一种四边形转动摩擦阻尼器技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及一种四边形转动摩擦阻尼器。
背景技术
建筑物在受到震动时，会在震动力的作用下发生层间位移，产生层间位移角，使建
筑物发生形变，当层间位移角较大时，会使建筑物发生损坏，目前多采用增强建筑物自身结
构的抗震性能的方法或者采用在建筑物中安装阻尼器的方法来降低震动力对建筑物的损
坏。
常用的阻尼器分为金属阻尼器、液体粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、黏弹性阻尼器等，
金属阻尼器具有性能稳定、不受环境温度影响、构造简单、造价低廉、易于更换的优点，但是
难以控制阀值，即这类软钢阻尼器初始刚度较小，承载能力低。若增大初始刚度，则需要增
加阻尼器钢板的数量，这使得实际工程应用中存在着经济性与可行性问题。液体粘滞阻尼
器性能稳定、耗能能力强，能够给结构提供较高的附加阻尼比而不改变其固有频率，但是这
类阻尼器加工制作困难，价格较高，粘滞液体易发生渗漏；粘弹性阻尼器耗能能力强，大震、
小震情况下都可以起作用，但是受温度影响大，温度升高时耗能能力减弱。摩擦型阻尼器具
有很好的耗能能力，而且性能不受温度影响，构造简单，制作方便，造价较低，工程应用前景
很好，目前常用在建筑物中用来减震的摩擦阻尼器为滑动摩擦阻尼器，但滑动摩擦型阻尼
器的减震效果取决于滑动摩擦阻尼器的量程，而滑动摩擦阻尼器的量程一般较小，因此受
到其量程的限制，使得滑动摩擦阻尼器的耗能能力有限，减震效果不理想，尤其当建筑物受
到较大的震动力，产生的层间位移角较大时，滑动摩擦阻尼器无法满足减震要求。
发明内容
为了解决现有的滑动摩擦阻尼器由于受到其量程的限制而不能满足减震要求的
问题，本发明提供了一种四边形转动摩擦阻尼器，所述四边形转动摩擦阻尼器包括：四个转
动件，分别为第一转动件、第二转动件、第三转动件和第四转动件，四个节点板、四个连接
杆、四个连接件、四个预紧力螺栓、四个固定螺栓和多个摩擦片；
四个转动件中的每两个转动件均通过一个预紧力螺栓铰接，四个转动件形成一个
四边形，四边形为正方形或者长方形，第一转动件上设有两个滑槽，第二转动件上设有两个
滑槽，每个滑槽内均安装有一个固定螺栓，固定螺栓能够在滑槽内滑动，第一转动件和第二
转动件是所述四个转动件中的两个互相平行的转动件，每两个转动件的铰接处均设有摩擦
片；
每个连接杆的一端与一个节点板铰接，另一端与一个连接件的一端铰接，每个连
接件对应一个所述滑槽，连接件的另一端通过与其对应的滑槽内的固定螺栓固定，当所述
四边形转动摩擦阻尼器没有受到外力作用时，四个连接杆的轴线的交点与所述四边形的形
心重合。
当所述四边形转动摩擦阻尼器没有受到外力作用时，所述第一转动件以及所述第
二转动件均与建筑物的横截面的宽相互平行。
所述第三转动件包括第一钢板和第二钢板，所述第四转动件包括第三钢板和第四
钢板；
通过一个所述预紧力螺栓依次穿过第一钢板的一端、第一转动件的一端以及第二
钢板的一端将所述第三转动件的一端与所述第一转动件的一端铰接；通过一个所述预紧力
螺栓依次穿过第三钢板的一端、第一转动件的另一端以及第四钢板的一端将所述第四转动
件的一端与所述第一转动件的另一端铰接；
通过一个所述预紧力螺栓依次穿过第一钢板的另一端、第二转动件的一端以及第
二钢板的另一端将所述第三转动件的另一端与所述第二转动件的一端铰接；通过一个所述
预紧力螺栓依次穿过第三钢板的另一端、第二转动件的另一端以及第四钢板的另一端将所
述第四转动件的另一端与所述第二转动件的另一端铰接。
所述第一钢板的一端与所述第一转动件的一端之间设有一个所述摩擦片，所述第
二钢板的一端与所述第一转动件的一端之间设有一个所述摩擦片；
所述第三钢板的一端与所述第一转动件的另一端之间设有一个所述摩擦片，所述
第四钢板的一端与所述第一转动件的另一端之间设有一个所述摩擦片；
所述第一钢板的另一端与所述第二转动件的一端之间设有一个所述摩擦片，所述
