更新时间：2022-08-25 14:34
钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。随着建筑物抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，消能抗震成为建筑物抗震技术的一个发展趋势。低屈服点钢作为消能抗震设计中主要部件的制作材料，其研制、发展自20 世纪90 年代以来受到广泛关注，并在钢种的研制和工程应用方面取得显著进展。
具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2（MPa）。
地球上每年都有大量的地震发生，给人类的生命和财产造成了巨大损失。为了降低地震带来的损失，研究人员在建筑物抗震方面作了大量研究工作。随着建筑物抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，消能抗震成为建筑物抗震技术的一个发展趋势。低屈服点钢作为消能抗震设计中主要部件的制作材料，其研制、发展自20 世纪90 年代以来受到广泛关注，并在钢种的研制和工程应用方面取得显著进展。
通常的结构抗震用钢除了要求具有高的强度和良好的塑性外，还要考虑钢的应变时效敏感性、脆性转变温度、低周疲劳抗力和焊接等性能。低屈服点钢主要用于制作消能阻尼器，其抗震方式决定了钢的性能要求。
地震中，要求消能阻尼器先于其他结构件承受地震载荷，在塑性区内发生反复变形、吸收地震能量，从而实现抗震的目的。所以低屈服点钢必须具有很低的屈服点并且屈服范围控制在很窄的范围内，同时还要有良好的加工及焊接性能，并且具有良好的塑性，从而具有良好的变形能力。
此外，抗震用钢在地震时承受反复的交变载荷。强震的持续时间一般在1min 以内，振幅频率通常1~3Hz，在100~200 循环周次内造成建筑物的破坏，属于高应变低周疲劳。所以要求低屈服点钢必须具有良好的抗低周疲劳性能。
消能阻尼器利用软钢良好的滞回性能耗散输入的地震能量，地震时，这些阻尼器先于其他结构件承受地震载荷作用，并首先发生屈服，靠反复载荷滞后吸收地震能量，抗震效果更好，用于制作这些消能阻尼器的低屈服点钢(或称软钢)从而成为抗震用钢的一个新钢种。
最初用于制作消能构件的是普通低碳钢，其屈服强度在200 MPa 以上，但伸长率较低。为提高消能阻尼器的抗震效果，必须制备出强度更低、塑性更好的钢板。为此，研究人员对钢板屈服强度的产生机理进行分析，提出了降低屈服强度的有效方法。
为降低强度，必须消除如晶界强化、固溶强化、位错强化和析出强化等强化手段。低屈服点钢采用接近工业纯铁的成分设计，通过晶粒粗化及添加少量Ti、Nb 固定C、N 原子以降低其对位错运动的阻碍作用。Ti 在钢中可依次形成TiN→Ti4C2S2→TiS 和TiC，所有多余的Ti(Ti-3.42N-1.5S)最后可以形成TiC。台湾中钢的研究表明,钢中多余的Ti 量达到0.03%或者与3.99C 比值为2 时，铁素体晶粒尺寸显著增加，认为较多的Ti 使得TiN、TiS 和TiC 等颗粒粗化从而失去晶界钉扎作用。
而当多余的Ti 量超过0.03%时，由于多余Ti 产生的溶质拖拽效应反而使得晶粒尺寸减小。但仅靠多余的Ti 不能产生如此明显的晶粒长大效果，自由C 原子的消除也有一定的作用。即仅仅添加Ti 并不能使钢板的屈服强度降低到100MPa 以下。台湾中钢对加Ti 的部分钢板在650~950℃进行了回火试验。结果发现，在750~850℃回火，很多钢板的屈服强度从200MPa 迅速降低到100MPa以下，而不含Ti 的钢板只有小幅的下降。
目前低屈服点钢按其屈服强度基本可以划分为100MPa、160MPa 和225MPa。日本属于地震多发国家，一直重视建筑减震技术的研究。新日铁最先提出软钢抗震阻尼器设想，并早在1989 年有文献报道其研制出屈服强度低于100MPa 的极低屈服点钢，并介绍了其应用设计情况，到1998年已经用屈服强度分别为100 MPa 和225MPa的钢板做成三种类型的抗震阻尼器应用于高层建筑结构的抗震设计。川崎制铁于1998 年开发出类似钢种，牌号为RIVER FLEX100 和RIVERFLEX235，JFE 成立以后也把建筑构造用低屈服点钢纳入钢板产品目录，牌号为LY100、LY160、及LY225。
台湾中钢于1997 年研制成功低屈服点钢，牌号为LYS100,实物性能如表2 所示。基本的制造工艺为1200℃板坯加热2h，950℃终轧，以5℃/s的速度空冷到室温后于750℃软化处理1h。
