工程结构在复杂的服役环境中，不断的受到自然环境的侵蚀以及各种灾害等多种复杂因素的作用，必然导致结构产生不同程度的损伤，结构损伤的诊断以及正确评价、修复对减少生命财产的损失具有重要的意义。时频分析由于具有很强的处理非平稳过程的能力，因此广泛地应用于许多领域。基于时频分析的结构损伤诊断是当前结构工程学科十分活跃的研究领域并有广阔的工程应用前景，相关的理论和技术正在不断发展。 本文对基于时频分析的结构损伤诊断理论及应用方法进行了较为详细的研究，主要完成了以下几个方面的内容： 1．给出了结构损伤的定义与结构损伤诊断的分类方法。结构损伤定义为：无论有意或无意地造成自然的或人造的结构性能的改变，这种改变将影响结构目前及将来的性能。将结构的损伤诊断由简单到复杂分为四个水平，目前国内外关于结构损伤诊断的研究主要集中在损伤识别的层次。 2．简单介绍了时频分析的基本理论，随后将小波变换和希尔伯特—黄变换分别应用于几个非平稳信号的分析当中，将二者进行一个简单地比较，最终得出了一些结论。 3．研究了小波变换和希尔伯特—黄变换在工程结构损伤检测中的应用技术，并根据结构动力学基本原理，利用MATLAB编制了结构分析程序，实现了时频分析理论在结构检测中的应用。 研究结果表明，应用时频分析方法对工程结构损伤进行实时检测，可以克服传统检测方法无法实现对结构损伤发生时间和位置同时进行定位等问题，即在结构损伤发生的瞬间，就能立即实现结构损伤信息的检出与分析，从而实现对工程结构损伤的早期诊断，为结构的维修加固提供可靠的依据。