在众多结构振动控制方式中,被动控制以其可靠的控制效果、维护要求低、无需外部信号和能源输入等特点受到工程师和研究人员的广泛关注,是目前实际应用最多的振动控制技术。目前被动控制方案大多会增加结构刚度,对结构位移响应控制效果较好的同时牺牲了对加速度响应的控制。此外,现有的被动控制还存在着一些明显不足,例如残余变形、震后维护、阻尼器耐久性、安装后对结构产生附加荷载等问题。负刚度控制能够有效降低结构刚度,对剪力响应和加速度响应都有较好控制效果,负刚度控制增加的位移可以通过安装适当的阻尼器进行控制。形状记忆合金(Shape Memory Alloys)具有许多优越的性能,如形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀等,是制作高性能阻尼器的理想材料。本文利用负刚度装置和SMA阻尼器的特性,设计了负刚度减震系统,并对其在楼房和桥梁中的控制效果进行了模拟研究,主要工作包括以下几个方面:(1)提出了一种新型轨道式负刚度装置,并通过振动台试验对其力学性能进行了研究。通过循环加载得到不同弹簧预压缩量下负刚度装置的滞回曲线;通过扫频试验测试了负刚度装置的频响性能。提出了负刚度装置的设计方法,建立了轨道式负刚度装置的理论模型,并对其滞回性能进行了数值模拟,试验结果与模拟结果吻合较好。(2)提出了一种新型多维SMA阻尼器,并在万能试验机上对其力学性能进行了测试。20℃室温环境中,在不同加载频率和不同幅值的正弦激励下,分别测试了 SMA丝不同初始应变时阻尼器的滞回性能。对阻尼器扭转性能也进行了测试。建立了多维SMA阻尼器的理论模型,并对其在周期荷载下的力学性能进行了数值模拟,不同幅值下的模拟结果均与试验结果吻合较好,验证了理论模型的有效性。将轨道式负刚度装置和多维SMA阻尼器配合使用,构成负刚度减震系统,提出了负刚度减震系统的优化设计方法。(3)针对第二阶段Benchmark高速公路桥模型设计了负刚度减震系统,采用Simulink程序编制了模拟程序,研究了其在Benchmark高速公路桥问题中的控制效果。结果表明,在6条地震波作用下,负刚度减震系统的控制效果与半主动控制的效果相当,以被动的方式实现了半主动的控制效果。(4)针对智能隔震Benchmark楼房问题设计了负刚度减震系统,并研究了其对Benchmark隔震模型的控制效果。研究了负刚度系统在七条地震波下的控制效果,并与被动、半主动和主动控制效果对比,结果表明负刚度控制对位移、加速度和基底剪力等响应的控制效果均明显优于其他三种控制方案。