地震对建筑结构造成破坏,且严重威胁着人类的生命财产安全。结构振动控制技术突破传统抗震设计理念,通过附加减震控制装置与结构体系共同抵御地震作用,有效降低结构的振动响应,提高结构抗震性能。本文以被动控制装置中的新型阻尼器—旋转惯性质量阻尼器(Gyro-Mass Damper,GMD)为研究对象开展研究,包括阻尼器模型试验数据分析和模拟模型建立、安装GMD的单自由度结构优化设计,以及减震效果对比验证。本文的主要研究工作和成果如下:(1)基于滚珠丝杠装置的运行机制和细部构造,分析质量和阻尼放大效应产生的机理,发现调节滚珠丝杠装置的先导长度可同时对两种效应进行优化;依据已有低频低幅值试验数据,分析GMD的摩擦效应,建立SIMULINK模型对GMD参数进行辨识,考虑摩擦并建立相应的模拟模型;最终确定由质量单元、阻尼单元和摩擦单元三者组成的GMD力学模型,并对不同工况下GMD的动力性能进行了分析。(2)对大尺寸GMD可忽略装置的摩擦效应,依据定点理论对设置有GMD的单自由度结构参数进行优化设计。当单自由度体系阻尼比为0时,推导出最优频率比以及最优阻尼比与质量比的关系;发现随着质量比增加,共振区范围相对扩大,但幅值减小。当阻尼比较小时,忽略摩擦的优化公式可供参考;当阻尼比较大时,依据数值搜索方法得出最优参数值,绘制优化设计曲线供设计参考。(3)对需计及摩擦效应的GMD,基于等效线性化思想和地震动的随机特性,推导出平稳过程下GMD的等效线性化模型。分别以高斯白噪声和Kanai-Tajimi地震动模型作为地震动激励,比较等效线性化方法和SIMULINK数值模拟计算的结果。结果表明,位移和速度标准差吻合度最好,时变位移和速度吻合度也较好,有效验证了等效线性化算法的正确性,分析了阻尼器的减震效果。