应县木塔历经千年风雨沧桑,持久的环境侵蚀、材料老化、地震及强风自然灾害以及人为破坏使得应县木塔存在着不同程度的劣化形式,对其静、动力性能的维持以及安全极限造成非常严重的影响。对其动力性能的监测,既可以包络应县木塔的静力性能,也可以作为抗震及抗风性能评估的基础,是解决应县木塔性能保持及安全极限评估的一种有效手段。通过现场环境振动测试获得了多模态耦合及环境效应的结构动力特性,在不同季节测试,对比分析了其动力特性的变化,进行了模态参与系数分析,并对其竖向及层平面多维度的刚度分布进行了有效识别,研究结果可对未来持续监测评估应县木塔的力学性能提供坚实基础,本文主要内容概括如下:(1)通过查阅文献,归纳了应县木塔各方面力学性能的研究现状、古塔和其他楼阁式古建的动力特性研究现状,揭示了目前关于应县木塔研究中存在的不足,明确了本文需要进行的动力测试方面的工作。(2)首先,针对应县木塔模态混叠、阻尼比识别精度低的难题,本文介绍了一种基于变分模态分解的希尔伯特变换,并利用数值模拟对其可行性进行了验证,提高了频率和阻尼比的识别精度。(3)其次,针对应县木塔多模态耦合难解耦、难辨识且存在由于环境变化引起的动力特性改变问题,选取木塔相互垂直的两榀柱架,设置了80个测点,进行了冬夏两季现场测试,获得了结构的动力特性,对比分析了不同季节下结构动力特性。(4)然后,基于应县木塔模态识别结果,介绍了应县木塔基于时域振动数据有效值的模态参与系数的计算方法,通过数值模拟模型对其进行了验证,并将其应用于木塔模态参与系数的计算。结果表明木塔的一阶平动占比最大,一阶扭转振动次之,为进一步分析其结构动力特性的变化和修正限元模型提供了参考借鉴。(5)最后,基于上述研究成果,对木塔纵向及层平面两个维度的刚度分布进行了详细研究。将木塔简化为层间剪切模型,推算了各层的层间刚度;提出一种基于振动测试识别刚度中心的方法,识别了木塔的各层刚度中心。研究表明在纵向维度上,明暗层之间存在较大的刚度突变,导致结构变形严重。在层平面维度上,识别了木塔各层在两榀垂直柱架方向的偏心距,综合木塔的构造和变形分析,识别结果较为可靠。图55幅,表25个,参考文献74篇。