典型的环境动荷载如风或地震对建筑结构设计的安全性有重要的影响,但是在实际工程中,直接测量到结构承受的环境激励十分困难。考虑到目前结构动力响应实测技术比较成熟,且结构加速度响应及位移响应的量测精度远高于荷载的量测精度,因此,由结构动力响应反向估计结构动荷载成为一种间接测量动荷载的新兴途径。本文基于连续型卡尔曼滤波理论提出了一种由部分楼层动力响应识别出高层建筑结构动荷载的反演方法。本文以中国台北101大楼为研究对象,结合高层建筑的风振特性及模态坐标转换理论,根据POD方法确定了结构振动的主要控制模态,依据最优测点布置原则选取了合适测试楼层,开展了基于大涡数值模拟风致响应数据下高层建筑风荷载反演的研究工作。分析了不同模态截断参与数、结构参数误差、不同噪声水平及初值的选取对风荷载反演识别的影响,结果表明反演结果与准确结果符合程度高,说明本文所提方法反演识别风荷载结果稳定可靠,鲁棒性好。同时基于大楼在“麦莎”台风作用下的部分楼层的现场实测数据,反演得到结构风荷载及未测楼层的风致响应,结果表明反演风致响应、反演风荷载时程和功率谱与准确结果都吻合的很好,不同层数输入条件下的反演结果非常接近,进一步验证了本文所提动荷载反演方法对高层建筑风荷载反演识别的准确性及适用性。开展了中国台北101大楼基于EL-Centro波下高层建筑地震动数值模拟反演研究工作。同样依据高层建筑动力特性,利用POD方法及测点最优布置原则,确定主要控制模态数及合适测点位置,结合统计平均法反演得到地震动反演结果,以结构基底地震动输入作为准确结果,二者对比验证本文所提动荷载反演方法对高层建筑地震动反演的适用性及准确性。研究还分析讨论了模态截断参与数、结构参数误差以及噪声水平对地震动反演的影响,结果表明随着模态参与数增加,反演结果精度越来越高,反演方法对结构参数误差不敏感,噪声影响下的反演结果仍然对真实值均表现出良好的“追踪”性能。另外,本文还对台北101大楼基于“汶川”地震作用下部分楼层实测响应数据开展地震动反演分析,结果表明本文所提动荷载反演方法能够根据部分楼层加速度响应数据反演识别出结构基底地震动,基底地震动反演时程与准确时程相关性强,反演谱在低频段高于准确谱,但在主要频段二者走势基本一致,吻合程度很高,进一步验证了本文所提动荷载反演方法对高层建筑地震动反演同样有效可行。以上研究表明,利用部分楼层的动力响应数据反演出高层建筑风荷载或者地震动是间接获取高层建筑结构动荷载的一种有效手段。研究成果可进一步为高层建筑抗风抗震设计及相关研究提供有用的依据和参照。