本文中研制了一种适用于大跨空间结构的竖向变刚度三维隔震装置,该装置由用于水平隔震的铅芯橡胶支座和用于竖向隔震的组合液压缸构成。基于液压原理,通过改变组合液压缸不同阶段参与工作腔室的种类和数量实现装置竖向变刚度特性。推导了组合液压缸不同工作阶段的刚度计算公式,并建立了其滞回模型。完成了组合液压缸的振动台试验,验证了刚度计算公式与所建立滞回模型的准确性。采用有限元方法,对比分析了不同地震作用下单层球面网壳结构在不隔震、水平隔震、非变刚度三维隔震与竖向变刚度三维隔震时的响应,建立了考虑水平地震影响的最大竖向隔震位移计算方法。结果表明,竖向变刚度三维隔震装置对结构加速度与杆件内力的减震率优于水平隔震支座,与非变刚度三维隔震装置接近,但可更有效地限制隔震层竖向位移与结构倾覆转角;所建计算方法可以准确计算结构三维隔震时的最大竖向隔震位移,不同地震记录作用下计算结果的最大误差为16. 0%。