建筑构件连接部位剪切力试验的检测规范与步骤

建筑构件连接部位（如钢筋焊接接头、钢结构螺栓节点、预制构件灌浆套筒）是结构受力传递的“关键枢纽”，其剪切性能直接影响整体结构的安全性与耐久性。剪切力试验作为定量评估连接可靠性的核心技术手段，其结果的准确性高度依赖规范的执行与步骤的严谨性。本文结合《混凝土结构试验方法标准》《钢结构设计标准》《钢筋焊接及验收规程》等现行规范，从试验准备、试样制备、设备校准、加载操作到数据处理，系统拆解建筑构件连接部位剪切力试验的全流程要点，为工程检测提供可操作的技术指引。

检测前的基础准备与资料核查

试验前需全面核查工程资料，这是确保试验针对性的前提。首先要梳理设计文件，明确连接部位的设计参数：如剪切力设计值、连接方式（焊接/螺栓/灌浆）、材料型号（钢筋级别、钢材牌号、灌浆料强度等级），例如某框架梁钢筋搭接焊接头的设计剪切力为60kN，需以此为基准确定试验荷载范围。其次要收集材料质量证明文件，包括钢筋出厂合格证、混凝土立方体抗压强度报告、钢结构材质单，确认材料性能符合设计要求——若混凝土强度未达到设计值的80%，需延期试验直至强度满足。

接下来要确定试验依据的规范体系：混凝土结构连接参考GB/T 50152-2012，钢筋焊接接头参考JGJ 18-2012，钢结构螺栓连接参考GB 50017-2017，预制套筒灌浆连接参考JGJ 355-2015，避免跨规范误用。同时要检查试验环境：混凝土试样需在20±5℃、相对湿度≥50%的环境中放置24小时以上；钢结构试样需避免潮湿锈蚀，环境温度控制在10~35℃。最后要制定试验方案，明确试样数量、加载方式、数据记录项，报监理单位审批后实施。

试验试样的制备与选取规范

试样的代表性直接决定试验结果的有效性。优先从实际工程中截取试样——例如从预制墙板的灌浆套筒连接部位截取100mm×100mm×300mm的试件，确保包含完整的套筒与钢筋连接段；若无法现场截取，需制作模拟试样，模拟试样的材料、工艺、尺寸需与实际一致：如钢筋焊接接头的模拟试样，钢筋需采用与工程相同的HRB400级，焊缝长度、厚度与现场一致，避免因工艺差异导致结果偏差。

试样尺寸需符合规范要求：钢筋搭接焊接头的剪切试样长度应为钢筋直径的12~15倍（如φ20钢筋的试样长度为240~300mm），宽度为钢筋直径的4~5倍，防止试验时出现弯曲破坏；混凝土构件连接的剪切试样，其剪切面面积需与实际工程一致，厚度为构件保护层厚度加2倍钢筋直径（如保护层厚度20mm、钢筋φ16，试样厚度为52mm）。

试样数量需满足统计要求：同一批次连接部位应选取3个平行试样，若试验结果的变异系数（标准差/平均值）大于10%，需增加至6个试样重新试验。每个试样需标记清晰：编号、连接方式、材料批次（如“HJ-01 钢筋焊接 HRB400-202305”），避免混淆。试样预处理也不可忽视：混凝土试样需在标准养护室（20±2℃、相对湿度≥95%）养护28天；钢结构试样需用砂纸去除表面锈蚀、用丙酮清洗油污，保证试验时的接触面积。

试验设备的选型与校准要求

试验机的选型需匹配试验荷载：量程应覆盖预计极限荷载的1.5~5倍，例如某螺栓连接的预计极限剪切力为120kN，应选择量程为180~600kN的液压伺服试验机，确保力值测量精度（误差≤±1%）。夹具是试验的“核心辅助”，需根据剪切类型设计：单剪试验采用“单边夹持”夹具，双剪试验采用“对称夹持”夹具，夹具材质需为调质处理的45号钢（硬度HRC30~35），接触面粗糙度≤Ra3.2，避免刮伤试样或产生附加弯矩。

设备校准是试验准确性的保障：试验机的力值传感器需每年送计量机构校准，出具校准证书；夹具的同轴度需每半年检查一次——将百分表固定在夹具上，旋转夹具时百分表的跳动量≤0.05mm，确保荷载沿剪切面垂直作用。辅助设备如位移计（测量剪切位移）、应变片（测量连接部位应变）也需校准：位移计误差≤±0.01mm，应变片误差≤±0.5%。试验前需检查设备状态：试验机液压系统无泄漏、电气系统正常，夹具螺栓紧固，避免试验中出现故障。

试验加载制度与操作步骤

加载过程需严格遵循规范的加载制度。首先进行预加载：预荷载为设计剪切力的10%~15%（如设计值60kN，预荷载6~9kN），保持5~10秒，目的是检查试样安装是否正确（如是否居中、夹具是否夹持牢固）、设备是否正常（如力值显示是否稳定）。预加载无异常后，开始正式加载。

