基础隔震系以隔震层的大变形来换取上部结构的小变形，甚至可使其在中震作用下仍能够保持弹性，具有良好的减震效果，在工程中的应用越来越多。但是，当隔震结构遭遇巨震、长周期地震或近断层地震时，上部结构可能因隔震层变形超过设计值而与挡土墙或相邻建筑碰撞，造成隔震层或上部结构损坏。目前国内外对碰撞引起的结构动力响应等问题已进行了一定的研究并取得了一些成果，但在如何避免碰撞方面的研究较少。为隔震结构安装软、硬碰撞限位器是控制隔震层变形的有效方法，但限位器刚度、预留间隙等限位参数与结构动力响应之间的关系较为复杂，相关研究尚不充分，尤其缺少碰撞接触力、碰撞引起的隔震层竖向力等方面的相关研究。本文在研究了碰撞接触的相关参数和U型限位器的力学性能的基础上，对带限位隔震结构的力学模型、软碰撞限位和硬碰撞限位的限位效果及其对上部结构动力响应、隔震层受力、碰撞接触力和接触点加速度的影响，进行了较为深入的理论分析和试验研究。论文的主要工作和研究成果概述如下。　　1.接触刚度和接触阻尼试验研究　　对接触刚度和接触阻尼的相关研究进行了总结，完成了120组钢柱撞击钢板和混凝土的自由落体碰撞试验，得到了两种材料碰撞的接触刚度和接触阻尼系数的取值范围，即钢柱质量在0.28～3.08kg，冲击速度在0.63～1.40m/s时，撞击钢板的接触刚度为108～109N/m，撞击混凝土的接触刚度为107～108N/m，接触阻尼均系数为103～104Ns/m。　　2.U型限位器力学性能试验研究　　完成了68组不同几何参数U型限位器的静力试验，提出了限位器的本构关系模型，获得了其屈服力、弹性刚度与钢板厚度、宽度及弯曲段半径之间关系的回归公式，以及以指数形式表达的塑性刚度与钢板厚度、弯曲段半径、塑性变形之间关系的回归公式。试验过程还表明，限位器在进入塑性阶段后易发生脆性断裂，应对其厚度-直径比进行限定。　　3.带软碰撞限位隔震结构动力响应试验研究　　设计了3组弹簧限位器、1组U型限位器和1组复合限位器，选取6条具有不同频谱特性的天然地震动记录，进行了带和未带限位隔震结构缩尺模型的地震模拟振动台试验。结果表明，①随着预留间隙的减小或限位器刚度的增加，隔震层变形逐渐减小;②预留间隙较大或限位器刚度较小时，不但未起到限位作用，还可能导致隔震层变形增加;③限位效果与限位器的刚度密切相关，而与限位器的类型关系较小;④限位器刚度大且预留间隙小时，对不同频谱特性的地震动激励具有较好的限位效果;⑤限位使层间位移和加速度反应增大的概率远大于减小的概率，即便有所减小，减幅也不大;⑥限位导致碰撞接触点的加速度剧增，但影响仅限于局部;⑦限位器与结构之间的接触力与限位器变形成正比。　　4.带硬碰撞限位隔震结构动力响应试验研究　　设计了钢墩、垫橡胶钢墩和混凝土墩3种刚性限位器，采用与软碰撞限位同样的结构模型和激励，进行了硬碰撞限位试验。结果表明，①刚性限位器相比弹性限位器能更有效地减小隔震层变形;②硬碰撞限位时，层间位移峰值可能增加2倍以上，而弹性限位时仅增加50％左右;③硬碰撞限位会激起上部结构的高频、高幅值加速度反应，而软碰撞限位结构的反应则要低得多;④硬碰撞限位对较高楼层的不利影响更为明显，楼层越高由限位导致的层间位移增量越大;⑤在刚性限位器上增加橡胶缓冲层能减小上部结构的层间位移和加速度响应，但响应值仍明显高于弹性限位;⑥硬碰撞限位可能导致隔震层受拉。　　5.带限位隔震结构力学模型及动力响应分析　　提出了考虑限位器质量的带限位隔震结构力学分析模型，建立了适用于软、硬碰撞限位的隔震结构运动方程，给出了运动方程的增量形式。忽略限位器质量，采用Matlab编写了带限位隔震结构的时程分析程序，并通过前文试验数据进行了验证。进行了隔震层变形对硬碰撞接触刚度和接触阻尼的灵敏度分析，发现接触刚度对隔震层变形的影响明显高于接触阻尼，但接触刚度在隔震层刚度10倍以上时影响较小。考虑硬碰撞限位、软碰撞限位和无限位等工况，分析了某多层混凝土框架隔震结构的地震响应，结果表明，当结构遭遇超越设防烈度1度的罕遇地震或相当于设防烈度的近断层罕遇地震时，隔震层的变形可能超过设计值并与挡土墙发生碰撞;限位器刚度为隔震层刚度的2倍、预留间隙为罕遇地震作用下隔震层变形的60％时，对不同频谱特性的地震激励，限位器不仅能够较好地限制隔震层的变形，且相比结构与挡土墙相撞，还能减小上部结构的变形。