传统结构的抗风和抗震设计采用加强结构构件的抗侧刚度来实现,增加抗侧构件截面尺寸和提高材料强度势必会增加结构自重,产生地震响应增大、结构延性降低和造价增高的缺点。结构振动控制技术通过在结构特定部位增加耗能装置,当地震、强风等外荷载来临时,依靠装置自身进行能量耗散,减少了传递至结构主体上的外部能量,从而提高了结构的安全性和耐久性。粘滞阻尼器作为传统被动控制装置,有着构造简单、不需要外部能量输入和不会对结构主体产生破坏作用力等优点,但其阻尼系数固定,出力范围窄等问题限制其发展和应用。磁流变阻尼器等半主动控制阻尼器通过实时调整外加磁场改变阻尼器中流体特性,实现改变阻尼器出力,有着出力范围广、阻尼力瞬时可控等优点,但其需要外部能源供应和配置反馈控制装置。结合上述两种控制装置的优点,本文在粘滞阻尼器的基础上,研发设计了一种新型被动式变阻尼耗能装置,该装置构造简单,可实现较宽域阻尼力输出,同时有着不需要外部能源输入和反馈控制条件,可实现自适应控制等优点。论文主要进行了以下几方面研究:1.根据现有粘滞阻尼器理论,分析得到了通过改变阻尼孔面积改变阻尼系数的方法。根据变阻尼相关理论,设计了一种被动变阻尼装置。该装置可随外部激励改变,通过机械方式改变阻尼器内部阻尼孔的面积,从而实现对阻尼出力过程中阻尼系数的调整,并推导了装置阻尼力的理论公式。2.设计制作了一种单阶梯的被动变阻尼装置(Single-stage passive variable damping device,SPVDD),对其进行了多工况性能验证试验。试验结果表明,该装置可以随外部激励速度的变化实时机械式改变阻尼系数,且无需外部能源供给,耗能效果明显优于传统粘滞阻尼器。3.在单阶梯被动变阻尼装置的基础上,设计制作了一种多阶梯被动变阻尼装置(Multi-stage passive variable damping device,MPVDD),也对其进行了性能验证试验。试验结果表明,相对于单阶梯被动变阻尼装置,多阶梯被动变阻尼装置有着更广的阻尼力出力范围,可同时对不同的速度响应区间设计不同的阻尼系数变化规律,耗能效果优于传统粘滞阻尼器和单阶梯被动变阻尼装置。4.对应用单阶梯和多阶梯被动变阻尼装置的高层建筑风振控制效果进行了计算分析。计算结果表明,单阶梯被动变阻尼装置对结构响应的控制效果随风荷载强度的增加而提高,控制效果优于传统粘滞阻尼器;多阶梯被动变阻尼装置随着阶梯数增加,控制范围不断变宽,可实现对不同风荷载强度下结构响应的阶梯性控制及多目标响应的控制。5.基于性能化设计理论,分别提出了基于单阶梯和多阶梯被动变阻尼装置的高层建筑风振控制性能化设计方法,并通过工程实例对设计方法进行了说明。该设计方法可考虑结构在不同风压下多目标控制需求,针对不同控制响应值,给出阻尼器数量和构造参数的完整设计过程。该设计方法可满足结构在弱风压下舒适度需要,强风压下的耐久性要求及确保强风压下结构的安全性,工程设计实例也表明了该设计方法的可行性和适用性。