随着在实际工程中轻质高强材料的应用及建设高度的不断增加,高层建筑呈现出频率低和阻尼小的特点,对风荷载较为敏感。高层建筑风致振动会引起安全性、舒适性等问题,因此合理评估其风致振动是关键的科学和工程问题之一。考虑到准确描述作用于高层建筑的风荷载是合理评估其风致响应的基础,首先,本文对由来流湍流、特征湍流引起的高层建筑气动风荷载进行了研究;其次,高层建筑横风向风致响应问题较顺风向、扭转向突出,在建筑横风向运动存在气弹效应时,仅考虑气动风荷载将会使结构横风向响应被严重低估,因此本文对由于结构自身运动诱发的自激风荷载亦进行了研究。在实际高层建筑中,方形截面的应用最为普遍,有关方形截面高层建筑风荷载的研究亦较为丰富。但是,既有研究多关注于气动荷载本身却忽略了其与来流风速的定量关系;另外,既有研究多重视风场、建筑高度等参数变化对气动荷载的影响规律,而相对忽视了更为基础的气动风压和风荷载的时、频特征和作用机理分析。基于上述原因,首先,本文基于刚性模型测压风洞试验测得了方形截面高层建筑所受的气动风压和风力,并在时、频域对其特性进行分析,同时定量地考察了其与来流风速的时、频关系。随后,为了明晰高层建筑表面风压场的时-空相关结构,对风压场进行了时、频域的本征正交分解、重构与预测。对于自激风荷载,既有研究多关注于高宽比6～12的高层建筑横风向响应和表征自激风荷载的气动阻尼特性,然而值得注意的是,实际高层建筑中存在高宽比远大于12的情况,因此存在试验研究滞后于工程实践的问题;另外,考虑到实际高层建筑的选址,风场对横风向响应和自激风荷载的影响亦需明确。基于上述原因,本文进一步开展了方形截面高层建筑气弹模型的自由振动风洞试验,根据所测得的位移响应概率密度函数对气动阻尼进行识别,并讨论了高宽比和风场对响应和气动阻尼的影响。主要研究内容如下:（1）对处于城市地貌的方形截面高层建筑进行刚性模型测压风洞试验,同步测得了其表面风压和来流风速,在时、频域内定性、定量地明晰了风速-风压准定常关系和风速-风压/力气动导纳;全面系统地分析了建筑各面风压时、频特性、概率分布、空间分布和空间相干性;阐明了迎-背风面阻力相干性并讨论了顺风向阻力与准定常阻力的区别与联系,明确了两侧风面升力相干性并分析了二者向横风向升力叠加过程中的荷载时、频信息演变;明确了基底力矩时、频特性、（非）高斯特性及互相关特性随风向角的变化规律。（2）在基于所测得方形截面高层建筑表面风压场的基础上,采用时域和频域本征正交分解（Covariance Proper Orthogonal Decomposition,POD和Spectral Proper Orthogonal Decomposition,SPOD）方法研究了风压场分解和重构并进行预测。通过POD分解建立了各主导特征模态与主要物理现象的确定性联系,明确了在POD重构风压/力时,需以低阶主坐标重构时程的均方值占原始时程均方值的比重提炼出参与重构的主导模态,以POD预测典型测点风压时需要包含多阶特征模态;而通过考虑时-空相干性的SPOD方法可知,一阶主导特征谱模态包含了所有诱导气动压力的频域作用特征,明晰了在SPOD重构和预测风压时仅需一阶主导模态的参与,因此较仅考虑空间相关性的POD更为合理、准确。（3）通过开展城郊和城市地貌下不同高宽比的方形截面高层建筑气弹模型风洞试验,分析和讨论了不同风速和结构阻尼比下高层结构横风向位移响应时程、概率密度函数、均方根、峰度等统计量,分析结果表明,受上述因素影响,高层建筑结构横风向振动会出现服从高斯分布的随机抖振、服从硬化非高斯的似谐波共振和抖-谐混合振动;研究了高宽比分别为12、16和20的高层建筑横风向风振特征和统计量随高宽比的变化规律,结果表明结构横风向响应幅值随高宽比的增加而显著增大;分析了上述两类风场对方形截面高层建筑横风向响应特征和统计量的影响,结果表明当结构高宽比较小时（如12）湍流度的增加将抑制横风向气弹效应;而当结构高宽比较大时（如20）,湍流度的增加并未抑制横风向振动,即湍流度较大的情况下横风向气弹效应依然存在。（4）采用广义范德波尔振子气动阻尼模型描述高层建筑横风向自激力,应用基于等效非线性方程技术推导得到的结构位移响应概率密度函数解析解识别气动阻尼,并通过横风向风振的蒙特卡洛模拟验证了上述识别方法的准确性;采用上述方法对基于气弹模型风洞试验的方形截面高层建筑位移响应进行气动阻尼识别,得到不同风速下具有振幅依存性的非线性阻尼,并进一步讨论了高宽比和风场对方形截面高层建筑横风向气动阻尼的影响,结果表明同一风场下的结构横风向负气动阻尼随高宽比的增加而增加,同一建筑下结构横风向负气动阻尼在高宽比较大时（如20）基本不随湍流度的增加而发生显著变化。