随着超高层建筑中越来越多地使用轻质高强材料,结构风敏感特性增强,其在湍流风作用下发生驰振的风险也随之增大。然而现阶段总是运用线性理论对其进行动力分析,而变截面超高层建筑结构自身的几何非线性以及风荷载中的湍流成分的参数非线性等因素,会造成建筑结构很强的非线性行为。这些非线性行为将在超高层建筑的振动过程中引起某些线性分析时所不能揭示的现象。本文结合非线性动力学研究方法,以变截面超高层建筑结构为研究对象,建立结构非线性振动模型,研究其在湍流风作用下的非线性振动的行为及驰振运动的稳定分析,从而为解决实际工程中超高层建筑的结构设计以及振动控制提供思路和建议。本文的研究内容主要包括以下几个部分:基于Hamilton原理及边界条件即高层建筑结构中心轴线不可伸长,推导出变截面超高层建筑结构在湍流风荷载引起的非线性方程,利用Taylor公式将方程里各项多项式展开至三次非线性项,并对方程进行无量纲化处理化简,得到高层建筑结构的非线性动力学方程。结合非线性振动的分析方法,采用Galerkin方法化简离散,进行多尺度法摄动分析,研究主共振-主参数共振下1:1和1:2两种情况下的平均方程,并分别计算模态时程曲线,讨论变截面超高层建筑结构的阻尼比、振动的初始条件和长细比对其非线性动力行为的影响。考虑1:2内共振情形下的分岔与混沌动力学问题,以外激励幅值为控制参数,研究超高层建筑结构振动模态随着外激励幅值增加而产生分岔的行为及影响,应用相位图、庞加莱映射对复杂非线性系统的动力学行为进行定性研究。针对当前变截面超高层建筑在湍流风作用下最大的风致响应危害就是建筑发生驰振,对其进行稳定性分析。建立超高层建筑结构的驰振运动方程,采用精细时程积分法求解,得到临界风速并与风洞试验对比验证。讨论变截面超高层建筑自身结构的长细比、厚宽比、质量密度和阻尼比等参数对驰振临界风速的影响,探究湍流风的脉动成分、湍流幅值及频率等风荷载参数对驰振临界风速的影响,为变截面超高层建筑的设计提供重要的参考价值。