古塔是我国古代建筑史中的一颗璀璨明珠,它不仅建筑形式优美,也颇具历史和文化价值。但这些古塔建造年代久远,自然灾害和人为损害均较严重,亟需进行保护。目前,我国古塔的研究工作主要集中在抢救性恢复方面,而对于如何减小古塔结构地震响应的研究相对较少。为此,本文根据古塔结构的抗震保护原则和基本要求,研究了一种适合于减小古塔结构地震响应的形状记忆合金复合悬摆减震系统(Shape Memory Alloy-Suspension Pendulum Damping System,简写SMA-SPDS),并进行了集成后的有限元分析,主要工作如下:(1)分别对直径为0.5mm、0.8mm、1.0mm和1.2mm的奥氏体SMA丝材进行了力学性能试验,研究了丝材的直径和加载循环次数对材料应力-应变曲线及主要力学性能的影响,建立了分段线性化的本构模型。结果表明,随着循环次数的增加,丝材的累积残余应变略有增加,但单次循环的残余变形减小,同时应力-应变曲线各特征点应力值随循环次数增加趋于稳定;当丝材直径从0.5mm增大到1.2mm时,材料应力-应变曲线特征点的应力值也略有降低,其值约为5%,耗能能力变化不大,说明材料的力学性能比较稳定,可用于SMA-SPDS的研发。(2)针对我国现存砖石古塔结构,特别是小雁塔结构的主要特点,利用SMA材料特殊的力学性能,研发了一种基本不影响古塔原貌和历史信息、便于集成和适合减小古塔结构地震响应的SMA-SPDS,并通过改变SMA-SPDS中的3种物理力学参量,实测了12种工况下SMA-SPDS的动力特性,得出了相应的自振频率及阻尼比。结果表明,文中研发的SMA-SPDS阻尼比在0.0045-0.1529之间,可调范围较大,频率范围可调可控,能够满足古塔结构减震需要。(3)通过输入正弦波和实际记录地震波,进行了多种工况下SMA-SPDS的振动台试验,研究了SMA-SPDS的减震性能。根据试验结果分析,SMA-SPDS在正弦波激励和地震波作用下均出力较大,工作性能稳定可靠;12种工况下SMA-SPDS的等效阻尼力均随地震波峰值的增加而增大,且增幅加快,说明地震激励越强烈,SMA-SPDS的减震效果越明显;正弦波激励下,SMA-SPDS中质量块相对位移与台面速度的相位差均接近180°,说明SMA-SPDS的出力方向与结构地震作用方向相反,能够减小结构的地震作用。(4)通过理论分析和数值模拟,进行了SMA-SPDS的参数优化研究。结果表明,随着SMA-SPDS中质量块质量与受控结构质量比值的增大,SMA-SPDS的减震效果也随之增大,但逐渐趋于稳定,并且存在最佳频率比和阻尼比,应用时可优化选择。此外,针对小雁塔结构的实际情况,进行了单模态控制和多模态控制下的减震方案设计,给出了各种减震方案下SMA-SPDS的设计参数,并将优化的SMA-SPDS集成于小雁塔之中,运用有限元分析软件Abaqus,对上述各种减震方案进行了有限元分析。计算结果表明,文中提出的各种减震方案对小雁塔的地震响应均有减小,多模态控制可以有效提高SMA-SPDS的稳定性,并且能够提高小雁塔的减震效果。