ISO 189542026 钢结构 结构螺栓连接 确定螺栓紧固程序参数的试验方法标准立项发展报告

*钢结构结构螺栓连接确定螺栓紧固程序参数的试验方法标准立项发展报告英文标题StandardizationDevelopmentReport:Steelstructures—Structuralbolting—Testmethodtodetermineparametersofbolttighteningprocedures摘要关键词-钢结构-结构螺栓连接-螺栓紧固程序-试验方法-参数确定-ISO18954:2026-紧固质量控制-标准化Keywords:Steelstructures;Structuralbolting;Bolttighteningprocedure;Testmethod;Parameterdetermination;ISO18954:2026;Fasteningqualitycontrol;Standardization正文一、标准立项背景与研究意义钢结构以其高强度、轻自重、施工速度快、可循环利用等显著优势，在超高层建筑、大跨度场馆、桥梁、工业厂房及能源设施等领域得到广泛应用。连接节点是钢结构受力体系中最为薄弱且复杂的环节，其中高强度螺栓连接因其施工便捷、受力性能好、易于拆装等特性，已成为当前钢结构工程中最主要的连接形式之一。钢结构螺栓连接的可靠性，不仅取决于螺栓本身的材料力学性能，更依赖于施工过程中螺栓紧固程序的合理性与一致性。不恰当的紧固程序，如预紧力不足或超张拉，可能导致节点滑移、连接松动甚至结构整体失稳。因此，精确确定并强制执行螺栓紧固程序参数（如目标扭矩、转角、预紧力等）是保证钢结构安全运营的先决条件。然而，长期以来，全球范围内对于如何测试并确定这些关键参数缺乏一个统一的国际标准。不同国家、不同企业往往依据各自经验或地方规范进行试验，导致试验方法、数据处理方式以及参数确定原则存在显著差异。这种技术壁垒不仅增加了跨国工程项目的协调成本，也使得连接质量的可比性和可靠性大打折扣。在此背景下，国际标准化组织（ISO）启动了ISO18954:2026《钢结构结构螺栓连接确定螺栓紧固程序参数的试验方法》的制定工作。本标准的立项，旨在建立一个全球公认的、科学严谨的、可重复的实验室试验框架。其核心意义在于：第一，实现从定性经验向定量数据的转化，为每个工程项目提供定制化的紧固参数；第二，消除因试验方法不同而引发的技术争议，促进国际贸易与工程合作；第三，为数字化施工和智能拧紧设备提供权威的数据输入，推动钢结构施工的智能化升级。二、标准主要内容与技术要点ISO18954:2026标准全称为《Steelstructures—Structuralbolting—Testmethodtodetermineparametersofbolttighteningprocedures》（钢结构结构螺栓连接确定螺栓紧固程序参数的试验方法）。该标准于2026年5月11日正式发布。其技术核心在于提供一套标准化的试验流程，以确定特定批次螺栓在特定连接条件下（如钢板材质、表面处理、孔径间隙等）的最佳紧固参数。2.1范围与适用性该标准明确规定了通过试验确定螺栓紧固程序参数的一般原则、试验装置要求、试验步骤以及数据处理方法。它主要适用于钢结构工程中使用的各类高强度大六角头螺栓、扭剪型螺栓及类似紧固件。特别针对扭矩法、扭矩-转角法等主流紧固方法提供了参数确定的指导。需要注意的是，该标准主要面向实验室条件下的参数标定，旨在为现场施工提供基准值，而不是替代现场的质量检验。2.2试验原理与关键参数标准的核心原理是模拟实际施工工况，在可控的实验室环境中，通过测量螺栓在紧固过程中的力学响应（如扭矩、角度、预紧力），来解析三者之间的内在关系。主要聚焦于以下参数的确定：-扭矩系数（K值）：表征扭矩与预紧力之间转换效率的关键参数。标准规定了精确测量K值的试验方法，以克服传统方法中摩擦系数波动大的问题。-转角与预紧力关系：对于扭矩-转角法，标准详细描述了如何通过试验确定一个稳定的“滑过点”或“线性起始点”，以及从该点施加特定转角所能达到的目标预紧力水平。