近年来,随着地震灾害频发和建筑行业技术发展,隔震结构在实际工程中得到了越来越多的应用。大多数的隔震支座仅能进行水平隔震,而不能隔离竖向地震作用。但是越来越多的地震记录表明竖向地震作用的强度一直被低估,同时相关研究表明竖向地震作用对结构的影响不容忽视。因此许多学者都在致力于开发能够同时隔离水平和竖向地震作用的三维隔震支座。然而目前的三维隔震支座成本较高、施工复杂,很难在普通民居尤其是村镇房屋中使用,因此开发出一种结构简单造价低廉的三维隔震支座具有重要意义。本文以一种适用于低矮房屋的弹簧-沥青三维隔震支座为研究对象,对新型三维隔震结构进行了振动台试验和理论研究。首先对弹簧参数的选取方法进行了研究。在弹簧-沥青三维隔震支座中,弹簧是核心的受力构件,用来承受上部结构的重量和水平、竖向地震作用,因此如何选取弹簧参数决定了隔震结构的安全性和隔震效果。本文根据弹簧的刚度公式和结构动力学理论,提出了弹簧各参数的选取方法和弹簧-沥青三维隔震结构的设计流程。研究结果表明,弹簧的高径比是控制弹簧稳定性和隔震效果的重要设计指标,高径比小于2.6时弹簧不会发生失稳。但是设计过程中为了保证更好的隔震效果,弹簧的高径比往往大于2.6,此时应对弹簧的稳定性进行验算,即弹簧变形小于失稳临界位移。其次对隔震支座的阻尼性能进行了研究。由于隔震支座刚度较小,在地震作用下会产生较大的位移,因此需要在隔震支座中添加阻尼材料减小上部结构的位移反应。在弹簧-沥青三维隔震支座中,沥青油膏起到防止弹簧锈蚀和提供额外阻尼的作用。本文采用循环单剪仪对沥青试样进行往复剪切试验,研究了沥青阻尼特性与双灰粉含量、循环次数、加载频率、加载位移以及温度的相关性。研究结果表明,沥青的阻尼特性与循环次数无关,与加载频率呈正相关,与加载位移、温度和双灰粉含量呈负相关。为了检验弹簧-沥青隔震结构的抗震能力和隔震效果,本文对弹簧-沥青三维隔震结构进行了多维振动台试验,通过设置对照组研究沥青油膏在隔震支座中的作用。在试验过程中依次逐级加载水平、水平竖向和多维地震动,研究竖向地震动和摇摆地震动对隔震结构地震反应的影响。试验结果显示,隔震模型水平加速度衰减系数均在0.66以下,表明水平隔震效果良好;竖向加速度衰减系数在无沥青试验中均大于1,在卧龙波有沥青试验中为0.5左右;沥青能够显著增加隔震结构的阻尼比,并能有效减小上部结构的位移反应;竖向和摇摆地震动均使隔震模型的地震反应增大,竖向地震动通过改变结构的水平等效刚度从而影响结构的地震反应,摇摆地震动能够改变结构的受力从而影响结构的地震反应。为了进一步研究弹簧-沥青三维隔震结构的动力特性,本文采用有限元软件ANSYS建立有限元模型,对振动台试验模型进行模态分析和动力时程分析,并将数值模拟结果和试验结果进行对比分析。研究结果表明,模拟值和试验结果吻合良好,说明了该有限元模型参数的合理性。