针对结构识别算法应用于实际工程时,结构的转动信息难于准确测量及转角自由度通常容易被忽略的问题,本文研究了使用陀螺仪转角传感器测量动态信号的方法,基于动转角测量技术识别了结构的物理参数和模态柔度。具体研究内容如下:(1)针对结构转动响应信息测量困难这一问题,提出采用商业级的微机电(MEMS)陀螺仪传感器测量角度和角速度响应,对市场上现有的MEMS陀螺仪传感器进行了调研,介绍了HWT901B陀螺仪传感器的基本工作原理。通过数值模拟和试验研究,依据由平动响应信息拟合转动响应的原理,以门式钢框架结构的柱构件为试验对象,验证了MEMS陀螺仪传感器的静态精度和动态精度,为后续的静载试验和模态试验提供支持。(2)对响应信息不完备条件下的结构物理参数识别的时域方法进行理论公式推导。对一座4层框架结构进行算例分析,设置通过广义逆方法重构转角和采用转角真实值两种工况,在已知输入信息条件下,基于最小二乘递推算法进行了结构物理参数识别,验证了理论推导的正确性。同时物理参数识别的结果表明采用广义逆方法重构转角响应时物理参数识别的效果不够理想。然后,通过一个3层2跨的钢框架模型的动力试验验证了采用MEMS陀螺仪传感器直接测量转动响应相比于由广义逆方法重构转动响应对弯剪型结构进行刚度参数时域识别的效果更好。在此基础上,使用最小二乘法进一步对该钢框架进行了损伤识别,准确诊断了损伤范围。(3)基于考虑节点转动的多跨平面框架结构模型和不同模态测试信息,使用灵敏度方法对钢框架模型进行层间抗弯刚度参数识别和损伤识别,结果表明转角振型测试信息的补充,提高了使用灵敏度方法识别的结构物理参数的精度,较好的指示了框架结构的损伤位置。将最小二乘递推算法和灵敏度方法的损伤诊断结果进行比较,结果表明相对而言灵敏度方法损伤识别结果更为准确。(4)将转角信息引入模态柔度中,提出广义的模态柔度概念。根据基于频响函数截距提取模态柔度的方法,通过对钢框架模型进行静载试验和模态试验研究,将结构受静载作用下的位移(转角)与模态柔度计算所得的位移(转角)进行比较,验证了模态柔度算法的准确性。研究结果表明位移模态柔度比转角模态柔度的精度高,主要误差来源于模态阶数参与不足,前三阶位移模态对整体位移模态柔度的贡献大于前三阶转角模态对整体转角模态柔度的贡献。