本项研究以桥梁结构的抗震为研究对象，在计及隔震器、减震器的作用，对桥梁结构进行非线性弹塑性动力反应研究的基础上，考虑桥梁结构与隔震器、减震器在力学性能和经济性的匹配，建立由桥梁结构和隔震器、减震器所组成系统的统一参数优化模型，实现桥梁抗震结构体系多约束条件下的参数统一优化。该项研究具有较高的理论价值及实用价值。 2100433B

本研究以非线性粘滞单元为基础，提出一个可模拟各类阻尼器的位移相关性和速度相关性的统一的力学模型,并以此模型为基础，建立一种用于非线性结构的统一的减震设计和动力抗震性能评价方法。统一力学模型的建立可简化各类耗能构件的力学描述，整合各种阻尼器的减震设计方法，促进设计人员对减震结构的理解和运用能力。提出的非线性结构减震设计方法，通过对弹塑性结构的等价刚度的调节，可得到优化的满足弹塑性目标变形角的耗能构件设计值。由于减震结构的耗能作用是在动力反应中实现，而使结构的位移和加速度反应得到控制，因此本研究在结构的抗震性能指标中引入地震荷载水准的概念，将结构的抗震性能与地震荷载水准相关联，提出一个包含结构强度，变形能力，地震荷载水准等因素的结构的动力抗震性能指标。最后通过大量数值分析找到满足减震结构设计需要的目标动力抗震性能指标，为减震结构的设计或相应规范的形成提供量化的参考依据。

减震结构在近年已得到广泛应用，在减震控制设计理论上，开发实用高效的减震设计方法，实现减震耗能装置的工作效率的提升，达到结构性能要求和经济性的有效结合是目前研究工作的主要内容之一。本项目首先提出了用于弹塑性结构减震设计的基本框架，以钢筋混凝土结构和钢结构采用滞回型阻尼器进行减震控制情况为例，研究了单自由度结构体系的动力特征参数随阻尼器参数的变化规律，提出了弹塑性减震结构体系的性能曲线方法，建立了多层弹塑性结构的阻尼器参数的分配方法，并对有多种参数分布的结构模型实施了大量的时程分析，验证了所提出的减震设计方法的有效性。该方法还可推广至其他类型的主体结构和其他类型的耗能阻尼器的组合，方法简单易行，具有很好的工程应用价值。其次，本项目重点研究了近场脉冲型地震动的反应谱阻尼调整系数。通过量化评价指标选取了50条脉冲型地震动，对其反应谱的阻尼调整系数进行了统计分析。通过对比发现脉冲型地震动的脉冲周期对阻尼调整系数有重要影响，考虑脉冲周期影响的阻尼调整系数表现出更小的离散性。基于该结果本项目提出了考虑脉冲周期的阻尼调整系数，并对中国抗震规范的阻尼调整系数的可靠度进行了评价。发现在小阻尼比时，规范值与所选地震动阻尼调整系数平均值接近，在高阻尼比时，在脉冲周期附近区域规范值较为保守，在相对短周期区域，规范值可靠度较低，存在过高估计阻尼减震效果的风险。通过此研究，建议在进行针对脉冲型地震动的减震设计时，充分考虑地震震级、脉冲周期和阻尼减震效果的综合影响。 2100433B

由于设计理论和方法的不完善，偏心结构中均匀设置阻尼器的减震效果不甚理想，从而严重制约了新型结构体系的发展和广泛运用。本项目将偏心结构消能减震体系作为一个控制器，通过阻尼器在偏心结构中的位置和数量进行优化调整，对偏心结构消能减震体系的优化设计理论与应用基础进行了试验研究和理论分析。目前，已顺利完成项目计划内容，并取得了系列研究成果： 1、从粘滞阻尼器力学特性及计算模型相关理论出发研究了粘滞阻尼器对偏心结构扭转效应的作用与影响机理，找到了质量偏心、刚度偏心和强度偏心的扭转地震响应影响规律。 2、基于能量原理建立偏心结构地震响应分析模型进行数值模拟，找出了既能反映结构的扭转地震响应又能减小计算工作量的简化计算模型。提出了控制偏心率是控制偏心结构扭转地震响应和抗震性能的关键所在的科学判据。 3、基于现代控制理论，建立了地震作用下消能减震偏心结构的动力控制系统方程。 4、将偏心结构消能减震结构体系作为一个控制对象，研究增设粘滞阻尼器后对偏心结构自身平扭-耦联振动微分方程的影响发现在建立偏心结构振动微分方程中，应考虑阻尼器对阻尼矩阵影响的附加阻尼矩阵，并得出了方程中附加阻尼矩阵的求解过程。 5、以阻尼器的数量和位置为控制参数，分别以层间位移角和以层间位移角和位移比的加权组合两种目标函数，以顺序搜索法作为优化算法，实现了偏心结构中粘弹性阻尼器的空间优化布置，提出了以层间位移角和位移比的加权组合为目标控制函数的粘滞阻尼器的优化控制策略。并通过模型试验充分验证了这一最优控制策略既提高了偏心结构消能减震效果，又提高了偏心结构的抗震性能，为偏心结构消能减震的优化设计提供了理论依据和设计方法。 2100433B