超高层建筑在开展结构设计时其首要问题是合理地确定结构风荷载和风致响应。数值模拟一般基于含有经验成分的湍流模型,因此结果并不完全可靠。风洞试验是目前的主要研究方式,但是由于不能满足全部相似准则及边界效应也会导致其结果与真实情况有一定差距。现场实测是最直接也最可靠的方式,目前已经可以测量到高精度的结构加速度及位移响应。但受限于仪器精度、技术手段及复杂的流场环境,还无法直接获得可靠的实测风荷载数据。本文首先提出了一种能够由风荷载同步求得三种响应的新算法,相比于传统结构动力学方法提高了计算效率,并应用于济南中弘广场风洞试验的数据处理。然后提出了时域范围内改进的连续型卡尔曼滤波(CKF)及离散型卡尔曼滤波(DKF)的风荷载反向估计方法,并通过济南中弘广场风洞试验数据作为输入响应得出了良好的风荷载及响应结果。对于两类反向估计风荷载及风致响应方法,只要根据优化测点层布置方案获取其中6层的某一种响应就能准确的估计出研究对象结构的风荷载和未知风致响应,不论是整体基底还是任意层的结果都有足够的精度。结构模态参数误差对于本次研究的风荷载反向估计方法的准确性影响并不大,在一定的范围内仍然可以保持其高精度的特点;研究了不同风向角下顺、横风向时的情况,得出了两类反向估计风荷载方法都能得出准确结果且横风向时能获得更加精确的结论;探讨了初值对于两种反向估计算法的影响,研究表明初值只对开始有限时间范围内有一定的影响,随着时间增长会很快收敛接近准确值,对于整体影响不大。同时从理论方面说明了两类算法均具有良好的稳定性。通过L曲线理论方法获得了最佳噪声协方差,进而求得对应的卡尔曼滤波增益。经检验说明两类算法均具有一定的抗噪性,且输入加速度响应时抗噪性能更优秀,连续型抗噪声能量略强于离散型;在一定噪声影响下也能满足工程精度需求。本文利用风洞试验数据从多个角度验证了提出的两类反向估计方法的准确性及可靠性。为揭示结构风荷载作用机理及风振响应特征规律提供新的研究手段。研究成果可进一步应用于超高层建筑现场实测响应的风荷载估计。