A key issue in the control, health monitoring, and condition assessment of civil structures is the estimation of structural modal parameters based on measured structural responses. However, field measurements of structural responses from civil structures under strong wind or earthquake excitations usually exhibit non-stationary feature and therefore cannot be adequately deal with by traditional modal identification methods. In this study, a novel procedure is integrated for modal parameter identification of civil structures from non-stationary structural responses on the basis of the variational mode decomposition (VMD) technique. First, the VMD algorithm is applied to decompose measured vibration signals into individual mode components. Then, the random decrement technique (RDT) is employed to obtain free vibration response of each mono component. Next, normalized Hilbert transform (NHT) is used to estimate modal natural frequency and damping ratio. The performance of the developed approach is evaluated using simulated non-stationary responses of a frame structure, and the identified results are validated. The effects of crucial factors such as levels of noise involved in structural response and data length on the modal parameter estimations are examined through detailed parametric study. Furthermore, the approach is applied to modal identification based on field measured non-stationary responses of a high-rise building during Typhoon Nida. The case study illustrates that the integrated method is an efficient tool for estimating the modal parameters of civil structures from non-stationary structural responses.

土木结构的控制、健康监测和状态评估中的一个关键问题是基于测量的结构响应估计结构模态参数。然而，土木结构在强风或地震激励下的结构响应的现场测量通常表现出非平稳特征，因此传统的模态识别方法无法充分处理。在这项研究中，基于变分模态分解 (VMD) 技术，集成了一种新程序，用于从非平稳结构响应中识别土木结构的模态参数。首先，应用 VMD 算法将测量的振动信号分解为单独的模态分量。然后，采用随机递减技术（RDT）来获得每个单组分的自由振动响应。接下来，使用归一化希尔伯特变换 (NHT) 来估计模态固有频率和阻尼比。使用框架结构的模拟非平稳响应评估所开发方法的性能，并验证确定的结果。通过详细的参数研究检查了关键因素（例如结构响应中涉及的噪声水平和数据长度）对模态参数估计的影响。此外，该方法还应用于基于现场测量的高层建筑在台风奈达期间非平稳响应的模态识别。案例研究表明，集成方法是从非平稳结构响应估计土木结构模态参数的有效工具。归一化希尔伯特变换 (NHT) 用于估计模态固有频率和阻尼比。使用框架结构的模拟非平稳响应评估所开发方法的性能，并验证确定的结果。通过详细的参数研究检查了关键因素（例如结构响应中涉及的噪声水平和数据长度）对模态参数估计的影响。此外，该方法还应用于基于现场测量的高层建筑在台风奈达期间非平稳响应的模态识别。案例研究表明，集成方法是从非平稳结构响应估计土木结构模态参数的有效工具。归一化希尔伯特变换 (NHT) 用于估计模态固有频率和阻尼比。使用框架结构的模拟非平稳响应评估所开发方法的性能，并验证确定的结果。通过详细的参数研究检查了关键因素（例如结构响应中涉及的噪声水平和数据长度）对模态参数估计的影响。此外，该方法还应用于基于现场测量的高层建筑在台风奈达期间非平稳响应的模态识别。案例研究表明，集成方法是从非平稳结构响应估计土木结构模态参数的有效工具。使用框架结构的模拟非平稳响应评估所开发方法的性能，并验证确定的结果。通过详细的参数研究检查了关键因素（例如结构响应中涉及的噪声水平和数据长度）对模态参数估计的影响。此外，该方法还应用于基于现场测量的高层建筑在台风奈达期间非平稳响应的模态识别。案例研究表明，集成方法是从非平稳结构响应估计土木结构模态参数的有效工具。使用框架结构的模拟非平稳响应评估所开发方法的性能，并验证确定的结果。通过详细的参数研究检查了关键因素（例如结构响应中涉及的噪声水平和数据长度）对模态参数估计的影响。此外，该方法还应用于基于现场测量的高层建筑在台风奈达期间非平稳响应的模态识别。案例研究表明，集成方法是从非平稳结构响应估计土木结构模态参数的有效工具。通过详细的参数研究检查了关键因素（例如结构响应中涉及的噪声水平和数据长度）对模态参数估计的影响。此外，该方法还应用于基于现场测量的高层建筑在台风奈达期间非平稳响应的模态识别。案例研究表明，集成方法是从非平稳结构响应估计土木结构模态参数的有效工具。通过详细的参数研究检查了关键因素（例如结构响应中涉及的噪声水平和数据长度）对模态参数估计的影响。此外，该方法还应用于基于现场测量的高层建筑在台风奈达期间非平稳响应的模态识别。案例研究表明，集成方法是从非平稳结构响应估计土木结构模态参数的有效工具。