近年来,强震、强台风等自然灾害频发,严重危害了人民的生命财产安全,土木结构特别是重大工程的防灾减灾已经成为国家的战略需求,而提升土木结构的防灾能力一直是土木领域的研究热点。惯容器依靠其质量放大效应被广泛研究,惯容减震装置在很多方面发挥了良好的作用。惯容器可以实现较大的表观质量,从而有效地减小结构体系的固有频率,这对结构有效避开场地的卓越周期可能是一个很好的方案,也为替代传统基础隔震提供了一个思路。但惯容器较大的表观质量也会减小原结构体系的阻尼比,因此放大结构的共振响应;除此之外,惯容器会在结构开始减速时由于保持从结构继承的最大速度下的惯性给结构施加推力,因此会延缓结构的减速过程,同时也会给惯容器的支撑以及齿轮等传动元件带来不利的作用力。为了提升惯容器的理论性能,现有研究给出了一种具有单向传力机制的离合惯容器的理想模型,并指出其理论性能优于传统惯容器;但现有研究对于离合惯容器的减震机理,简化评估方法,装置的物理实现以及结构试验验证等方面都不够完善。基于以上,本文针对离合惯容器及其结构体系开展了系统的理论研究和试验研究,概括如下:（1）揭示了惯容结构（IS）和离合惯容结构（CIS）体系的减震原理。通过惯质比β定量地评估了 IS的共振响应;通过仿真计算分析了离合惯容体系的频响性能,解释了离合作用对于振动衰减的积极作用。针对惯容器减小结构自振频率的特点,通过单自由度（SDOF）模型和多自由度（MDOF）模型对比分析了惯容减震与其他减震方案的差异,探讨了惯容减震等效实现基础隔震效果的可行性。结果表明,惯容器加入结构会减小结构的自振频率、阻尼比,以及荷载输入强度,IS体系的位移共振响应比无控体系放大了（?）倍;而CIS体系的位移共振响应相对于无控结构有明显降低。IS体系在与其他SDOF减震体系频率一致时,具有更优的性能;在一定惯量下,惯容结构的基本周期可以一定程度地延长,当基本周期一致时,惯容减震结构的性能可以媲美基础隔震结构。（2）开展了小尺度的惯容结构和离合惯容结构振动台试验。设计了具有齿轮齿条式传动机制的惯容器（ID）、安装棘轮的离合惯容器（CID）、具有减速机的离合惯容器（ECID）、附加电机阻尼的ECID装置（DECID）;对应用四种装置的结构,即IS、CIS、ECIS、DECIS,进行了不同激励下的动力响应测试。基于CIS试验模型考虑飞轮减速阻尼的影响建立了离合惯容器的实际模型,通过仿真分析和试验验证研究了飞轮阻尼项对离合惯容结构减震性能的影响;IS和CIS的对比试验表明,CID能更好地控制结构共振响应以及地震激励下的峰值响应;CIS和ECIS的对比试验表明,增大飞轮惯量可以进一步提升装置对共振响应和地震激励下的峰值响应的控制,但未能有效提高装置的惯容效果;DECIS与ECIS的对比试验表明,飞轮减速阻尼的引入可以有效提升装置的惯容效果,该结论也被仿真分析所验证。（3）建立了离合惯容结构的简化性能评估和性能设计方法。基于周期等效和能量平衡原理以及考虑复杂激励模型的统计线性化方法对CIS体系进行了等效线性化分析,确立了CIS体系的等效线性体系（ELS）及其等效参数;以ELS为基础对CIS进行了基于随机激励与位移反应谱的性能评估。在MDOF模型中研究了装置的优化布置,确定了剪切变形结构的最佳布置位置。基于简化评估方法,给出了多自由度CIS基于位移的设计方法;基于模态重构方法,研究了多自由度CIS的等效线性化。结果显示,所得出的等效线性公式简单易用,具有足够的精度对CIS体系进行快速的简化性能评估。通过关键模态的惯质比最大化分析出,刚度薄弱层是一般剪切变形结构的装置最佳布置位置。所提出的基于位移的设计方法可以快速完成多自由度CIS的位移减震目标;提出的多自由度CIS的等效线性方法也丰富了多自由度CIS的计算分析手段。（4）提出了基于惯容单元和弹簧单元的时域、频域混合控制策略。以CIS体系代表的分段惯容体系为基础,结合分段刚度体系,提出了时域混合控制策略,并进行了性能分析。考虑频域激励的情况,结合惯容单元和刚度单元分别在高频和低频激励响应的出色控制,提出了频域最优混合控制策略,并对SDOF隔振体系进行了频域混合控制下的振动传导率分析。所提出的时域混合控制策略,弥补了分段惯容策略下结构在减速阶段缺失的控制力;整合了分段惯容和分段刚度控制的优势,实现了比单一分段控制更优的性能。所提出的频域混合控制策略,可以根据不同频域范围切换使用惯容器或弹簧单元作为控制单元,实现更优的减震性能,尤其是克服了传统阻尼单元在频率比大于√2以后振动传导率放大的问题;频域混合控制策略对承受固定频域激励的振动体系可能是更好的选择。（5）分析了惯容减震装置在各类减震体系中的性能。将调谐质量-阻尼器-惯容器（TMDI）模型应用到了层间隔震体系中;考虑隔震层位置的变化,研究了 TMDI对不同隔震层位置的层间隔震体系的性能提升效果,结果表明随着隔震层位置的提升,TMDI发挥的增强作用越明显。将离合惯容器引入到了传统TMD模型中,替换了其中的阻尼单元,形成了可离合调谐质量阻尼器（CTMD）,旨在扩展调谐质量单元的耗能途径。对CTMD体系进行了性能分析,结果证明CTMD体系在一定程度上可以近似实现最优TMD的效果。分析了调谐惯容阻尼器（TID）对巨框架-子结构体系的减震控制效果;与传统的阻尼减震（VD）、子结构基础隔震（BIS）以及调谐减震（TMD）方案进行了对比,归纳总结出了各方案的适用范围;结果表明,当子结构与巨框架的频率比fs＜1时,TID是最佳控制方案,当fs＞1时,BIS方案效果更好。