螺栓抗剪测试需要依据哪些国家标准和行业标准进行

发布时间：2026-09-21 10:49:59

最近更新：2026-09-21 10:49:59

发布来源：微析技术研究院

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螺栓是机械、建筑、能源等领域连接结构的核心部件，其抗剪性能直接决定连接的安全性——若螺栓抗剪能力不足，可能导致结构松动、失效甚至坍塌。抗剪测试是验证螺栓抗剪性能的唯一有效手段，而测试的有效性完全依赖于对标准的严格遵循。不同应用场景（如钢结构、工程机械、核电）、不同材质（如钢制、不锈钢、合金）的螺栓，对应的测试方法、判定指标差异显著。本文将系统梳理螺栓抗剪测试涉及的国家标准与行业标准，明确各标准的适用范围、核心要求与操作细节。

基础通用标准：GB/T 3098.1-2010《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》

GB/T 3098.1-2010是螺栓机械性能的核心通用标准，覆盖了绝大多数钢制螺栓的抗剪性能要求。该标准明确，抗剪测试适用于抗拉强度等级为4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9级的螺栓，以及不锈钢、铜合金等非铁金属螺栓（需在标准中注明材质类型）。

对于螺栓抗剪测试的试样制备，标准要求：螺栓杆部需保持原始状态（除非有特殊要求，否则不得机加工），螺纹部分如需避开剪切面，应采用与螺栓同材质的套筒套住螺纹段，确保剪切面仅作用于杆部。试样的长度需满足剪切夹具的要求——对于单剪切试验，试样长度至少为螺栓直径的2.5倍；对于双剪切试验，长度至少为直径的4倍。

测试方法上，标准规定加载需采用缓慢匀速的方式，加载速度不得超过10mm/min，避免冲击载荷影响结果。破坏载荷的读取需在螺栓完全断裂时记录，若出现螺纹脱扣或头部断裂等非杆部破坏情况，试验结果无效，需重新取样。

抗剪强度的计算遵循公式：τ = F / (n × A)，其中F为破坏载荷（单位：N），n为剪切面数量，A为单个剪切面的面积（单位：mm²）。对于光杆螺栓，A取杆部直径对应的截面积；对于带螺纹的螺栓，A取螺纹小径处的截面积（需按GB/T 196-2003《普通螺纹基本尺寸》计算）。

标准还明确了判定要求：同一批次螺栓的抗剪强度平均值需不低于标准规定的最小值（如8.8级螺栓抗剪强度最小值为520MPa），且单个试样的结果不得低于平均值的90%，否则该批次螺栓判定为不合格。

金属材料拉伸基础：GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》

虽然GB/T 228.1-2010是拉伸试验标准，但它是螺栓抗剪测试的基础支撑标准——抗剪测试中的载荷测量、试样尺寸测量、试验环境控制等要求，均需遵循该标准的规定。

比如，载荷测量方面，标准要求试验机的测力系统精度需达到1级（即误差不超过±1%），且在试验前需用标准砝码校准。试样尺寸测量需采用精度不低于0.01mm的游标卡尺或千分尺，测量螺栓杆部直径时，需在垂直于轴线的两个方向各测一次，取平均值作为计算截面积的依据。

试验环境控制上，标准规定室温试验的环境温度为10～35℃，若试验结果需与标准值对比，环境温度需控制在20±5℃。对于温度敏感的材料（如铝合金、铜合金），温度波动需不超过±2℃，避免温度变化影响材料的力学性能。

此外，GB/T 228.1-2010还规定了试验数据的修约规则：抗剪强度的结果需修约至整数（如523MPa修约为520MPa，527MPa修约为530MPa），破坏载荷需修约至最接近的10N（如12345N修约为12350N）。这些规则确保了不同实验室间测试结果的可比性。

钢结构验收标准：GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》

GB 50205-2020是建筑钢结构工程的验收核心标准，其中对螺栓抗剪测试的要求主要针对工程现场使用的普通螺栓和高强度螺栓。

对于普通螺栓（如C级螺栓），标准要求抗剪测试需按GB/T 3098.1执行，且每个规格的螺栓每批（不超过3000个）需取3个试样进行测试。试验结果需满足：抗剪强度平均值不低于螺栓材料抗拉强度的0.6倍（如Q235钢螺栓，抗拉强度为370MPa，抗剪强度最小值为222MPa）。

对于高强度螺栓（如8.8级、10.9级大六角头螺栓和扭剪型螺栓），标准要求抗剪测试需结合GB/T 1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》。测试时，试样需采用与工程实际使用相同的螺栓、螺母和垫圈组合，剪切面需位于螺栓杆部，不得涉及螺纹或垫圈。

标准还规定，高强度螺栓的抗剪破坏形式需为“螺栓杆剪断”，若出现“螺纹脱扣”“垫圈压溃”或“螺母断裂”等情况，说明螺栓的连接设计或安装存在问题，需重新检查螺栓的规格、扭矩或摩擦面处理。