-松动或蠕变特性：试验要求评估在静载或动载模拟条件下，螺栓预紧力的变化趋势，确保所选参数具有足够的抗松动能力。2.3试验装置与条件标准对试验装置提出了严格要求，包括高精度的扭矩传感器、角度编码器、力传感器（或穿心式压力传感器）以及模拟连接板。特别强调了以下控制条件：-摩擦条件模拟：试验连接件的材质、表面处理（如喷砂、热镀锌）、润滑状态必须与工程实际完全一致，因为摩擦系数是影响扭矩-预紧力关系的最主要变量。-装置刚度：标准规定试验装置应具备足够的刚度，以模拟实际连接中被连接板的压缩变形特性，防止因系统弹性变形引起测量误差。-加载速率：规定了稳定的拧紧速度范围，以确保试验结果的可比性。2.4试验步骤与数据分析标准提供了一个详细的、分步骤的测试程序，包括试样准备、多次拧紧-放松循环、数据采集、异常值剔除、统计分析等。对于试验数据的处理，标准推荐使用统计方法（如均值、标准差、范围分析）来确定一个保守且可靠的紧固参数值，并给出了一个基于保证率的设计许用值确定规则，确保参数在实际应用中具有较高的安全性余量。三、主要参与单位及机构详情在本标准的制定过程中，国际标准化组织下的ISO/TC167“钢和铝结构”技术委员会发挥了核心领导作用，协调全球专家共同完成。其中，德国标准化学会（DIN）作为最活跃的参与方之一，依托其在机械工程和材料测试领域的深厚积累，为标准的起草和技术验证提供了关键支持。德国标准化学会（DIN）详细介绍德国标准化学会（DeutschesInstitutfürNormunge.V.，简称DIN）是德国的国家标准化机构，也是全球最具影响力的标准化组织之一。DIN成立于1917年，总部设在柏林，代表德国参与国际（ISO）和欧洲（CEN/CENELEC）标准化活动。DIN是非政府组织，但在法律上被德国联邦政府认可为唯一负责德国标准化工作的机构。参与标准制定的具体贡献：在ISO18954:2026的制定过程中，DIN的下属委员会NA005-11-11AA“结构连接与紧固件”专家工作组发挥了关键作用。该工作组汇聚了来自德国顶尖大学（如斯图加特大学钢结构研究所）、TÜV莱茵等第三方检测认证机构以及知名紧固件制造企业（如Würth,WISI等）的专家。1.技术方案主导：德国专家凭借其在扭矩法和高强度螺栓连接领域的长期研究经验，主导了标准中关于“扭矩-预紧力关系”的数学模型建立。他们提出了考虑“润滑状态时间敏感性”的修正试验方法，解决了以往标准中未涉及的实际施工中润滑剂随时间老化影响紧固质量的问题。2.试验方法验证：DIN组织协调了多家德国实验室进行比对试验。通过大量的交叉验证和“环型试验”（RoundRobinTests），科学地确定了标准中规定的重复性限和再现性临界差，确保了标准附录A（试验方法精密度数据）的权威性和实用性。3.权威性与行业影响力：DIN的介入极大地提升了该标准的权威性和可操作性。其发布的配套指南（如DINSPEC系列）为标准的落地应用提供了详实的解释和计算示例，使得中小企业也能够独立进行必需的参数标定试验。此外，DIN与欧洲钢结构协会（ECCS）的合作，确保了本标准与欧标EN1993-1-8（欧洲钢结构设计规范）的无缝衔接，推动了技术法规的趋同化。通过DIN等成员体的共同努力，ISO18954:2026不仅是一项单一的技术标准，更成为连接实验室数据、设计计算与现场施工的桥梁。结论ISO18954:2026《钢结构结构螺栓连接确定螺栓紧固程序参数的试验方法》的正式发布，标志着钢结构连接质量控制领域进入了一个全新的精细化、标准化阶段。本标准不仅解决了长期以来国际间在螺栓紧固参数确定方法上的“孤岛”问题，为全球工程实践提供了统一的“技术语言”，更通过严谨的试验设计和数据分析，显著提升了钢结构连接的可靠性与安全性。展望未来，随着智慧建造和建筑工业化的深入发展，该标准将发挥越来越重要的作用。其一，它将是实现螺栓连接“数字化管控”的基础。通过标准化的试验方法，可以为每批螺栓、每种连接配置生成专属的