现行的结构抗风设计研究中大都是将风速假定为平稳随机过程。通过实测得到的风速数据中成分较为复杂，部分的风速数据为非平稳随机过程，特别是在地形复杂的场地以及台风、飓风等恶劣气候下，风的非平稳性表现的更加明显。由于现行的风工程中没有考虑到非平稳风的影响，所以在抗风设计中会有一定的偏差。本文的主要目的是对风速的非平稳性进行分析，并且提出小波变换估计风速功率谱的方法。本文分析重庆某山区实测风速数据样本，得到脉动风的非平稳特性。通过研究实测山区复杂地形下脉动风的非平稳特性，提出风速非平稳模型的研究方法。并且，利用小波变换得到了非平稳模型下的风速功率谱估计的方法。本文基于进化谱理论，用谐波叠加法模拟生成平稳脉动风速时程，然后选用调制函数进行非平稳脉动风的数值模拟。为了验证本文所模拟的非平稳风速时程的准确度，本文采用了短时傅里叶变换对风速谱进了估计，并且与理论值对比。为了得到提取趋势项时的最优小波基函数，本文选取不同的调制函数模拟生成非平稳脉动风速，使用sym小波簇，db小波簇，coif小波簇基函数，进行离散正交小波逆变换来提取非平稳脉动风趋势项，并且对比各小波提取的精度，得到了提取趋势项的最优小波基函数。对实测的风速数据进行数据质量控制，剔除坏点，并对该数据进行非平稳性检验，将非平稳样本去掉趋势项后再进行非平稳检验，从而得到了实测山区复杂地形脉动非平稳特性。本文推导出小波变换系数与传统功率谱概念之间的转化关系，并且使用小波变换的方法估计模拟的非平稳脉动风速功率谱。将计算得到的功率谱与理论值进行对比，验证了小波变换估计时变功率谱的准确性。然后，利用小波变换法对实测的非平稳风速数据进行脉动风功率谱估计，本文还提出了基于小波变换的非平稳脉动风功率谱的分析方法。