近年来,由于城市现代化进程的加速,我国东南沿海地带建造了大批超高层建筑,这些超高层建筑具有轻质、高柔、低阻尼的特性,台风作用下主体结构容易出现水平、扭转风致响应,影响结构的安全性。传统的结构模态参数识别方法往往基于平稳假定,然而环境激励下超高层建筑实测的动力响应通常带有非平稳特征,所以传统方法具有局限性。因此,如何通过环境激励下的非平稳信号准确地估计结构的频率、模态阻尼等参数是模态参数识别工作的重点和核心问题。针对当前存在的问题,本文将当下最新的时频分析方法,引入基于环境风激励下超高层建筑结构模态参数识别的领域,并与传统的瞬时频率、阻尼比求解方法结合,发展了三套模态参数识别方法。通过对数值模型、台风影响下台北101大楼、广州中信广场的结构响应进行模态参数识别分析,验证了本文的模态参数识别方法对超高层建筑模态参数识别具有有效性、准确性和适用性。此外,本文提出了一种改进的随机减量方法,并利用该方法对四层框架数值模型、广州中信广场的加速度响应进行分析,评估了结构阻尼随振幅变化的特征,研究结果清楚地揭示了结构的非线性能量耗散特性。