随着现代建筑高度的逐步增加,风荷载已成为其主要控制荷载之一,使得风场特性成为超高层建筑和大跨度结构抗风领域热点研究课题。目前现场实测、风洞试验和数值模拟等手段已被广泛应用于某一地区的风场特性研究,其中最有效的方法是利用该地区现场风观测数据进行分析,并得到合适的模型与参数。已有研究表明台风的风速序列表现出明显的非平稳特性。目前大多数规范都是基于平稳风速模型建立,这与现有研究有差异因此要进行非平稳风场的研究。深入研究城市地区实测台风的非平稳特性,对高层建筑和大跨度建筑抗风理论的完善具有重要意义。对于强/台风等极值风环境来说,时变平均风的提取是构建非平稳风速模型计算风特性参数的重要环节。本文以沙尘暴天气下北京325m气象塔3个高度的风速数据为背景,基于小波变换技术提取了时变平均风,并用轮次检验法检验了脉动风的平稳性。并用非平稳风速模型以不同的分析时距研究了城市地区边界层强风的风场特性。基于温州市郊30m高度处3次实测台风数据用基于遗传算法对VMD（变分模态）参数优化的方法提取了时变均值,并研究了台风作用下城市近地面非平稳的风场特性。基于小波包变换对厦门150m高度处3次实测台风数据提取了时变平均风,并分析了城市超高空的非平稳风场特性。通过对样本的分析发现,沙尘暴天气下的实测风速及台风作用下城市实测风速均表现出较强的非平稳性。基于非平稳风速模型得出湍流特性与平稳模型的湍流特性有明显的差异,对沙尘暴风速样本和台风风速样本进行演变功率谱分析,发现演变功率谱呈现出明显的时域变化特征,传统风速模型难以准确描述实测非平稳强风的风场特性。研究结果为大型土木工程结构的抗风设计提供科学依据和重要资料。