由于大跨空间结构跨度较大,其在地震作用下竖向振动明显,竖向响应与水平响应可以达到相当的水平,导致大跨空间结构空间受力复杂。另外,强震观测记录表明,部分地震竖向分量幅值大于水平分量。因此,无论从经济性、功能性还是安全性的角度来看,对大跨度空间结构的三维隔震研究都具有重要意义。本文在整理、分析以及总结国内外三维隔震体系研究成果的基础上,研发了长周期变刚度三维隔震支座,并对其支座整体动力性能与隔震效果等进行了相关试验验证,开展了不同因素作用下变刚度三维隔震单层球面网壳数值模拟分析。本文主要研究工作如下:（1）在大跨空间结构竖向变刚度隔震支座基础上,通过对竖向变刚度隔震支座与水平摩擦摆隔震支座进行连接实现水平-竖向运动解耦,完成长周期变刚度三维隔震支座整体设计。对所开发的三维隔震支座进行了静力加载试验,试验结果与计算结果相差不超过6%;正弦激励试验下支座的竖向滞回曲线与设计结果相吻合,存在明显滞回环,支座内部存在阻尼耗能;地震动加载试验中支座对振动台输入的加速度有很好的的隔震效果,极罕遇地震作用竖向加速度平均隔震效率48%,水平加速度平均隔震效率达到89%。（2）研究了考虑行波效应时变刚度三维隔震单层球面网壳支座的隔震性能。建立了三维隔震单层球面网壳结构数值模型,计算了是否考虑行波效应两种情况下单层球面网壳在不隔震、水平隔震、长周期非变刚度三维隔震与变刚度三维隔震时的动力响应。通过对结构峰值加速度及杆件轴力的分析,三维隔震支座对行波效应下结构峰值加速度及杆件轴力平均隔震效率可以达到86%和55%,比二维水平隔震支座有更好的控制效果。（3）研究了基于软土地基条件下变刚度三维隔震单层球面网壳支座的隔震性能。建立了软土地基上三维隔震单层球面网壳结构模型,计算了是否考虑土-结构相互作用两种情况下,单层球面网壳在不隔震、长周期非变刚度三维隔震与变刚度三维隔震时的动力响应。通过对结构顶点加速度及杆件轴力的分析,考虑土-结构相互作用时,三维隔震隔震效率降低,加速度隔震效率降低约4%～15%,杆件轴力隔震效率降低约0～10%。