大气边界层风场特性及对建筑结构的作用,是结构风工程研究的基础性问题。风荷载往往是超高层建筑设计的控制性荷载,影响结构安全性和人居舒适性;而准确描述风场特性,是超高层建筑结构抗风研究的重要前提。真实大气边界层风场特性十分复杂,不仅受到千米量级中尺度大气环流的影响,还受到近地面地形和建筑物的干扰作用。本文借助数值模拟、风洞试验和现场实测等研究手段,对大气边界层风场特性及超高层建筑抗风问题展开研究,主要内容分为如下几个方面:（1）典型地貌环境下的边界层风场中尺度WRF模拟和实测对比研究。首先基于次世代气象领域的中尺度WRF模式（Weather Research and Forecasting,WRF）,采用优化的物理参数方案组合设置及加载了四维数据同化模块（Four-Dimensional Data Assimilation,FDDA）,对以深圳气象塔塔址为中心的片区进行高精度的风场模拟。将模拟得到的深圳气象塔塔址区域的风场特性数据如瞬时风速、10分钟平均水平风速风向、平均风速剖面等等,与深圳气象塔两类风速仪实测数据、以及两台激光雷达（三维激光测风雷达和风廓线雷达）测风数据进行比对,结果表明:1)在所研究的时段内,分别以梯度塔超声风速仪实测数据和风廓线激光雷达实测数据为基准,WRF模式模拟得到的塔址处边界层风场10分钟平均水平风速均方根误差最大值分别为2.67m/s和1.56m/s,验证了本研究建立的中尺度模型模拟良态风场的精度和适用性;2)两台激光雷达之间观测数据的比对分析显示,10分钟平均水平风速与风向角的均方根误差最大分别为0.38m/s和12.02°,相关系数分别达到0.98和0.99以上,表明两台激光雷达风场观测数据具有很好一致性与高相关性,所测风场特性和风剖面精度均高于梯度塔风速仪结果,验证了激光雷达测量边界层风场结果的准确性和可靠性;3)超声风速仪拟合的所观测时段内平均风剖面指数为0.38,风廓线雷达实测结果为0.24、且梯度风高度高于规范B类地貌定义的350m,表明气象塔场址处地貌粗糙指数α大于规范定义的B类风场0.15,这说明自然条件下真实大气边界层风场特性比规范定义的理论风场模型更复杂,在结构抗风研究中需要更加关注风场本身;（2）综合运用WRF数值模拟、激光雷达实测与风洞试验进行超高层建筑的抗风设计研究。选取佛山某超高层建筑（350m）为研究对象,首先对该建筑所在场地的大气边界层风场进行WRF中尺度模拟与激光雷达现场实测研究,然后利用刚性模型测压风洞试验,分析该超高层建筑的风荷载与风致响应。研究结果表明:1)基于所建立的WRF中尺度模式,能较好重现所研究时段内项目位置处的实际大气边界层风场特性;2)激光雷达实测数据拟合风剖面显示,该时段项目位置处所测风向的平均风速剖面指数α大于依据规范判定的C类地貌剖面指数,且超过规范D类指数取值0.30;3)根据实测结果对项目场地进行局部D类风场修正后,在对应来流风向下,计算得到的基底风荷载与人居顶层峰值加速度相对按照规范中C类地貌结果,均有不同程度的降低。因此结合激光雷达实测结果可以推断,本项目依据规范定义的C类风场取值计算分析得到的设计风荷载是偏于安全的。