目前,在世界上大部分国家的建筑结构抗风设计规范中都把风速定义为平稳随机过程。然而大量风速实测资料的分析结果表明,当测点位置的周边环境十分复杂或者台风、飓风等强风经过时,实测风速数据中非平稳样本数量会显著增多。因此,以平稳风速模型为基础的抗风设计必然不符合实际需求。此外,作用于建筑上的风荷载是由风场特性参数所决定,而风场特性受到风速性质的影响较大,所以有必要对非平稳风速模型下的风场特性展开研究。本文利用深圳356m气象梯度观测塔及广州中信广场风效应监测平台记录的台风实测资料,首先基于平稳风速模型分析了沿海地区的大气边界层风剖面与台风湍流特性,依据z/L判断法对大气边界层状态进行判定,研究了位于深圳市周边的气象梯度塔附近的空气动力学参数,根据实测风剖面计算了该区域的地面粗糙度系数,并进一步分析了对数律、指数律和D-H模型的适用高度。其次,对台风条件下不同来流方向的湍流特性展开研究,并得到了台风湍流特性与平均风速、高度之间的关系。评估了Von Karman经验谱对不同风向下脉动风速功率谱的表征效果。然后,基于非平稳风速模型,利用轮次检验法对不同分析时距下实测台风风速中非平稳成分展开了检测,使用小波变换提取出台风风速数据中时变平均风,且通过轮次检验法验证了其准确性,并获得了脉动风速的概率密度分布,揭示了其随机分布特性。分析了非平稳风速模型下不同风向下的台风湍流特性,在此基础上,探讨了非平稳风速模型下台风湍流特性与平均风速、高度之间的关系。最后,评估了非平稳风速模型下不同风向的脉动风速功率谱,并考察了其和Von Karman经验谱拟合效果。本文探讨了平稳与非平稳风速模型假定在理论以及计算公式上的区别,通过平稳风速模型求得常数平均风和非平稳风速模型求得时变平均风,比较了两种模型对实测台风风速变化趋势描述效果的优劣。研究了平稳与非平稳风速模型下脉动风速概率密度分布之间的差别。对比分析了两种风速模型下不同风向的湍流特性。