石油化工工业及其储存与运输体系是关乎国家经济命脉、能源战略的支柱产业之一,在促进国民经济、交通运输以及国防建设等的发展中扮演着重要角色。国内外震害调查显示,强烈的地震会对石油化工工业储存与运输体系中的储罐结构造成巨大破坏,进而导致严重的次生灾害和惨重的经济损失。为了提升其安全性,本文针对石油化工工业储运体系中重要的球形储罐及卧式储罐深入地开展了滚动隔震研究,主要研究内容如下:（1）针对球形储罐及卧式储罐建立了其简化的地震响应计算模型。基于势流理论,根据刚性地基或一般土性地基状态下球形储罐特有的边界条件分别推导出对应的流体速度势函数。据此建立了刚性地基、考虑场地土-储罐-流体相互作用（STLI）时球形储罐简化动力学模型。针对卧式储罐几何结构特点分别建立了水平横向和轴向地震激励下考虑流体晃动的简化动力学模型。此外采用场地土简化分析方法,建立了水平横向地震激励时卧式储罐考虑STLI的简化动力学模。研究了STLI效应对球形储罐及卧式储罐地震响应的影响,结果表明STLI会大幅加剧卧式储罐地震响应,也可能会对球形储罐地震响应产生一定影响。（2）采用降维法和动力平衡原则分别建立了椭圆（椭球）变曲率凹面滚动隔震和圆弧（球）定曲率凹面滚动隔震的非线性恢复力力学模型,基于所建立的力学模型进行了力学性能研究,发现了钢制纯滚动隔震装置自身耗能机制往往较弱的特性。针对这一特性分别设计了两种附加的耗能阻尼器:装配式铅芯阻尼器、压缩弹簧滑动摩擦阻尼器。提出了对应的耗能阻尼器设计方法,并建立了附加耗能阻尼器后的复合滚动隔震恢复力力学模型。（3）针对球形储罐以及卧式储罐结构特点提出并设计了对应的装配式环梁滚球式滚动隔震装置（附加装配式铅芯阻尼器）和双层正交布置的滚轴式滚动隔震装置（附加压缩弹簧摩擦阻尼器）。基于所建立的球形储罐及卧式储罐抗震状态下简化动力学模型、滚动隔震装置恢复力力学模型,分别建立了考虑场地土—储罐—流体相互作用（STLI）、不考虑场地土时球形储罐和卧式储罐纯滚动隔震、复合滚动隔震状态下的简化动力学模型。对球形储罐及卧式储罐滚动隔震进行了深入研究,研究结果表明所提出滚动隔震措施能有效降低球形储罐及卧式储罐的地震响应,且采用滚动隔震后能极大削弱场地土对上部球形储罐和卧式储罐地震响应的影响;相对纯滚动隔震体系,采用复合滚动隔震时能极大地限制隔震层位移。（4）基于有限元数值仿真分析方法,针对圆弧凹面和椭圆凹面滚动隔震进行了拟静力滞回仿真模拟,并与恢复力力学模型进行了对比分析,两者计算结果十分接近。建立了球形储罐及卧式储罐滚动隔震有限元数值仿真模型,进行了模态分析及地震响应时程分析,研究结果表明:采用滚动隔震后能有效降低球形储罐及卧式储罐支承结构及罐体的动态内力;附加耗能阻尼器能极大限制隔震层的位移。将有限元数值仿真计算结果与理论模型计算结果进行了对比分析,两者十分接近。（5）以某1000m~3球形储罐作为原型罐,按1:5缩尺比例设计了采用装配式环梁滚球式滚动隔震的球形储罐试验模型,进行了球形储罐抗震、纯滚动隔震以及附加铅芯阻尼器复合滚动隔震的振动台试验。振动台试验研究结果表明:滚动隔震大幅降低了支承体系的相对变形以及拉杆动态应力等地震响应,对支柱以及拉杆等薄弱位置起到较好的保护作用,显著提高了其安全性;附加铅芯阻尼器后能有效地限制隔震层的位移。以某5.4m~3卧式储罐作为试验原型,按1:1的比例设计了采用滚轴式滚动隔震装置的卧式储罐试验模型,进行了水平横向地震激励时卧式储罐抗震、滚动隔震振动台试验。振动台试验研究结果表明:滚动隔震措施能有效降低罐壁及鞍座的动态应力、加速度等地震响应。将球形储罐及卧式储罐滚动隔震简化动力学模型计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了所提出的简化动力学模型的正确性。