关系,确定了风压模拟中所需的边界层风的基本特性参数值。然后基于定常的采用RNG k-ε湍流模型的结构风压分布数值模拟的控制方程,对方形截面对称双塔楼高层建筑的表面风压及其周围风场进行了模拟。获得了双塔在不同风向下各表面风压分布特征,以及风压合力和体型系数随风向角的变化规律。最后基于定常的采用RNG k-ε湍流模型的结构风压分布数值模拟的控制方程,对中国国家大剧院顶部壳体的表面风压及其周围风场进行了数值模拟。获得了穹顶表面风压分布的基本特征,以及顶部最大负压力和6个气动力分量随风向角的变化规律。