随着国内经济水平的提高,科学技术的发展以及对物质条件的需求,出现了越来越多的高、大、细、长的柔性结构。风荷载对结构的作用效应愈加明显,在设计荷载中起到了决定性的作用,对工程结构的安全、稳定提出了更高的要求和挑战。结构风工程的研究自然受到越来越多的关注和重视。分形理论是非线性科学中最重要的部分之一,是目前自然科学研究的一个热门学科,因其可以定性或定量分析不规则的几何体和复杂现象,为揭示复杂系统动力学提供帮助,故已被广泛运用到诸多学科。但关于分形理论在风工程中运用的文献报道尚不多见,本文在已有的研究基础上开展,深入研究风场和建筑表面风压的分形特性。现场实测、风洞试验和数值模拟是风工程领域最常用的3种研究方法,3种方法各有优缺点。以上3种方法在本文均有所运用,其中由于风洞试验具有条件可控、能够重复试验、测试精度高等特点,使用较多,是本文数据的主要来源。首先,通过风洞试验模拟B、C、D类三类地面粗糙度的风场,获得了风场中不同高度的风速时程样本,分析了不同风场中的风速盒维数的区别,并采用Jonckheere-Terpstra检验进行检验;分析了风速湍流度、风速功率谱与风速盒维数的变化关系,发现风速盒维数变化受到风场类别的影响,与风速湍流度、风速功率谱的能量分布有关。其次,通过实测获得A类粗糙度风场中的风速样本,运用引入FFT技术的谐波叠加法基于3种功率谱模拟了不同湍流度下的风速时程,分别对比分析了模拟风速与实测风速的、风洞实验风速的盒维数。分析表明:模拟得到的风速盒维数与实测的有较明显的差别;模拟得到的风速,随湍流度的增大,其风速盒维数没有明显的变化,这与风洞试验的风速盒维数随湍流度变化规律不一致。最后,通过风洞试验模拟地面粗糙度为A、B、C类的风场,获得低矮房屋墙面测点的风压时程,运用分形理论,研究分析了风压变异系数、风压系数功率谱与风压盒维数的关系。分析表明:风压的盒维数受到风场类别的影响,也与测点的位置有关。更进一步的分析指出,风压变异系数的变化和风压系数功率谱的变化都会引起风压盒维数的变化。