正式加载的速度需根据连接类型调整：混凝土构件连接采用“位移控制”，加载速度0.1~0.5mm/min，便于观察裂缝发展；钢结构螺栓连接采用“力控制”，加载速度1~2kN/s，保证试验效率；钢筋焊接接头采用“混合控制”，弹性阶段用力控制（1kN/s），屈服阶段用位移控制（0.2mm/min）。加载过程中需全程观察试样状态：混凝土试样注意是否出现剪切裂缝（裂缝沿45°方向发展为典型剪切破坏），钢结构试样注意焊缝是否出现裂纹（用放大镜观察），螺栓是否出现滑移（用游标卡尺测量螺栓位移）。

破坏判定的标准是：当试样出现明显破坏特征——如混凝土裂缝贯通、焊缝开裂长度超过焊缝长度的1/3、螺栓剪断或孔壁压溃，或荷载下降至极限荷载的80%以下时，立即停止加载。停止加载后缓慢卸载（卸载速度为加载速度的2倍），避免试样突然弹出造成安全事故。

试验数据的记录与整理规范

原始记录需全面、真实、可追溯，内容包括：试验日期、试验人员（签字）、试样编号、材料性能（混凝土强度、钢筋抗拉强度、钢材屈服强度）、设备编号（试验机、夹具）、环境条件（温度、湿度）、预荷载值、正式加载的力值-位移数据（每5kN或每0.1mm记录一次）、破坏荷载（最大力值）、破坏形态（文字描述+照片）。原始记录需用钢笔或电子表格填写，不得涂改——若有错误，需用斜线划改并签字确认（如“预荷载7kN”改为“预荷载8kN”，旁边签试验人员姓名）。

数据整理需突出关键信息：将力值-位移数据绘制成曲线，标出三个关键荷载点——开裂荷载（曲线第一次出现拐点，对应混凝土裂缝或焊缝裂纹出现）、屈服荷载（曲线出现平台，对应钢筋或螺栓屈服）、极限荷载（曲线最高点，对应试样破坏）。计算平行试样的平均值（如3个试样的极限荷载为85kN、88kN、90kN，平均值为87.7kN）、标准差（2.1kN）、变异系数（2.4%），变异系数≤10%则结果有效。

破坏形态的记录需详细：混凝土连接部位的剪切破坏（裂缝沿剪切面贯通，无明显弯曲变形）、钢筋焊接接头的剪断破坏（断口平整，位于焊缝以外的钢筋部位）、螺栓连接的承压破坏（孔壁压溃，螺栓未剪断）——这些形态是判定连接性能的重要依据，需用高清照片记录（照片需标注试样编号、拍摄时间）。

试验结果的判定依据与合格标准

不同连接类型的合格标准不同，需严格对照规范判定。混凝土结构连接部位：根据GB/T 50152-2012，极限剪切力需≥设计剪切力的1.1倍，且破坏形态为剪切破坏（而非混凝土弯曲破坏或钢筋拉断）——例如设计剪切力60kN，极限剪切力需≥66kN，且裂缝沿剪切面发展，方为合格。

钢筋焊接接头：根据JGJ 18-2012，钢筋搭接焊接头的极限剪切力需≥0.5×f_stk×A_s（f_stk为钢筋抗拉强度标准值，A_s为钢筋截面面积）——如HRB400级φ20钢筋，f_stk=400MPa，A_s=314mm²，极限剪切力需≥0.5×400×314=62.8kN，且断口位于焊缝以外的钢筋部位（避免焊缝质量问题导致的断口）。

钢结构螺栓连接：根据GB 50017-2017，单个普通螺栓的抗剪承载力设计值为n_v×(πd²/4)×f_v^b（n_v为受剪面数量，d为螺栓直径，f_v^b为螺栓抗剪强度设计值）——如M20螺栓（d=20mm），n_v=2，f_v^b=140MPa，设计值为2×(3.14×20²/4)×140=87.92kN，试验极限剪切力需≥87.92kN，且破坏形态为螺栓剪断或孔壁压溃（而非螺栓滑移）。

预制构件灌浆套筒连接：根据JGJ 355-2015，合格判定的核心是“钢筋屈服，套筒与灌浆层完好”——试验破坏时，钢筋应出现明显屈服（力值平台），套筒无裂纹、无变形，灌浆层无脱落、无开裂；若套筒出现裂纹或灌浆层脱落，即使力值满足要求，也视为不合格，需排查灌浆料配合比或灌浆工艺问题。

试验过程中的质量控制要点

人员资质是基础：试验人员需持有《建筑材料试验工》中级及以上证书，或《结构试验工程师》资格证，具备至少1年的结构试验经验——操作前需熟悉设备说明书与试验规范，避免因操作失误（如加载速度过快）导致结果偏小。

试样安装需精准：试样安装时需用水平尺校准，确保荷载作用线与剪切面垂直——双剪试验的两个剪切面需对齐，间距误差≤0.5mm，避免偏心荷载产生附加弯矩（附加弯矩会使试验结果偏大10%~20%）。

环境控制需严格：混凝土试样试验前需在试验室环境（20±5℃、RH≥50%）放置24小时，使试样温度与环境一致；钢结构试样需避免在雨天或潮湿环境中试验，防止锈蚀影响力学性能。

安全防护需到位：试验区域需设置1.2m高的防护网，试验人员需站在防护网外操作；加载过程中不得离开岗位，若发现设备异常（如液压油泄漏、力值骤变），需立即按下紧急停机按钮，待设备停稳后检查故障。