隔震技术作为降低结构震害的重要手段之一,近年来在多层与高层结构中得到广泛应用。然而,近断层脉冲型地震动、远场长周期地震动所具有的速度、加速度脉冲与丰富的低频特性,尤其远场长周期地震动的类谐波特性,对周期较长的结构(高层、超高层、大跨度桥梁及隔震结构)可能产生严重的破坏,造成巨大的人员与财产损失。目前,对于长周期地震动作用下隔震结构减震性能的研究尚未完善,特别是远场类谐和地震动下的研究尤为缺乏。因此,需对长周期地震动作用下隔震结构的响应特点进行深入探讨与分析。本文围绕层间隔震、高层新型组合基础隔震、高层摩擦摆基础隔震等在多类型长周期地震下的减震性能、损伤机理与失效控制展开研究。主要完成了以下工作:(1)选取了 17条不同类型的地震动记录,通过地震动加速度反应谱、速度反应谱、位移反应谱及傅里叶能量谱,分析了不同类型长周期地震动与普通地震动在反应谱特性上的差异。阐述了长周期结构在长周期地震动作用下损伤破坏加剧的原理,为隔震结构在长周期地震动作用下的动力响应研究奠定理论基础。(2)研究了多类型长周期地震作用下大底盘层间隔震结构的减震性能与失效控制。建立一幢大底盘单塔层间隔震结构,隔震层采用橡胶隔震支座(LRB、LNR),分析其在不同类型地震作用下结构的动力响应,揭示隔震支座与隔震层上部、下部结构的损伤机理。提出黏滞阻尼器与橡胶支座的组合隔震方案对隔震结构进行失效控制,并对考虑SSI效应下层间隔震结构的减震性能进行研究。结果表明:长周期地震下的层间隔震减震性能降低,且罕遇地震下的支座变形均已超限失效;组合隔震能够有效控制隔震支座变形,保证隔震体系的有效性。此外,Ⅲ、Ⅳ类场地的层间隔震结构设计应考虑SSI效应的不利影响。(3)研究了多类型长周期地震作用下高层新型组合基础隔震体系减震性能。提出两种不同的高层新型组合基础隔震方案:①新型组合隔震Ⅰ:滑板支座(ESD)+铅芯橡胶复位装置。由滑板支座承担竖向荷载,铅芯橡胶复位装置无需承担竖向荷载,其承担复位耗能作用②新型组合隔震Ⅱ:滑板支座(ESD)+铅芯橡胶复位装置+黏滞阻尼器,利用阻尼器对隔震层的位移进行控制,对两种隔震体系在多类型长周期地震下的减震性能进行研究,分析不同隔震体系的损伤机理,并对考虑SSI效应后减震性能进行对比分析。结果表明:新型组合隔震Ⅰ能够保证近断层脉冲型地震下的有效性,且减震性能良好;远场长周期地震下的结构响应在新型组合隔震Ⅱ得到很好的控制;Ⅲ、Ⅳ类场地的高层隔震结构设计应考虑SSI效应的不利影响。(4)研究了多类型长周期地震作用下高层摩擦摆隔震结构减震性能与失效控制。通过对一幢框架-核心筒摩擦摆(FPS)基础隔震结构,进行不同类型长周期地震作用下的减震性能的研究,分析不同类型地震作用下框架-核心筒(FPS)基础隔震结构的动力响应,揭示长周期地震下隔震层与上部结构损伤机理,从而提出长周期地震下框架-核心筒(FPS)基础隔震结构的失效控制方案。最后对多类型长周期地震下,考虑SSI效应对摩擦摆基础隔震减震性能的影响进行研究。结果表明:长周期地震下摩擦摆(FPS)基础隔震的减震性能明显降低,甚至出现了明显地震反应放大与隔震支座变形的严重超限;组合隔震体系能够较有效控制结构地震反应的放大效应与支座变形,降低隔震结构损伤;此外,FPS基础隔震结构设计应考虑SSI效应的不利影响。(5)进行了多类型长周期地震下隔震结构振动台试验研究。利用振动台对一大底盘框架抗震结构、基础隔震结构与层间隔震结构模型进行振动台试验,测试了不同类型地震动作用下各楼层的加速度时程、速度时程、位移时程响应,考察了不同隔震结构在不同类型地震动作用下的减震效果,并与有限元结果进行了对比分析。