第二钢板的另一端与所述第二转动件的一端之间设有一个所述摩擦片；
所述第三钢板的另一端与所述第二转动件的另一端之间设有一个所述摩擦片，所
述第四钢板的另一端与所述第二转动件的另一端之间设有一个所述摩擦片。
每个所述连接件均包括两个连接子板，分别为第一连接子板和第二连接子板；
通过销钉依次穿过第一连接子板的一端、一个所述连接杆的另一端以及第二连接
子板的一端将一个所述连接杆与一个所述连接件的一端铰接；
通过所述固定螺栓穿过第一连接子板的另一端、一个所述滑槽以及第二连接子板
的另一端将第一连接子板的另一端和第二连接子板的另一端固定。
每个所述节点板内均设有安装槽，所述连接杆的一端插入所述安装槽内，通过轴
承依次穿过节点板的上表面、位于安装槽内的连接杆以及节点板的下表面，所述轴承两端
均通过螺母拧紧固定在所述节点板的表面。
在将所述连接杆与所述节点板以及所述连接件铰接之前，对所述连接杆施加预拉
力。
所述连接杆为钢管。
所述第一转动件和所述第二转动件的材料为钢板。
所述摩擦片的材料为石棉、烧结金属摩擦材料或者陶瓷纤维。
在本发明中，当建筑物受到震动力时，可以通过四边形转动摩擦阻尼器的节点板、
连接杆以及连接件将震动力传递给成四个转动件，四个转动件在震动力的作用下发生转动
变形，每两个转动件铰接在一起，且铰接处设有摩擦片，因此四个转动件在发生转动变形的
过程中，会消耗震动能量，本发明中的阻尼器可以随着建筑物的摆动往复耗能，且变形能力
大，耗能效果显著，并可以根据实际情况对四个转动件的转动刚度进行调节以适应不同的
耗能需求；本发明中传递震动力的连接杆与节点板以及连接件均为铰接，且可以为连接杆
施加预拉力，使得连接杆在工作时处在受拉状态，保证四边形转动摩擦阻尼器的稳定性；本
发明中的四边形转动摩擦阻尼器尺寸较小，建筑物产生的微小震动也可以使得四边形转动
摩擦阻尼器的四个转动件发生转动，降低震动力对建筑物的不利影响。
附图说明
图1是本发明提供的四边形转动摩擦阻尼器的结构示意图；
图2是本发明提供的四边形转动摩擦阻尼器的耗能变形示意图；
图3是本发明提供的第一转动件、第二转动件和第三转动件的连接构造示意图；
图4是本发明提供的第一转动件、第三转动件和第四转动件的连接构造示意图；
图5是本发明提供的连接杆和连接件的连接构造示意图；
图6是本发明提供的图5的A-A向剖面示意图；
图7是本发明提供的节点板与建筑物的连接构造示意图；
图8是本发明提供的图7的B-B向剖面示意图。
其中，
1A第一转动件；1B第二转动件；
1C第三转动件，131第一钢板，132第二钢板；
1D第四转动件，141第三钢板，142第四钢板；
2节点板，21安装槽；3连接杆；
4连接件，41第一连接子板，42第二连接子板；5预紧力螺栓；6固定螺栓；7摩擦片；8
滑槽；9建筑物；10销钉；11轴承；12螺母。
具体实施方式
为了解决现有的滑动摩擦阻尼器由于受到其量程的限制而不能满足减震要求的
问题，如图1所示，本发明提供了一种四边形转动摩擦阻尼器，该四边形转动摩擦阻尼器包
括：四个转动件，分别为第一转动件1A、第二转动件1B、第三转动件1C和第四转动件1D，四个
节点板2、四个连接杆3、四个连接件4、四个预紧力螺栓5、四个固定螺栓6和多个摩擦片7；
四个转动件中的每两个转动件均通过一个预紧力螺栓5铰接，四个转动件形成一
个四边形，四边形为正方形或者长方形，第一转动件1A上设有两个滑槽8，第二转动件1B上
设有两个滑槽8，每个滑槽8内均安装有一个固定螺栓6，固定螺栓6能够在滑槽8内滑动，第
一转动件1A和第二转动件1B是四个转动件中的两个互相平行的转动件，每两个转动件的铰
接处均设有摩擦片7；
每个连接杆3的一端与一个节点板2铰接，另一端与一个连接件4的一端铰接，每个
连接件4对应一个滑槽8，连接件4的另一端通过与其对应的滑槽8内的固定螺栓6固定，当四
边形转动摩擦阻尼器没有受到外力作用时，四个连接杆3的轴线的交点与四边形的形心重
合。
本发明中的四边形转动摩擦阻尼器可以安装在建筑物的两柱之间一跨内，如图1