在工程验收中，若螺栓抗剪测试结果不符合要求，需加倍取样重新测试；若仍不符合，该批螺栓不得使用，需全部退场并更换合格产品。

钢结构高强度螺栓规程：JGJ 82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》

JGJ 82-2011是建筑钢结构高强度螺栓连接的专项技术规程，对高强度螺栓的抗剪测试进行了更详细的规定。

规程要求，高强度螺栓抗剪试验的试件应采用“双剪切试验装置”——即通过两个平行的剪切刃，在螺栓杆部形成两个剪切面。这种装置更接近实际工程中螺栓的受力状态（如钢结构节点中螺栓同时承受两个方向的剪切力）。

试件的制备要求：螺栓长度需为公称直径的3～4倍，剪切面间距为螺栓直径的1.5倍，确保两个剪切面的受力均匀。螺纹部分需用套筒保护，套筒的硬度需低于螺栓硬度，避免套筒变形影响剪切面的受力。

加载过程中，需从0开始缓慢递增载荷，加载速度控制在2～5mm/min。当载荷达到预计破坏载荷的80%时，需减缓加载速度至1mm/min，直至螺栓破坏，以准确记录最大破坏载荷。

判定标准方面，规程规定：3个试件的抗剪强度平均值需不低于标准规定的最小值（如10.9级螺栓抗剪强度最小值为640MPa），且单个试件的结果不得低于平均值的90%。若有1个试件结果不符合，需再取6个试件重新测试；若仍有2个及以上不符合，该批螺栓判定为不合格。

此外，规程还要求记录螺栓的破坏形式——若破坏形式为“脆性断裂”（断口无明显塑性变形），即使抗剪强度符合要求，该批螺栓也不得使用，因为脆性断裂会导致连接突然失效，严重影响结构安全。

紧固件剪切专项方法：GB/T 26722-2011《紧固件剪切试验方法》

GB/T 26722-2011是紧固件剪切试验的专用方法标准，覆盖了螺栓、螺钉、螺柱、焊钉等各类紧固件的剪切测试，是所有螺栓抗剪测试的“方法指南”。

标准将剪切试验分为三类：单剪切（一个剪切面，适用于受单一方向剪切力的螺栓，如机械中的销轴连接）、双剪切（两个剪切面，适用于受双向剪切力的螺栓，如钢结构节点）、多剪切（三个及以上剪切面，适用于特殊结构中的螺栓）。试验类型需根据螺栓的实际应用场景选择，不得随意更改。

对于试验装置，标准要求：剪切夹具的剪切刃需保持锋利，硬度需高于螺栓硬度的10%以上（如螺栓硬度为HRC30，夹具硬度需不低于HRC33），避免夹具在试验过程中变形或磨损，影响载荷传递。夹具的导向装置需保证载荷方向与螺栓轴线垂直，偏差不得超过±2°。

试样制备方面，标准规定：螺栓杆部的表面粗糙度需不超过Ra6.3μm，无毛刺、划痕或氧化皮；若螺栓有头部（如六角头、圆柱头），头部需与夹具的支撑面贴合紧密，避免头部受力不均导致提前破坏。

加载速度的规定更细致：对于钢材，加载速度为1～10mm/min（低碳钢取1～5mm/min，高强度钢取5～10mm/min）；对于有色金属（如铝合金、铜合金），加载速度为0.5～5mm/min；对于塑料或复合材料螺栓，加载速度为0.1～1mm/min。加载速度的选择需根据材料的塑性调整——塑性好的材料加载速度慢，塑性差的材料加载速度快。

试验报告的内容要求：需包含螺栓的规格（公称直径、长度、螺纹规格）、材质（牌号、化学成分、热处理状态）、试验类型（单剪/双剪/多剪）、剪切面数量、试验环境（温度、湿度）、加载速度、破坏载荷、抗剪强度、破坏形式（杆部剪断、螺纹破坏、夹具失效等）、试验机型号及校准日期。这些信息确保了试验结果的可追溯性。

机械工业工程机械标准：JB/T 9151-1999《工程机械高强度螺栓技术条件》

JB/T 9151-1999是工程机械领域高强度螺栓的专用标准，适用于挖掘机、装载机、起重机等工程机械上的连接螺栓，这些螺栓需承受频繁的交变剪切力和冲击载荷，因此抗剪测试要求更严格。

标准要求，工程机械用高强度螺栓的抗剪测试需采用“双剪切试验装置”，且剪切面需位于螺栓杆部的中间位置（即两个剪切面间距等于螺栓直径），以模拟螺栓在实际工作中的受力状态（如挖掘机大臂连接螺栓，剪切面位于臂架的中间位置）。

试样的制备需模拟实际安装状态：螺栓需拧入与工程实际相同的螺母（或螺纹孔），螺纹拧入深度为1.5倍公称直径，然后用套筒固定螺纹部分，确保剪切面仅作用于杆部。试样需经过“预处理”——即先施加1.1倍设计载荷的预紧力，保持10分钟后卸载，再进行抗剪测试，以模拟螺栓在实际使用中的预紧状态。