我国虽然已经生产了系列高性能的结构抗震用钢，但在低屈服点钢领域的发展还处于起步阶段，少数建筑所采用的低屈服点钢板均依赖进口。龚士弘等在试验室进行了减震器用钢的研究，采用再结晶轧制工艺制备的钢板在性能上近似日本LYP235，并对其韧性、焊接性能作了分析。在钢铁企业中，宝钢已经进行了低屈服点钢的开发，所制备出的钢板在屈服强度上覆盖了从100MPa 到225MPa 的强度范围，将于近期内转入工业试制阶段。
低屈服点钢主要用于制作抗震用消能阻尼器(energydissipation damper), 也有文献称之为耗能阻尼器或者抗震设施(seismic control devices)、消能构件或加劲阻尼装置(ADAS,added dampingandstiffness)等，或将消能减震称之为耗能减震。
传统的抗震设计，依靠建筑物柱梁的变形来吸收地震能量，其主要结构件的变形在震后很难修复。而消能阻尼器利用自身的反复变形吸收地震能量，有效保护了主体建筑的安全，并且这些阻尼器构件只是抗侧力构件的一个组成部分，其屈服耗能不会影响结构的承重能力。与其他减震材料相比，具有构造简单、经济耐用、震后更换方便和可靠性强等优点，既可用于新建筑物的抗震，也可用于旧建筑抗震能力的提高。目前采用低屈服点钢制作的无约束柱、钢剪力墙、各种类型的减震阻尼器和其他抗震设施在以日本为代表的很多国家得到广泛推广，并产生了大量相关的抗震设计技术。
研究显示，无约束柱的芯部包含钢管和砂浆以防止变形并对拉压应力具有稳定的回复特性。全尺寸、大容量的无约束柱试验已经证实了其回复特性及应力分布、二次弯矩效应和钢管的安全性。用超高强度钢和超低屈服点钢制作的无约束柱已经用于制作新型的抗震结构件。例如使用低屈服点钢生产的弹塑性滞后型剪力钢墙在大变形条件下能充分保持稳定，可以作为高韧性构件用于建筑物的消能抗震。
Chen 等研究了低屈服点钢剪力墙的周期性行为。在低屈服点钢剪力墙系统中，采用低屈服点钢板作钢护板，传统的结构钢用作边部框架，在交变载荷下进行了系列试验研究，并测试低屈服点钢剪力墙的刚性、强度、变形能力及消能作用。
同时分析了钢板的宽厚比效应、剪力墙的连续性及边部框架的柱梁连接设计等问题。结果显示，所有测试的试样均具有良好的消能作用，刚性剪力墙系统和框架剪力墙系统都有良好的变形能力。
此外，Susantha等以低屈服点钢板的厚度和截面构造作为测试的主要变量,研究了低屈服点钢改善钢桥桥墩的延展性问题。结果表明，与无低屈服点钢的桥墩相比,使用厚度合适的低屈服点钢板加固的桥墩具有更好的延展性和消能作用。
在我国，关于低屈服点钢制作的消能阻尼器的抗震研究也已成为研究人员关注的重点。通过理论分析和对实物的地震模拟，研究了X 形、三角形阻尼器以及各种构造的抗震柱的抗震性能，并系统总结了这些软钢阻尼器设计、试验方法。
欧进萍等进行了X 形钢板屈服阻尼器的疲劳试验研究和理论分析，建立了阻尼器钢板的弹塑性应变分析方法和X 形、三角形钢板阻尼器的疲劳设计准则。郭安薪等以低周疲劳破坏作为软钢阻尼器的破坏模式，建立了弹塑性滞回变形幅值和滞回循环次数的概率分析方法，并提出了大震作用下软钢阻尼器可靠度的分析方法。周云介绍了加劲阻尼装置及装有加劲阻尼装置结构的试验结果、分析模型、设计方法及工程应用情况。
根据国内外关于耗能减震技术研究与应用的状况，提出了耗能减震技术未来发展的一些方向和有待进一步研究的若干问题。我国的《建筑结构抗震设计规范》(GB50011-2001) 也增加了隔震和耗能减震方面的相关内容，为消能减震技术的应用提供了参考。
此外，蔡克铨等研究了低屈服点钢制作抗震间柱构架的抗震行为，试验结果表明三段式设计耐震间柱具有良好的耐震性能。李玉顺等研究了安装低屈服点钢阻尼器的钢框架结构的抗震性能。在试验过程中，框架柱和间柱始终在弹性变形范围内，而软钢阻尼器产生了很大的塑性变形，结构的位移明显降低，表明其能够有效抑制结构的地震反应。
目前，国外每年都有大量的高层建筑使用低屈服点钢制作的阻尼器以提高建筑物的抗震能力，我国使用低屈服点钢制作的抗震构件还刚刚起步，仅有少数新建的建筑使用了此抗震技术。
而我国属于地震多发国家, 随着我国高层建筑的增多以及高层钢结构建筑设计水平的提高，低屈服点钢未来的市场前景将非常广阔。
(1) 随着消能减震技术的发展和提高，消能阻尼器的使用也逐步普及，用于制作消能阻尼器的低屈服点钢也逐渐成为抗震用钢中的重点产品之一。
(2) 从目前的研究看，将钢板的强度降低到100MPa 以下的措施是降低钢中C 的含量，并通过添加Ti、Nb 消除钢中的自由C、N 原子以降低其对位错运动的阻碍，在晶粒粗化的基础上利用回火处理进一步增加晶粒的尺寸。
(3) 高层建筑抗震技术的发展使得低屈服点钢的研制和开发受到广泛关注，随着我国高层建筑的增多和钢结构建筑的推广，低屈服点钢将具有广阔的市场前景。