结构被动控制是一项新兴技术,它通过给结构提供附加阻尼来改善结构的抗震性能。消能结构的设计理念不同于传统的抗震设计方法。安装有阻尼器的结构并不主要依赖于塑性铰来耗散地震能量,结构的能量耗散主要集中于附加阻尼器。所以主体结构的损伤减小了,结构的各项功能得以保存。基于性能的抗震设计思想是使设计的结构在规定的地震动作用下能够承受预定的损伤水平。这种设计理念受到地震工程界的广泛认同,并有可能成为下一代抗震设计规范的指导思想。目前国外学者对传统结构基于性能的抗震设计理论和方法进行了多方面的基础性研究,而针对被动消能减震结构基于性能的抗震设计理论与方法研究还比较少。本文围绕消能减震结构基于性能设计与分析中存在的问题,开展了以下研究工作:(1)附加消能装置单自由度结构简化分析方法给出了获得附加阻尼器结构真实最大加速度的表达式。结构的附加阻尼比计算和有效周期计算是分析消能结构的关键计算点,本文针对线弹性结构和非弹性结构分别给出了计算各种消能装置的附加阻尼比和消能结构有效周期的表达式,并给出了使用能力谱法评估各种消能结构在大震作用下性能的方法。此外,还探讨了与阻尼器相连的支撑刚度对阻尼器减震效果的影响和速度相关型分析模型的等效变换问题。这些研究为消能结构的简化分析提供了理论基础。(2)附加非线性流体阻尼器结构的抗震设计探索了附加非线性流体阻尼器结构的抗震简化设计和分析方法。介绍了非线性粘滞阻尼器的力学特性,并与线性流体阻尼器进行了比较。为了使用简化方法设计附加非线性流体阻尼器结构,引入了非线性流体阻尼器附加阻尼比的计算公式及用于计算附加非线性阻尼器结构在最大加速度阶段的荷载组合系数。为了在工程中快速有效地设计此类结构,基于规范反应谱提出了附加非线性流体阻尼器结构的抗震设计流程,并与精确的时程分析结果进行了比较。最后给出了求解附加非线性粘滞阻尼器结构的数值模拟算法。(3)肘型斜撑阻尼器体系的理论分析与简化设计分析方法介绍了各种阻尼器的安装方式,特别详述了传统的Constantinou肘型斜撑阻尼体系理论,指出了这阻尼器安装方式的优缺点。接着介绍了改进的肘型斜撑阻尼器体系,强调了这种阻尼器的安装方式不仅能显著放大阻尼器出力,而且能显著减轻与其相连梁柱的负担。然后推导了这种阻尼器改进安装方式的力和位移放大系数表达式。最后基于建筑抗震设计规范设计反应谱给出了附加改进肘型斜撑阻尼器结构实用设计方法,并比较了阻尼器对角斜撑安装方式和改进肘型斜撑安装方式对结构减震效果的影响。(4)基于塑性分析近似构建附加消能装置框架结构推覆曲线基于塑性分析理论,首先针对抗弯框架介绍了确定其整体屈服受剪强度和屈服位移的方法,这样可以无需借助结构分析软件就可近似获得结构的能力曲线。然后研究附加粘弹性阻尼器框架结构,根据粘弹性阻尼器提供给纯框架结构的附加刚度与纯框架结构整体刚度的关系来确定附加粘弹性阻尼器框架结构的理想双线性推覆曲线。最后提出了附加金属屈服阻尼器框架结构推覆曲线的构建方法。(5)附加粘滞阻尼器结构基于改进能力谱法的抗震设计为了实现被动消能结构基于性能的抗震设计,将改进的能力谱法应用于附加粘滞阻尼器单自由度体系的设计,改进能力谱法使用性能点轨迹与能力曲线的交点来确定结构的性能点,这可以避免传统的能力谱法求解性能点的迭代计算。采用此法,单自由度体系满足给定性能目标的附加粘滞阻尼量可以通过简单公式得到。使用10条真实地震动记录对按该法设计的附加粘滞阻尼体系进行了非线性动力分析,以检验基于能力谱法设计满足给定性能目标消能结构的精度。然后将该法推广到设计多自由体系,为了考虑高阶振型效应对地震反应的影响,使用三种不同的侧向荷载模式来获得结构的能力曲线。结构满足给定性能目标所需的附加阻尼比按阻尼器阻尼系数的三种分配方式分配于各个楼层。最后对按三种分配模式设计的消能结构进行了非线性时程分析,以验证基于改进能力谱法设计多层消能结构的有效性。(6)消能减震结构性能评估方法介绍了既存建筑的四种抗震性能评估方法,即线性静力分析、线性动力分析、非线性静力分析和非线性动力分析方法。然后结合中国建筑抗震设计规范反应谱,将这四种分析方法应用于消能减震结构的抗震性能评估,给出了线性静力分析、线性动力分析、非线性静力分析方法步骤,最后通过实例将这三种分析结果与精确的非线性动力分析结果进行比较,评估了各种简化分析方法的精度。