加载过程中，需进行“分步加载”：先加载至设计载荷的50%，保持5分钟；再加载至80%，保持5分钟；最后加载至破坏。这种加载方式更接近工程机械螺栓的实际受力过程（频繁的载荷波动），能更真实地反映螺栓的抗剪性能。

抗剪强度的要求：工程机械用8.8级螺栓抗剪强度最小值为550MPa（高于GB/T 3098.1的520MPa），10.9级螺栓为680MPa（高于GB/T 3098.1的640MPa）。破坏形式需为“杆部塑性变形后剪断”，断口需有明显的颈缩现象（塑性变形率不低于10%），不允许出现脆性断裂。

标准还规定，每批螺栓（不超过2000个）需取5个试样进行测试，若有1个试样不符合要求，需加倍取样重新测试；若仍有2个及以上不符合，该批螺栓不得使用。

核电领域专用标准：EJ/T 1027-1996《核电厂用螺栓技术条件》

核电厂用螺栓是安全级部件，需在高温、高湿、辐照的环境下长期工作，因此抗剪测试需模拟实际环境条件。EJ/T 1027-1996是核电领域螺栓的专用标准，对其抗剪测试提出了特殊要求。

试验环境模拟：核电厂安全级螺栓的抗剪测试需在“环境舱”中进行，环境温度为150℃（模拟反应堆冷却剂系统的工作温度），相对湿度为95%（模拟湿热环境），同时施加γ辐照（剂量率为10Gy/h，总剂量为10^5Gy）。试样需在环境舱中预处理72小时，使材料达到环境稳定状态。

试样制备：螺栓需采用核电厂专用的“抗辐照材料”（如304不锈钢、Inconel 600合金），表面需进行“钝化处理”（去除氧化皮，形成致密的氧化膜），以提高抗腐蚀性能。剪切面需位于螺栓杆部的中间位置，不得涉及螺纹或头部。

加载方式：采用“慢应变率拉伸”方式，加载速度为0.5mm/min（远低于常规测试的1～10mm/min），以模拟核电厂螺栓长期缓慢的载荷变化。破坏载荷的记录需采用“连续记录”方式，即从加载开始到破坏，全程记录载荷-位移曲线，以分析螺栓的变形过程。

抗剪强度要求：核电厂用304不锈钢螺栓（抗拉强度为520MPa）的抗剪强度最小值为310MPa（即抗拉强度的0.6倍），且在环境模拟试验后的抗剪强度需不低于常温下的90%（即279MPa）。破坏形式需为“塑性剪断”，断口需无晶间腐蚀或应力腐蚀裂纹。

标准还要求，每批螺栓需进行“抽样复验”——即从每批中抽取10%的螺栓（不少于5个）进行抗剪测试，若有1个不符合要求，需全部复验；若仍有不符合，该批螺栓需报废。

航空航天领域标准：HB 5826-1984《航空用高强度螺栓技术条件》

航空用高强度螺栓需在高空、低温、高速的环境下工作，承受剧烈的振动和冲击载荷，因此抗剪测试需考虑极端温度条件。HB 5826-1984是航空领域螺栓的专用标准，对其抗剪测试提出了严格要求。

温度环境测试：航空螺栓的抗剪测试需进行“三温测试”——常温（20±5℃）、低温（-55℃）、高温（150℃）。低温试验需将试样放入液氮箱中预处理2小时，高温试验需放入烘箱中预处理1小时，确保试样温度均匀。

试样制备：航空螺栓采用“细晶粒高强度钢”（如40CrNiMoA、30CrMnSiA），表面需进行“渗碳处理”或“氮化处理”，以提高表面硬度和耐磨性。剪切面需位于螺栓杆部的中间位置，公差为±0.1mm，确保剪切面的准确性。

加载方式：采用“动态加载”方式，即加载速度为100mm/min（远高于常规测试的1～10mm/min），以模拟航空螺栓在起飞、着陆时的冲击载荷。破坏载荷的记录需采用“峰值保持”功能，确保捕捉到最大破坏载荷。

抗剪强度要求：航空用12.9级螺栓（抗拉强度为1200MPa）的抗剪强度最小值为720MPa（即抗拉强度的0.6倍），且在低温（-55℃）下的抗剪强度需不低于常温下的95%（即684MPa），在高温（150℃）下需不低于90%（即648MPa）。破坏形式需为“杆部剪断”，断口需无脆性断裂特征（如解理面、河流纹）。

标准还规定，航空螺栓的抗剪测试需由“航空航天工业部认可的实验室”进行，试验报告需加盖“航空产品检验专用章”，否则不得用于航空产品的装配。

风电领域标准：NB/T 31004-2011《风电发电机组高强度螺栓技术条件》

风电发电机组的螺栓需在野外环境中工作，承受风载荷引起的交变剪切力和疲劳载荷，因此抗剪测试需结合疲劳试验。NB/T 31004-2011是风电领域螺栓的专用标准，对其抗剪测试提出了特殊要求。

疲劳-抗剪组合测试：风电螺栓的