所示为安装了本发明中的四边形转动摩擦阻尼器的建筑物9的横截面示意图，可以根据实
际需要，在建筑物9的每一跨均安装一个四边形转动摩擦阻尼器，可以在建筑物9的每一层
均安装一个四边形转动摩擦阻尼器，在将四边形转动摩擦阻尼器安装在建筑物9内时，可以
将四个节点板2预埋在建筑物9内，或者外包在建筑物9的内表面，将四个节点板2与建筑物9
连接在一起后，可以调整四个固定螺栓6，具体地，如图1所示，可以分别滑动位于每个滑槽8
内的固定螺栓6，使四个连接杆3的轴线的交点与四个转动件形成的四边形的形心重合，如
图1中的虚线所示，此时，可以分别拧紧四个固定螺栓6，拧紧后的固定螺栓6不可以在滑槽8
内滑动，保证在建筑物9不产生层间位移角时连接杆3的轴线的交点与四边形的形心不偏
移，若在建筑物9不产生层间位移角时四个连接杆3的轴线的交点与四边形的形心不重合，
则建筑物9受到震动产生层间位移角时，四个连接杆3即使受力耦作用也不能绕形心转动发
生形变耗能，影响耗能效果。
如图2所示，且参见图1，建筑物9受到震动力时，本发明中的震动力包括地震施加
给建筑物9的力、风施加给建筑物9的吹力以及建筑物9内的人和物体施加给建筑物9的力，
建筑物9会在震动力的作用下产生层间位移角，发生转动位移，由于每个节点板2均与建筑
物9连接，且每个连接杆3均与一个节点板2以及一个连接件4的一端铰接，连接件4的另一端
又通过固定螺栓6与四个转动件形成的四边形固定，因此，建筑物9在发生转动位移时，会通
过四个节点板2、四个连接杆3以及四个连接件4的传动而带动四个转动件形成的四边形发
生变形，又由于四个转动件中的每两个转动件均是通过预紧力螺栓5铰接在一起的，且每两
个转动件的铰接处均设有摩擦片7，因此，四个转动件形成的四边形发生变形时，需要克服
铰接处的预紧力螺栓5的转动弯矩以及铰接处的摩擦片7产生的摩擦力，如此，四个转动件
形成的四边形发生转动变形时，会消耗建筑物9受到的震动能量，且该四边形的转动量程较
大，因此消耗震动的能力较强，能够很好的满足减震要求，本发明中的四边形转动摩擦阻尼
器能够在建筑物9受到震动发生摆动时往复消耗震动能量，四个转动件形成的四边形的转
动刚度可以根据需要通过改变预紧力螺栓5的拧紧预紧力的大小以及摩擦片7的摩擦系数
进行合理控制。
在本发明中，摩擦片7的材料可以为石棉、烧结金属摩擦材料或者陶瓷纤维，满足
抗压和耐久性的要求。
在本发明中，在将四边形转动摩擦阻尼器安装在建筑物9中时，可以使设有滑槽8
的转动件与建筑物9的横截面的宽平行，如图1所示，在本发明中，第一转动件1A和第二转动
件1B上设置了滑槽8，当将本发明中的四边形转动摩擦阻尼器与建筑物9连接时，第一转动
件1A以及第二转动件1B与建筑物9的横截面的宽相互平行，如此设计，在安装的过程中，可
以使连接杆3的轴线的交点更容易交于四边形的形心，更好的保证抗震效果。
在本发明中，四个转动件形成的四边形可以为长方形也可以为正方形，当为长方
形时，第一转动件1A和第二转动件1B的长度相同，第三转动件1C的长度和第四转动件1D的
长度相同，且第三转动件1C和第四转动件1D的长度要大于第一转动件1A和第二转动件1B的
长度；当为正方形时，四个转动件的长度相同，可以根据实际情况合理设计。
在本发明中，如图3、图4和图1所示，其中，图3是图1中A向视图，图4是图1中的B向
视图，第三转动件1C包括第一钢板131和第二钢板132，第四转动件1D包括第三钢板141和第
四钢板142；
如图4所示，通过一个预紧力螺栓5依次穿过第一钢板131的一端、第一转动件1A的
一端以及第二钢板132的一端以将第三转动件1C的一端与第一转动件1A的一端铰接，第一
钢板131的一端与第一转动件1A的一端之间设有一个摩擦片7，第二钢板132的一端与第一
转动件1A的一端之间设有一个摩擦片7；
如图4所示，通过一个预紧力螺栓5依次穿过第三钢板141的一端、第一转动件1A的
另一端以及第四钢板142的一端以将第四转动件1D的一端与第一转动件1A的另一端铰接，
第三钢板141的一端与第一转动件1A的另一端之间设有一个摩擦片7，第四钢板142的一端
