风荷载是强台风多发地区超高层建筑结构设计的控制性荷载。气动外形优化是降低作用在此类结构上的风荷载及风致响应的常用手段。其主要是通过改变超高层建筑的气动外形提高其抗风性能。气动外形优化措施包括整体策略和局部策略,通常建筑设计方案已经确定的情况下不允许建筑外形进行较大修改,因此局部气动优化策略更容易被设计师所接受。计算机技术及数值算法的进步使得CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟技术的发展愈来愈成熟,已成为结构风工程中除风洞试验以外不可缺少的一种研究方法,在建筑结构抗风设计方面发挥重要作用。本文选用瞬态的数值模拟技术大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）并结合课题组近期提出的改进入口湍流生成方法（Modified Narrow Band Synthesis Random Flow Generation,MNSRFG）对一类大高宽比（9:1）超高层建筑进行局部气动抗风措施（开贯穿洞及角区开槽）研究。本文主要内容和结论如下:（1）首先对本课题组提出的改进MNSRFG方法应用于此次研究的适用性进行验证,给出合适的计算参数。对风工程领域通用的CAARC标准高层建筑模型大涡模拟研究,且以风洞试验结果为参照标准进行比较。结果表明,采用改进的MNSRFG方法计算得到的模型表面风压系数、基底弯矩功率谱密度和风致响应具有更高精度,与试验结果吻合较好,标模侧面的脉动风压系数相对误差由原来的16.3%～26.8%下降到7.2%～14.6%,顺风向和横风向的均方根基底弯矩系数相对误差从7.9%、12.7%分别降至3.2%、3.4%。另外根据不同计算时长的模拟结果,建议对高层建筑结构进行LES研究时,模拟总时长换算到实际采样时间要保持在10min以上,这样既满足规范要求又可获得较为准确的数值结果。（2）然后以高宽比为9:1,原型高度为546m的方形截面超高层建筑为基准,沿高度方向依次设置矩形洞口作为局部气动措施方案,包括封闭模型在内共设计10个开洞工况,采用改进的窄带叠加法（MNSRFG）对其进行LES数值模拟研究。通过比较模型表面风压分布、基底弯矩系数功率谱以及结构风致响应来评价各开洞工况的作用效果。结果表明,在0.69H（H为建筑高度）处进行局部贯穿开洞是最佳的气动优化方案,能够最大程度地削减气动力作用,使得顺风向峰值基底弯矩响应减小10.39GN·m,减小幅度约为22.96%,横风向峰值基底弯矩响应减小68.55GN·m,减小幅度约为31.97%。与全封闭方案相比,采用该气动措施后横风向顶部的脉动位移由1.35m降低至0.92m,加速度由0.402m/s2降低至0.268m/s2,减小幅度均超过30%,由此可见在0.69倍结构高度处开洞具有较好的减振效果。（3）最后,同样以方形截面超高层建筑为基准,考虑在建筑上部、中上部、下部进行角区开敞处理（局部气动措施）,运用相同的数值模拟方法对其展开研究。分析在不同高度设置角区开敞后对基底弯矩系数功率谱、峰值基底弯矩响应、顶部位移以及顶部加速度的影响规律,以评估不同开敞方案的整体气动性能。研究结果表明,在建筑中上部（0.65H）设置角区开敞效果相对较好,可显著降低顺风向和横风向的气动弯矩谱能量,尤其是横风向。与全封闭方案相比,顺风向和横风向的峰值基底弯矩响应分别削减了6.15GN·m、37.82GN·m,减小幅度分别为13.76%、17.97%。对于顶部位移,在中上部开敞后可使顺风向位移（平均部分和脉动部分）降低0.041m,横风向脉动位移降低0.235m,两者减小幅度都超过13%。在改善人体舒适度方面,采用中上部开敞方案可减缓横风向约17.22%的峰值加速度响应,作用效果不容忽视。上述研究结果可为同等量级的超高层建筑抗风优化提供参考依据。