古代建筑是先人为我们留下的珍贵文化瑰宝,具有历史、文化、科技、艺术等多方面价值。古代建筑建造年代久远,在其服役过程中会受到环境荷载作用及材料老化等不利因素,结构不可避免的产生损伤积累和抗力衰减。使得很多古建筑的结构安全状态令人担忧,甚至具有局部破坏或整体坍塌的可能性。这不仅会带来巨大的经济损失和人员伤亡,从遗产保护的角度来说,这种破坏带来的后果是灾难性的。因此,对古建筑结构的安全性进行评估是非常重要和紧迫的。考虑到古建筑材料受自然环境影响而退化;结构内部构件连接松动会导致节点刚度退化;结构内部损伤累积导致承载力较弱,不宜通过加载试验确定结构参数,本文的主要目的是提出基于环境激励的结构工作状态评估方法。工作状态评估内容主要包括安全性、适用性和耐久性三个方面。安全性是指结构承载能力评估,与结构和构件刚度和稳定性能有关;适用性是指结构的工作极限状态评估,与结构和构件在荷载作用下的变形、振动等有关;耐久性主要指对结构损伤的评估。为达成上述研究目的,拟解决如下三个问题:1)在不同荷载作用下,结构的动力特性如何?2)作用在结构上的荷载情况如何考虑?3)古建结构中未知的节点参数和边界条件如何确定?因此,本论文的研究内容主要如下:本文研究目的是提出适用于古代建筑的结构状态性能评估方法。(1)对结构健康监测的数据分析表明,外荷载与结构参数的变化对结构自振频率和阻尼比均有显著影响。利用结构动态测试数据来诊断结构是否发生损伤,进而提出修复方案,其最大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源,可以在不进行加载的情况下完成结构损伤的在线监测与诊断。本部分详细介绍了结构动力监测系统,研究了该结构在多种荷载作用下的动力响应特性及结构状态,并基于长期的监测数据,计算得到结构在不同工作状态下结构动力性能参数变化的情况,为监测系统构建合理的预警机制,获得相对完备的安全状态评估系统所需信息及评价指标做出贡献,并得到如下成果与结论:通过为期三年的动力监测,基于协方差驱动状态子空间法和奇异谱分解法分析获得了结构响应与客流数量、温度和地震作用的关系。其中结构的第一、三阶频率更容易受到人群荷载的影响,在分析游客数量对结构作用影响时该两阶频率对应的信号可以作为主要研究对象;结构第一、二阶频率更容易受到温度变化的影响,在温度对结构作用影响时该两阶频率对应的信号可以作为主要研究对象;地震作用对结构的频率和加速度信号有很重要的影响,但作用将会在一段时间后消失。地震作用将激发结构更多频率峰值的出现,同时原有的一些频率对应的峰值会被削弱。(2)建筑结构在正常使用情况下受到人群荷载、温度荷载、地震作用和风荷载等多种荷载的作用。如何反映建筑结构上的真实荷载状况,对建筑结构的正常维护、安全运营、损伤识别和状态评估具有重要意义。特别是温度荷载对大跨结构、高层建筑结构以及古建木结构影响很大。因此本文提出了可同时识别结构上外部荷载及温度荷载的计算方法。该方法可在温度荷载信息不完备的情况下,将温度荷载从结构外部荷载中进行解耦,从而获得作用在结构上的准确荷载情况。该部分成果与结论如下,此方法可以克服测量噪声的影响,准确的识别出作用在结构上的外部荷载及环境荷载。数值模拟计算结果表明,当考虑10%测量噪声影响时,环境荷载识别结果与理想值误差小于8%,因此可以认为该方法可以准确的识别环境荷载,为古建筑状态评估提供了理论依据。(3)结构参数识别是建立健康监测系统、进行结构损伤识别与状态评估工作的基础,对维护现役结构的安全与正常运营有重要的意义。考虑到古建筑结构节点连接方式复杂,刚度未知,本文提出了一个基于温度灵敏度法对结构参数进行识别并对依据结构初始状态建立的有限元模型予以修正的计算方法。在模型建立中,考虑了构件之间的摩擦作用、存在的缝隙以及暗销的剪切作用,更为准确的模拟了古建筑的工作情况。该方法基于结构动力监测数据,建立了系统输入(环境荷载)与系统输出(结构响应)之间的关系,从而对结构中刚度不确定的构件进行了准确的参数识别并提出了一种有效的边界条件简化方式,以便更合理的表示出古建筑木结构状态的变化,进而为古建筑状态评估奠定基础。计算结果表明,该方法抗噪性强,准确度高。将基于该方法计算得到的结果与通过环境激励法计算结果对比,验证了计算方法的可靠性。在此基础上,对该算法中的计算参数进行分析,得到了数据长度、温差大小及传感器布置情况对计算结果的影响。