过去数十载，伴随着社会经济和科学技术的快速发展和进步，越来越多的摩天大楼在全世界范围内陆续建成。与传统的建筑相比，新一代摩天大楼的设计通常更柔、更纤细，这对它们在环境激励和极端事件作用下的适用性和安全性提出了新的挑战。而所有这些挑战进一步地激励和促使从业者通过全尺度的现场实测来更好地了解高层建筑的结构行为。在此背景下，总高度为600米的深圳平安金融中心(PAFC)，成为评估摩天大楼结构性能的一个理想的全尺度测试基准平台。基于模块化原则设计的一套总计553个传感器的结构健康监测(SHM)集成系统安装在PAFC中，实现自施工之初至结构运营阶段的结构性能评估和外部荷载激励监测。特别地，基于结构健康监测系统的强台风下结构动力响应的实测和研究，是超高层建筑受到越来越多关注的关键科学与技术问题。本论文围绕该关键问题，主要研究内容如下：
　　(1)设计建设了一套高度集成的PAFC-SHM系统。集成了施工阶段和使用阶段的平安金融中心结构健康监测系统，实现了从施工之初到正常运营阶段的结构性能观测。SHM系统的模块化设计保证了各子系统的高效独立性。基于此套监测系统，对施工过程中结构竖向变形进行现场实测，数据分析结果阐明了“标高预留”的设计策略弥补超高层建筑竖向变形的作用和机理。另外，分析结果表明，在超高层建筑的竖向变形数值分析中，应充分考虑混凝土的收缩徐变和施工顺序等时间依存效应，在不考虑这些影响的情况下，结构竖向变形将被明显低估约40%~50%。混凝土结构弹性变形在施工阶段起主导作用，但进入使用阶段后，收缩徐变引起的结构竖向变形将长期保持适度增长，并最终超过弹性变形。并且，在结构进入使用阶段的第五个年限后，结构竖向变形基本完成。
　　(2)深圳气象塔的风场实测分析结果表明，各个方向的脉动风10分钟单元的总体均值的概率分布均基本服从标准正态分布(~N(0,1))。脉动风速谱分析结果说明可以利用von-Karman谱模型的谱估计方法来确定脉动风的湍流积分尺度。另外，基于实测阵风特性分析结果，阐明了不同阵风时长的阵风因子分布经验公式的适用范围，建立了三维脉动分量的阵风因子(GF)与湍流强度(I)之间的线性关系。比较不同风向角和风速大小的风剖面分布规律，发现垂直风廓线在来流方向为丘陵地带或风速较低的情况下往往表现出一些“扭结”，这归因于热不稳定状态的影响。总体而言，风剖经验模型能够为实测风速剖面提供合理的预测。台风边界层范围内的风结构观测和分析结果表明，在台风风眼壁区域的平均风速垂直风剖面存在低空急流现象(low-level jet)，这在大气边界层经典风廓线模型中并未体现。台风边界层高度沿径向向外逐渐增加，然后逐渐趋于稳定。地形地貌对台风结构影响明显，在多山地区的来流风低空急流的高度显著大于相对开阔平坦地区的低空急流高度。
　　(3)PAFC外表面风致压力的观测表明，旋涡脱落在结构两侧交替出现，计算得到的斯脱罗哈数约为0.12，这与其缩尺模型的风洞试验结果和类似的方形棱柱体的常用建议值保持一致。结构表面负风压的概率分布具有明显的非高斯性，且随着风压幅值的增大，非高斯性愈发明显。此外，基于观测结果阐明了实测得到的平均风压系数与《中国建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的建议值吻合程度。台风作用期间结构应力的显著变化归因于来流风荷载和环境温度的同时作用。一阶弯曲模态是结构应变响应中的主要模态成分。由应变谱分析结果推测，当梯度风速超过一定范围时(台风妮妲计算临界梯度风速为81m/s)，类似于PAFC的超高层建筑将出现涡激共振。
　　(4)结构动力响应实测数据谱分析结果表明，结构加速度响应以第一阶弯曲模态为主，第一阶扭转模态响应一般比第一阶弯曲模态响应低数倍至一个数量级。结构固有频率随响应幅度的增大而减小，而阻尼比随响应幅度呈现波动。基于多个台风的实测加速度信号识别结果表明，0.5%-1.2%可以作为基本弯曲和扭转模态的阻尼比建议值来进行类似于PAFC的超高层建筑的抗风设计。另外，强台风作用下的PAFC加速度响应严格位于ISO-1984规定的限值范围内，表明类似于PAFC的摩天大楼在台风期间的结构舒适度满足国际标准的要求。基于理论解析模型和现场实测数据对阻尼器系统(TMD)振动控制性能进行比较分析。理论结果表明，在考虑1年、10年重现期台风作用下，阻尼器系统对结构一阶弯曲振动有良好的控制衰减效果，峰值加速度衰减程度为10%~40%。强台风下实测结果表明，当结构响应超过触发水平时，TMD系统能够及时且有效地抑制超高层建筑的风致振动。在台风山竹过境期间，结构峰值加速度衰减程度接近50%。