本文以国内部分既有铁路站房及雨棚金属屋面系统为研究对象,重点研究了金属屋面系统在风吸力作用下的静力性能和疲劳性能。通过建立合理的直立锁边金属屋面系统和传统搭接式金属屋面系统的有限元简化模型,模拟两种形式的金属屋面在风吸力作用下的力学行为,分别对其静力性能和疲劳性能进行有限元仿真分析,并与国内外相关试验对比分析得到比较可靠的结论。通过本项目的研究,为既有铁路站房及雨棚金属屋面系统的安全控制与养护维修提供一定的科学依据。为了研究金属屋面系统在风吸力作用下的静力性能和疲劳性能,本文主要开展了以下几个方面的工作：

　　(1)详细考察了国内部分既有铁路站房及雨棚金属屋面系统的屋面结构概况及其使用现状,对现有金属屋面系统的结构概况及其病害类型进行归类总结分析,为进一步深入探讨金属屋面系统的力学性能奠定基础；

　　(2)研究金属屋面系统(包括屋面板、T型支座、檩条、主梁)的内力传递方式,利用ANSYS有限元软件建立了直立锁边金属屋面系统和传统搭接式金属屋面系统的简化模型,分别对两种形式的金属屋面在风吸力作用下的静力性能和破坏模式进行分析,并与相关试验结果进行对比分析；参考欧洲规范对本文金属屋面模型进行设计规范验证,将有限元计算结果与规范计算结果进行对比分析。

　　(3)通过建立基于断裂力学的随机疲劳损伤模型,结合疲劳裂纹扩展理论分析研究了金属屋面的风致疲劳问题；基于疲劳累积损伤理论利用ANSYS有限元软件在静力分析的基础上分析了两种金属屋面系统在风荷载作用下的疲劳性能。

　　(4)针对金属屋面系统的破坏类型,分别从提高金属屋面自身抗风强度和降低金属屋面承受的风压强度两方面提出了增强金属屋面系统抗风性能的具体措施；并从加强金属屋面板与固定支座连接强度的角度出发,设计了一种提高金属屋面系统抗风性能的“简易加强夹”装置,并通过有限元数值模拟对其进行分析验证。本课题的创新之处主要体现在：(1)通过有限元数值模拟分析方法,对金属屋面系统在风吸力作用下的静力性能及其破坏模式进行研究,并同设计规范验证结果对比；(2)在有限元静力分析的基础上,’对金属屋面系统在风荷载作用下的疲劳性能进行模拟分析；(3)提出了一种提高金属屋面系统抗风性能的“简易加强夹”装置。