随着建筑的高度、跨度和柔度的增加,结构的风敏感性不断增强,其抗风性能也面临前所未有的挑战。强风荷载作用在风敏感结构上容易产生较大的风振响应,轻则引起居住者的不舒适,重则造成结构构件的损坏,影响结构使用的安全性。利用大涡模拟方法分析结构的风效应具有建模容易、费用低廉、数据丰富等优势。为了保证结构风效应的大涡模拟计算的准确性和稳定性,需要提供逼真的流场入口湍流,同时采用合理的大涡模拟计算方法。传统的流场入口湍流生成方法难以准确全面地考虑真实湍流的平均风剖面、雷诺应力（或湍流强度）、湍流积分尺度和脉动风速谱等特性,造成结构风荷载大涡模拟结果失真。本文全面地考虑真实湍流的平均风剖面、雷诺应力（或湍流强度）、湍流积分尺度和脉动风速谱等特性,对已经被广泛使用的涡流合成法进行多尺度拓展,提出一种生成大涡模拟入口湍流的多尺度涡流合成方法,并对人工合成的湍流在平板边界层和大气边界层流场中的发展进行系统性分析,进而提出一套基于大涡模拟准确计算结构表面风荷载的系统方案。本文围绕结构风效应大涡模拟分析的多尺度涡流合成方法,主要进行了以下四个方面的研究工作:（1）多尺度涡流合成法理论研究。使用大涡模拟方法准确地计算边界层流场和建筑表面风荷载的前提是提供逼真的湍流入口条件。产生逼真入口湍流的必要条件是人工合成湍流具有一定的湍流相干结构并符合真实湍流的统计特性。为了生成真实度更高的大涡模拟入口湍流,提出了多尺度涡流合成法,考虑湍流积分尺度随高度变化的特性以及不同高度处湍涡的多尺度特性,定义了尺度可变的各向异性湍涡。通过引入尺度和强度约束参数控制合成湍流的脉动风速谱和湍流积分尺度,约束参数的求解通过优化算法求解,目标函数为真实湍流的脉动风速谱和积分尺度。改进了传统涡流合成法的湍涡对流运动模式,使多尺度湍涡以随高度变化的平均风速对流运动,并提出了一种依概率随机补充计算域入口湍涡的方法以保证计算域中多尺度湍涡分布的均匀性。对多尺度涡流合成法进行了统计特性的理论分析,验证该方法的可行性和正确性。（2）考虑多尺度特性的边界层湍流特征保持性研究。对人工合成的湍流在平板边界层和大气边界层流场中的发展进行系统性分析,研究湍流的平均风剖面、湍流强度、湍流积分尺度、脉动风速谱等特性在流场中的保持情况。对于平板边界层大涡模拟的情况,首先利用Lund循环方法产生目标入口湍流,并根据目标入口湍流计算出目标的平均风剖面、雷诺应力、湍流积分尺度和脉动风速谱,然后使用MSSEM方法、SEM方法以及CDRFG方法根据目标湍流特性生成湍流入口条件,最后对各种入口条件下的平板湍流边界层进行大涡模拟计算,并检验湍流统计特性的保持性;对于大气边界层大涡模拟的情况,首先利用风洞试验对缩尺的大气边界层进行模拟,获取风洞模拟的大气边界层的目标湍流特性,然后使用MSSEM方法、SEM方法以及CDRFG方法根据风洞试验获得的目标湍流特性生成湍流入口条件,最后对各种入口条件下的大气边界层流场进行大涡模拟计算,并检验各种湍流统计特性的保持性。（3）基于限定速度场法的结构风荷载大涡模拟研究。在已有的结构风荷载大涡模拟研究成果的基础上,结合结构风荷载大涡模拟的特点,采用合理的流场边界条件,增强大涡模拟计算建筑物钝体绕流时的稳定性,对比分析各种入口湍流条件对结构表面风荷载的影响,提出一套较为准确且系统的大涡模拟方案,并通过风洞试验对该方案进行有效性和准确性的验证。（4）考虑入口湍流多尺度特性的结构风致响应分析。考虑了不同入口湍流条件及多种等级的折减风速,建立了缩尺比例为1:300的CAARC标准高层建筑的有限元模型。对风洞试验和大涡模拟得到的建筑表面风压时程进行转换施加到有限元结构的节点上,利用Ansys有限元分析软件对CAARC标准建筑模型进行结构风致响应分析,对比分析CAARC标准建筑结构的位移和加速度响应,检验和校核多尺度涡流合成法在结构风致响应计算中的准确性和有效性。