对结构极值风荷载的概率估计一直是结构风工程领域的热点研究问题之一。根据所需的样本数量，目前的极值估计方法可分为两类：一类是基于经典极值理论的估计方法；一类是针对较小容量样本的估计方法。第一类方法是根据经典极值理论对大量样本进行统计分析，建立较为精确的极值风荷载概率模型，获得具有确定保证率的极值估计；此类方法较为成熟，但由于所需样本数量巨大，往往难以在实际工程中应用。第二类方法需要首先采用一定的措施，如对样本母体概率分布予以假定或从少量样本中提取尽量多的独立峰值等，以解决样本数量较少的问题，但尽管如此，其估计精度仍会随着估计方法以及样本性质的不同而有所差异。从工程角度来看，对小容量样本极值估计方法进行研究更具有实用价值。本文在对现有极值估计方法进行归纳总结的基础上，结合典型屋盖结构的重复采样风洞试验，对各种基于小容量样本的极值估计方法进行了比较分析，提出了基于风压脉冲的极值估计方法，解决了屋盖风荷载非高斯特性明显区域的极值估计问题。主要工作包括以下几个方面：1、基于经典极值理论并结合大规模重复采样风洞实验，建立典型屋盖结构的极值风荷载精确概率模型对球面屋盖和平面屋盖缩尺模型进行大规模的重复采样风洞实验，获得1000余次的屋盖表面风压时程样本；在此基础上利用经典极值理论建立了屋盖极值风压的概率模型。该模型不仅揭示了屋盖表面极值风压的概率分布特性，而且可以作为后续研究中评价小容量样本极值估计方法准确性的标准。2、基于样本母体分布假定的极值估计方法比较研究基于上述精确概率模型和重复采样风洞实验数据，系统考察了三种基于样本母体分布假定的极值估计方法，峰值因子法、改进Hermite模型法和Sadek-Simiu法，对这些方法估计结果的稳定性和准确性进行了评价。研究表明：峰值因子法的估计结果离散性较小，但数值多数偏低；改进Hermite模型法估计结果的离散性较大，且数值多数偏高；Sadek-Simiu法的离散性介于二者之间，且估计结果与精确值较为接近。3、基于样本独立峰值的极值估计方法比较研究系统考察了三种基于样本独立峰值的极值估计方法，“独立风暴”法、越界峰值法和r-LOS法，对其极值估计精度及稳定性进行了比较分析。研究表明：“独立风暴”法的极值估计结果离散性比越界峰值法和r-LOS法小；但是，在偏度系数和峰度系数变化较大的区域，“独立风暴”法极值估计结果的准确性较越界峰值法和r-LOS法差。4、提出基于“风压脉冲”的极值估计方法针对现有的峰值提取方法存在相邻峰值的时间间距取值过大的问题，提出基于“风压脉冲”的独立峰值提取方法。利用该方法改进了越界峰值法、r-LOS法和“独立风暴”法，结合典型屋盖的重复采样风洞实验数据对改进方法的有效性进行验证，研究表明，改进方法极值估计结果离散性减小、总体的极值估计效果更好。针对“独立风暴”法极值概率模型存在的问题，改进了极值概率模型，结合本文的峰值提取方法，提出了一种针对小容量样本的极值估计方法—改进“独立风暴”法，并与其他方法的极值估计结果进行比较，结果表明本文方法的极值估计效果改善明显。