消能减震作为迅速发展起来的一门新技术通过在建筑结构的适当部位设置消能器以增加结构阻尼，从而减小结构在风和地震作用下的反应。我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)将隔震和消能减震设计作为重要内容专门设置一个章节，这预示着消能减震设计广泛应用的时代即将到来。本文基于已有消能减震结构的理论基础上，在以下方面进行了研究： (1)提出一种设计金属阻尼器的新思路：利用钢板平面内受力提高初始刚度，并通过改变钢板平面几何形状增加变形耗能能力。对具有不同几何形状的钢阻尼器模型进行拟静力往复加载的模型及原型试验研究，给出了两种初始刚度大，耗能能力好的钢阻尼器，同时验证了采用此方法设计钢阻尼器是可行的。数值模拟结果表明，此类钢阻尼器对结构位移控制效果明显。 (2)对装有新型钢阻尼器的二层框架结构进行了模拟地震振动台试验，通过能量分析的方法检验地震过程中新型钢阻尼器的耗能能力；并采用有限元方法进行了振动台试验的数值仿真。试验及数值计算分析结果均表明，两种新型钢阻尼器具有在小震下为结构提供初始刚度，大震下消耗地震能的双重功能(也称“双功能”钢阻尼器)。 (3)对位移型消能减震结构阻尼器的布置位置及参数设计进行了优化研究，提出了一种基于遗传算法的新型优化数学模型，模型目标函数体现了明确的设计意义，在保证几种地震波作用下结构最大层间位移角接近设计值的前提下，尽可能使得应用的耗能体系刚度最小。同时解决了不同地震波作用下优化结果各不相同，优化参数难以选择的问题，是一种有效的参数优化设计方法。 (4)对于消能减震结构，提出一种基于位移的抗震设计方法，通过以结构构件设计为主，消能器为强度补充的设计思想减少以往基于位移设计方法中大量的迭代过程。在现阶段我国没有合适的位移设计反应谱情况下，建议短周期建筑采用规范中加速度转化为位移的方法来建立位移反应谱，中、长周期采用地震记录积分的方法获得位移反应谱。数值算例分别采用具体地震记录建立的位移反应谱及加速度转化的位移反应谱进行结构设计，通过加速度时程分析分别验证了该方法的准确性与实用性。 (5)对于消能减震偏心结构时程分析方法进行了研究，建立了消能减震偏心结构的计算方法和动力方程。采用该方法对一装有新型钢阻尼器的五层偏心结构进行双向地震动作用下的动力反应分析。结果表明，新型钢阻尼器不但减小了结构的水平位移反应，同时对于多维地震作用下的扭转变形也有较为明显的减震效果。