我国雪致工程灾害分布广泛、发生频繁、影响巨大,凸显灾害防控工作的重要性与紧迫性。其中,雪致建筑损坏、倒塌事故逐年增加,建筑结构抗雪形势严峻。而事故发生的主要原因之一是,对复杂环境因素影响下屋面积雪演变的全过程认知不明,尤以风-雪-热因素联合为主导。现阶段,屋面积雪全过程演变的研究多面向风雪耦合作用开展,对风-雪-热联合作用的讨论却寥寥无几。其中,为明确所讨论的风雪环境,学者们及工程从业人员多参考相关规范或行业标准,但其中气象类数据的确定往往源于独立的测量统计,无法讨论积雪演变中势必存在的耦合气象环境。就风雪耦合作用研究方法而言,方法的选择在大类上也具有同一性。现有的风雪联合试验多依赖于在传统风洞中使用雪替代颗粒进行“预铺”试验,而开展的数值模拟主要是基于欧拉-欧拉（E-E）框架下模拟方法的改进与开发。但是,上述两方法对风-雪-热联合作用的研究,应用上均存在一定的局限性,亟待提出考虑要素全面、技术手段先进的新研究方法。本文将开展气象因子联合分析作为认知屋面积雪演变规律的前提,提出了可考虑降雪、吹雪事件全过程的试验相似准则与CFD-DEM风雪耦合模拟方法。基于有限元热分析提出了屋面融雪模型,并将其与风雪耦合模拟相联立,由此建立屋面积雪演变风热联合模拟全过程分析。主要研究内容如下:（1）利用近50年中国北方地区地面气象台站观测资料,按降雪、吹雪与融雪的发展顺序,选取对积雪演变有显著影响的风-雪-热要素,开展了气象因子联合统计、显著性检验以及特征聚类工作。以“特征沉降”、“风致雪漂”与“冻融循环”等对屋面积雪分布不利的气象过程为统计对象,获取了相应气象因子的空间分布与时间演变规律。随后,基于特征同一化的原则,参照特征聚类分析结果,绘制了可指导建筑工程设计参考的降雪、积融雪气象特征图,并统计出自然界三类典型的积雪演变模式及其区划。（2）讨论了既往风雪联合试验相似准则对降雪、吹雪事件还原的局限性,推导引入了一套可考虑降雪沉积与雪漂全过程的新准则。可从试验颗粒选择、风速与降雪强度确定、颗粒运动与输运方面指导试验的开展。在瑞士WSL/SLF气象风洞内,参照若干立方体降雪、吹雪原型实测,对全过程准则的精确性、先进性进行了充分验证。随后,对高低屋顶建筑屋面积雪分布开展了试验研究,讨论了屋顶风雪环境的发展与降雪沉积模式,由此验证了全过程准则在建筑领域复杂流场环境下的适用性。（3）基于欧拉-拉格朗日（E-L）框架,视雪为离散单颗粒,联合计算流体力学（CFD）与离散单元法（DEM）,提出了可考虑颗粒碰撞、粘结的CFD-DEM风雪耦合作用模拟方法,可实现对雪颗粒真实物理运动的解析。基于雪颗粒自身物性、行为力学模型参数的实验标定,对流场中雪颗粒运动进行了原型再现,由此校核了模拟方法及相关标定参数的准确性。随后,利用CFD-DEM模拟方法对降雪、吹雪过程中高低屋顶建筑屋面风雪耦合作用开展分析。通过改变DEM颗粒相关输入参数,讨论屋面材料、雪颗粒含水量对屋面积雪分布规律的影响。（4）通过开展采暖建筑屋面融雪实测,讨论了热因素对屋面积雪物性、雪荷载的直接影响。为考虑实测中雪介质传热过程表现出的温度相关性,建立以雪温为判据的介质传热本构,并将其引入有限元热分析融雪模型的建立。过程中,利用有限元“生死单元”技术,实现对融雪模拟的“可视化”。随后,在CFD-DEM风雪耦合模拟中补充考虑能量交换过程,并联合上述屋面融雪模型,建立可考虑风热联合影响的屋面积雪演变全过程分析方法,实现了对屋面平均雪深以及雪温变化的长周期模拟,并将其用作对屋面雪荷载热力系数、积雪演变特征预测的讨论。