高层建筑环境中的风能资源远比近地面丰富,高空风能是未来最有前途的可再生能源,高层建筑开洞后洞口形成的狭缝效应能增大来流风速,因此在高层建筑立面洞口进行风力发电形成风力发电与建筑一体化的模式是一种有效可行的途径。为保证风力发电与建筑一体化建筑结构的各项功能在服务期限内正常运转,需要系统研究开洞高层建筑的风荷载特性和聚能效果。本文采用风洞试验和数值模拟相结合的方法研究了开洞高层建筑的风压特性、流场特性和风能分布规律。对2%、4%、6%、8%、10%之间不同开洞率的刚性模型在C类风场中开展了同步测压试验,研究了开洞后建筑模型表面的风压系数分布特性、5H/6高度附近的风压功率谱特性及表面风压的相干性等。结果表明:开洞能有效减小建筑表面的整体风压系数,但在模型背风面洞口附近风压系数会有所增加,随着开洞率的增大,洞口内负压增大;开洞对迎风面脉动能量没有改变,但能削弱侧面旋涡脱落的程度,当气流受到建筑物的阻挡时,一部分气流从建筑顶部下行流动,一部分气流从侧面绕流,一部分气流从底部上行,除四个方向形成的上下左右四个涡旋气流扰动外加上从洞口流出的气流影响导致低频及高频段均有较大能量。开洞对迎风面上两点间脉动风压水平衰减系数值影响不大;侧面上两点间脉动风压水平衰减系数受洞口影响有所降低,但效果也不明显;背风面测点水平衰减系数随着开洞率的增大有明显减小的趋势;开洞后对建筑上两点间竖直向衰减系数影响不大。基于B、C、D三类风场下对七组不同开洞率、六组不同开洞形式、五组不同厚宽比的开洞高层建筑模型的测速试验结果,研究了开洞建筑洞口风速比随不同风场、开洞率、开洞位置、风向角、模型厚宽比的变化规律。结果表明:4%开洞率、5H/6高度处方形开洞洞内风速放大效应能最佳;当洞口轴向与来流之间夹角小于30°时风速比能达到最大值,但夹角大于30°后,风速比迅速减小;基于试验结果提出了风速比随开洞率和开洞位置变化的计算公式。将数值模拟结果和风洞试验结果进行了对比,验证了数值模拟方法良好的适应性和可信性。利用数值模拟方法系统研究了开洞率、开洞位置与开洞形式对开洞超高层建筑流场影响的规律。验证了开洞能有效放大洞口内风速且能有效聚集风能,提出了风机最优的风机叶片面积为51%左右及最佳安装位置在洞口深度1.5/7左右。并基于数值模拟结果提出了出C类地貌下风速比、风能比随开洞率和开洞位置变化的计算公式,以及B、D类地貌与C类地貌的风能比、风速比之比的计算公式。本文提出的计算公式可以计算出B、C、D类地貌、不同开洞率及不同开洞高度下的风速比和风能比或风速和风能,为开洞高层建筑应用风力发电提供依据。最后对全文简要归纳,并对开洞超高层建筑进行风力发电的应用提出进一步研究展望。