在土木工程结构识别领域中,有限的输出信息与未知的输入信息条件下的结构损伤监测与荷载的识别一直以来都是非常重要的问题。基于结构动态响应灵敏度的同步识别方法,已经被证实可以从结构有限测点的动态响应同时识别结构物理参数和未知输入,具备实现测试信息非完备条件下结构损伤检测与荷载反演的潜力。然而,测试响应的非零初始条件及测试噪声两个客观存在的不确定因素严重限制了同步识别算法的适用范围。基于此,本论文针对以上两个问题进行了一系列的研究,主要内容如下:(1)在传统Tikhonov正则化方法的基础上,尝试引入约束正则化、迭代正则化及自适应正则化三种方法对同步识别方法进行改进,并比较各类方法的识别精度与效率,选取最适合同步识别方法的病态方程求解方法。(2)系统地研究了非零初始条件对同步识别算法的影响,提出通过略去初始时段少数测点的方法去除非零初始条件对同步识别算法影响,并分别从仅识别物理参数、仅识别激励及变换未知输入正交展开基函数等角度探明非零初始条件对同步识别算法的影响机理。(3)以去除非零初始条件影响的同步算法为基础,提出一种基于概率可靠度理论、适用输入未知条件下的不确定性结构的损伤概率诊断方法。系统研究了数据测点数、数据窗长度及数据窗移动步长对去除非零初始条件的同步识别算法的影响,并在普通概率方法的基础上引入了统计控制图方法作后处理提高算法识别精度,利用数值模拟验证了算法的有效性。(4)利用LANL的八自由度的质量弹簧Benchmark模型试验验证所提出的基于同步识别算法的不确定性概率诊断方法的有效性。通过数值模拟确定了识别算法中主要计算参数的取值,并以此为基础利用完好结构和损伤结构的测试加速度数据实现了试验模型的损伤概率诊断。