随着经济的快速发展以及工程结构设计和建造技术的进步，我国近年来兴建了越来越多的大型工程项目。与此同时，一些工程事故时有发生，造成了重大的财产损失和人员伤亡。　　随着结构模态参数识别、损伤识别以及安全评估等技术的发展，以及各种传感器元件、测试设备和计算机硬软件系统的快速发展，国内外对越来越多的重大工程布设了结构健康监测系统。可以通过对结构施工和运营阶段的监测，及时获得结构的受力、变形和振动状况，及时地发现结构的问题并评估其安全性能，进而迅速作出各种预警并提出相应的加固维修措施。其中，模态参数是结构的固有属性，能够较全面地反应结构的状态，因此是结构健康监测系统中的关键问题。　　依托国家自然科学基金面上项目(51278009)，本文针对结构运行模态参数识别各种方法进行了比较分析，并提出了更高效的模态参数识别方法。主要研究内容和成果如下:　　(1)在介绍了结构健康监测系统的基本概念和组成的基础上，介绍了国内外健康监测系统的研究和应用现状，进而对结构健康监测中的核心关键技术——结构运行模态参数识别的各种方法及其优缺点进行了综述，为后续研究打好基础。　　(2)在分析了模态参数识别各种方法的基本理论和思想的基础上，给出了各种算法流程图，并利用MATLAB软件将各种方法进行编程实现。基于理论分析和三自由度仿真算例，并通过在结构输出响应信号中施加不同程度的噪声，研究了每种算法中不同参数的选取对模态参数识别结果的影响，以及不同算法的抗噪能力。通过将各方法得到的模态分析结果与理论结果的对比，给出了实际应用中的若干建议。　　(3)在时域随机子空间方法进行深入研究的基础上发现，传统的数据驱动随机子空间算法数据量大、处理速度慢而且很难用于在线识别。对此，提出了基于改进稳定图的省时随机子空间方法。针对随机子空间方法只适用于线性系统的问题，提出了非平稳激励下改进的RDT-SSI方法。这两种方法不仅能较为准确的识别出结构的频率、阻尼比和振型，而且大大地提高了运算速度，能够很好的应用于在线模态参数识别，通过算例验证了这两种方法的可行性。　　(4)对西安咸阳某机库网架、徐州市某厂房网架、乌鲁木齐新客运站屋盖网架和石家庄裕彤体育中心罩棚网架等四个实际工程进行了基于环境激励的振动检测，利用前文的方法对其模态参数进行了识别，并与基于设计模型的结构模态参数进行了对比分析，不仅对所提的方法进行了实际应用，且进一步验证了各种方法在大型实际工程中的可行性。针对目前结构健康监测系统一般都是面向特定结构工程进行单独设计这一现状，考虑到监测系统的总体结构相同及存在大量通用功能模块，提出了一套较通用的健康监测系统，并描述了该系统的通用性。