与第一转动件1A的另一端之间设有一个摩擦片7；
如图3所示，通过一个预紧力螺栓5依次穿过第一钢板131的另一端、第二转动件1B
的一端以及第二钢板132的另一端以将第三转动件1C的另一端与第二转动件1B的一端铰
接，第一钢板131的另一端与第二转动件1B的一端之间设有一个摩擦片7，第二钢板132的另
一端与第二转动件1B的一端之间设有一个摩擦片7；
通过一个预紧力螺栓5依次穿过第三钢板141的另一端、第二转动件1B的另一端以
及第四钢板142的另一端以将第四转动件1D的另一端与第二转动件1B的另一端铰接，第三
钢板141的另一端与第二转动件1B的另一端之间设有一个摩擦片7，第四钢板142的另一端
与第二转动件1B的另一端之间设有一个摩擦片7。
在本发明中，第一转动件1A为一块钢板，第二转动件1B为一块钢板，第三转动件1C
包括两块钢板、第四转动件1D包括两块钢板，通过以上方式将四个转动件连接起来，使每个
预紧力螺栓5连接三块钢板，并且，每两块相邻的钢板之间设置一个摩擦片7，如此增加了摩
擦面的数量，当四个转动件形成的四边形发生转动时，可以加大四边形的能耗，进一步提高
抗震效果。
在本发明中，由于连接杆3与节点板2以及连接件4的连接方式均为铰接，使得连接
杆3在工作过程中仅绕铰接点进行转动而不受弯矩的影响，可以在将每个连接杆3与节点板
2以及连接件4铰接之前，对每个连接杆3均施加预拉力，保证当建筑物9受到震动力进而带
动四边形转动摩擦阻尼器发生变形时，连接杆3由于预拉力的存在，而不受压力的作用，尽
量使得连接杆3处在受拉的工作状态，因为连接杆3若受到压力的作用，可能会影响本发明
中的四边形转动摩擦阻尼器的稳定性，因此通过对每根连接杆3均施加预拉力，保证四边形
转动摩擦阻尼器的稳定性。
在本发明中，连接杆3可以设计为钢管，钢管为中空的管材，相对于实心杆件来说，
钢管的截面模量更大，在受压状态下的稳定性更好；由于钢管中空的管材，还可以减轻四边
形转动摩擦阻尼器的自重；进一步地，还可以对钢管施加预拉力后再与节点板2以及连接件
4连接，进一步保证四边形转动摩擦阻尼器的稳定性。
如图5、图6和图1所示，在本发明中，每个连接件4均包括两个连接子板，分别为第
一连接子板41和第二连接子板42；
通过销钉10依次穿过第一连接子板41的一端、一个连接杆3的另一端以及第二连
接子板42的一端以将一个连接杆3与一个连接件4的一端铰接；
通过固定螺栓6穿过第一连接子板41的另一端、一个滑槽8以及第二连接子板42的
另一端将第一连接子板41的另一端和第二连接子板42的另一端固定。
在本发明中，通过为连接件4设置两个连接子板，使得连接杆3的另一端铰接在两
个连接子板之间，可以使连接杆3更稳定地绕着销钉10转动。
如图7和图8所示，在本发明中，每个节点板2内均设有安装槽21，连接杆3的一端插
入安装槽21内，通过轴承11依次穿过节点板2的上表面、位于安装槽21内的连接杆3以及节
点板2的下表面，且轴承11两端均通过螺母12拧紧固定在节点板2的表面，如此可以完成连
接杆3与节点板2的铰接，当建筑物9受到震动力而产生变形时，连接杆3可以绕着与节点板2
的铰接点转动。
在本发明中，当建筑物9受到震动力时，可以通过四边形转动摩擦阻尼器的节点板
2、连接杆3以及连接件4将震动力传递给成四个转动件，四个转动件在震动力的作用下发生
转动变形，每两个转动件铰接在一起，且铰接处设有摩擦片7，因此四个转动件在发生转动
变形的过程中，会消耗震动能量，本发明中的阻尼器可以随着建筑物9的摆动往复耗能，且
变形能力大，耗能效果显著，并可以根据实际情况对四个转动件的转动刚度进行调节以适
应不同的耗能需求；本发明中传递震动力的连接杆3与节点板2以及连接件4均为铰接，且可
以为连接杆3施加预拉力，使得连接杆3在工作时处在受拉状态，保证四边形转动摩擦阻尼
器的稳定性；本发明中的四边形转动摩擦阻尼器尺寸较小，建筑物9产生的微小震动也可以
使得四边形转动摩擦阻尼器的四个转动件发生转动，降低震动力对建筑物9的不利影响。