随着超高层建筑向高柔、轻质、小阻尼结构体系迅速发展,在强风作用下超高建筑大幅度振动产生的非线性气弹效应已成为其风致响应准确评估和精细化抗风设计的瓶颈。本文通过双向强迫振动装置驱动上部建筑模型模拟高层建筑顺、横风向振动,同时同步测量表面风压和振动位移,从局部和整体研究了振动模型气动弹性力的幅、频域特性,用单自由度强迫振动法分别识别了顺、横风向的气动弹性力系数,和用双向强迫振动法同时识别了八个气动弹性力系数,比较了二者的区别,分析了振幅、振动频率和相位等因素对气动弹性力系数的影响,以及一个方向的振动对其正交方向气动弹性力系数的影响。本文主要内容包括：1、在steckley的单向强迫振动装置基础上,开发并研制了双轴向强迫振动装置,该装置可以驱动模型做两个方向的单自由度简谐强迫振动和两个水平正交方向的耦合强迫振动。内置扫描阀测量模型表面风压,采用激光位移计测量模型振动位移,通过“吹气法”解决了风压数据和位移数据不能同步采样的问题。2、完成了长宽比1:2,1:1和2:1,三类地貌：均匀流场,B类风场和D类风场的强迫振动风洞试验,完成了顺风向、横风向不同振动频率和振幅组合的工况,从幅域和频域两方面分析了单向振动和双向耦合振动对风压系数、风压谱、风压相干性以及对升(阻)力系数、升(阻)力谱和升阻力相干性的影响。在双向强迫振动试验风压修正量和多自由度气弹模型风压修正量比较的基础上,给出强迫振动模型侧面均方根风压系数的气弹效应修正公式。3、通过单自由度强迫振动试验同步测得的风压和位移识别了气动弹性力系数和模态气动阻尼比,模态气动刚度比,与文献的识别结果吻合,并且时域积分法和复气动阻抗法两种方法具有很好的一致性,证明本文强迫振动试验技术、识别方法和相应的识别程序的可靠性。与已有文献相比,重点分析了振幅对横风向气动阻尼比的影响,并得到了包含振幅修正因子的横风向气动阻尼比经验公式。4、将单自由度强迫振动法识别方法推广到二维,针对双向同频率振动情况,提出了名义气动阻尼比的概念,名义气动阻尼包含一个方向振动对其正交方向气动弹性力的影响,所以与实际的气弹效应更相符；对于双向不同频率振动情况,通过引入气动弹性力系数耦合项,用以考虑一个方向振动对其正交方向自激力的影响,并且建立了双向耦合振动体系气弹效应分析方法。通过双向强迫振动风洞试验识别了矩形截面柱体八个气动弹性力系数,其中气动弹性力系数耦合项极小,对于工程应用仅需要考虑横风向气动阻尼力系数,横风向气动刚度力系数和顺风向气动阻尼力系数三项。5、对某实际347m超高层建筑进行双向强迫振动风洞试验,运用气动弹性力系数法和复气动阻抗法识别了该建筑顺、横风向的气动弹性参数,计算并分析了气动弹性参数对结构风致响应和等效风荷载的影响,考虑气弹参数的影响后加速度响应减小10%。6、同时进行了该实际高楼的多自由度气弹模型测振试验,运用随机减量法识别的顺、横风向气动阻尼比,与双向强迫振动气弹参数识别的结果趋势上基本一致,并且结合刚性模型荷载谱,考虑气弹参数修正的响应计算值与气弹模型试验值更接近,从而验证了双向强迫振动法气弹参数识别和气弹响应计算的可靠性。