羅 鵬 張 慶 王仲鋒 蔣文華 盧乙賢 趙 昆

（1.河南僑啟建筑公司有限公司，河南 商丘 476000；2.沈陽騰越建筑工程有限公司，遼寧 沈陽 110000；3.新鄉(xiāng)市匠仁裝飾設計有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

0 引言

門窗安裝固定是保障建筑物安全性、節(jié)能性、舒適度和美觀度的重要環(huán)節(jié)。門窗固定的方式也經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的木磚固定到預制混凝土固定的演變。不可否認，傳統(tǒng)門窗安裝工藝在一定程度上保障了建筑物的“兩性兩度”，即安全性、節(jié)能性、舒適度和美觀度。然而，隨著新材料、新技術、新工藝和新措施的不斷出現(xiàn)，企業(yè)降本提效的不斷升級，傳統(tǒng)門窗安裝工藝的弊端也愈發(fā)凸顯。機械錨固技術作為一種新型工藝，利用錨栓和錨孔之間的摩擦作用或鎖鍵作用形成的錨固，能夠有效提升建筑物的“兩性兩度”，有望解決目前傳統(tǒng)門窗安裝工藝的弊端。本文探討機械錨固技術在門窗安裝工程中的應用，并分析其應用優(yōu)勢。

1 傳統(tǒng)門窗安裝工藝存在的問題

傳統(tǒng)門窗安裝工藝經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的木磚固定到預制混凝土固定的演變，目前仍以預制混凝土塊固定為主流，然而，預制混凝土塊固定的弊端在實際施工過程中也日益凸顯，具體如下：

（1）技術策劃需要提前：在門窗安裝之前需要進行預埋混凝土塊的規(guī)劃，包括位置和高程的確定，否則會對后續(xù)施工進度造成影響。

（2）成本高：預制混凝土塊的制作和安裝成本較高，需要額外的人工和材料投入。

（3）施工周期長：預制混凝土塊需要在現(xiàn)場進行制作和安裝，施工周期相對較長，會延長工程周期。

（4）可調性差：預制混凝土塊的尺寸和形狀通常是固定的，無法滿足不同門窗尺寸和形狀的需求，可調性較差，此外預制混凝土塊的形狀和尺寸限制了門窗設計的靈活性，難以滿足特殊設計要求[1]。

（5）不易調整和更換：一旦預制混凝土塊固定，調整和更換門窗位置較為困難，對于后期的維修和改動帶來不便[2]。

（6）質量不穩(wěn)定：預制混凝土塊的質量受到制作和運輸過程中的影響，容易出現(xiàn)尺寸偏差、裂縫等質量問題。

（7）強度不均勻：由于預制混凝土塊的制作過程中難以實現(xiàn)混凝土的均勻性控制，導致固定點的強度不均勻，影響門窗的穩(wěn)定性和安全性。

（8）施工難度大：制作和安裝預制混凝土塊需要專業(yè)的施工人員和設備，對施工技術要求較高。

（9）防水性能差：預制混凝土塊的連接點容易出現(xiàn)滲漏問題，在淋水試驗中滲漏通病頻發(fā)，影響門窗的防水性能。

（10）不適用于特殊場所：在地震頻發(fā)區(qū)域或高風壓區(qū)域等特殊地區(qū)，預制混凝土塊的固定方式可能無法滿足安全要求。

（11）難以調整水平和垂直度：預制混凝土塊的尺寸和形狀可能存在一定的偏差，難以實現(xiàn)門窗的水平和垂直安裝。

（12）質量隱患：在粉刷前期由于預制混凝土塊成品質量優(yōu)劣不一，首先需要對基層進行處理，因預制混凝土塊與蒸壓加氣塊材料收縮率、吸水率的不同，不同材料接觸面需施掛鋼絲網(wǎng)，上述措施會對后期施工抹灰?guī)碣|量隱患。

2 機械錨固技術及其在門窗安裝工程中的應用

2.1 機械錨固技術概述

機械錨固技術作為一種重要的工程技術手段，廣泛應用于各類建筑和工程領域。該技術主要依賴于機械原理，通過特定的錨固裝置和結構設計，實現(xiàn)對結構物的穩(wěn)定固定和連接。機械錨固技術的基本原理是根據(jù)機械鎖定效應，利用錨固裝置與結構物之間的摩擦力、擠壓力和鎖緊力等力學作用，實現(xiàn)對結構物的穩(wěn)定固定。這種固定方式不依賴于材料之間的粘結力，而是借助于錨固裝置與結構物之間的機械作用，通過物理方式將錨固件嵌入基材中，形成強大的連接力，因此具有較高的可靠性和耐久性。基于此，機械錨固技術在各種建筑和工程領域得到廣泛應用，包括但不限于橋梁、高層建筑、地下工程、隧道、礦山、水利工程等。在這些領域中，機械錨固技術常被用于固定鋼筋、鋼板、鋼管等金屬材料，以及混凝土、巖石等非金屬材料，以確保結構物的穩(wěn)定性和安全性。

2.2 鋼質防火門安裝

2.2.1 施工流程

彈線→基層處理→臨時就位→電鉆開孔→安裝門框→門框與墻體空隙填充→門套線安裝→門扇及五金安裝→校正。

2.2.2 操作步驟及要求

（1）彈線定位：根據(jù)設計圖紙上標注的門的尺寸、標高和方向等信息，在相應的墻面上標出門框的位置，并進行標注。這樣可以明確門的位置和尺寸，方便后續(xù)門的安裝和施工。

（2）基層處理：在安裝之前，首先需要檢查門洞口的尺寸是否符合鋼質防火門、公區(qū)鋼制防火門的尺寸要求，如果不符合，需要進行剔鑿或抹灰處理，以確保門洞口的尺寸符合鋼質防火門、公區(qū)鋼制防火門的尺寸要求。同時，如果門洞口存在偏位、不垂直或不方正等問題，也需要進行相應的處理，以確保門的安裝位置和方向正確，避免因門洞問題導致門的安裝不穩(wěn)定或使用不便。

（3）臨時就位：利用木楔子臨時將鋁合金門放置洞口內，利用水平儀確定連接點位置。

（4）電鉆開孔：根據(jù)放好的定位，手持電鉆搭配16mm的梅花鉆頭，依次進行鉆孔且不得少于三個連接點。

（5）安裝門框：待檢查門框垂直、左右縫隙一致、上下位置一致均滿足要求后，利用鍍鋅錨板的一側連接門框，另一側打入已開孔的專用膨脹錨栓（規(guī)格為100mm×12mm）。

（6）門框與墻體空隙填充：門框周圍空隙使用膠槍填塞發(fā)泡劑，打滿打嚴。如果有多出來的發(fā)泡膠，在發(fā)泡劑固化前及時地用手按進去，固化后多余發(fā)泡劑按要求切割平整。

（7）門套線安裝：待門套后塞口填充料固化后開始安裝門套線。

（8）門扇及五金安裝：確保門扇安裝正確，至關重要的是正確安裝門扇和五金配件，使門間隙均勻，門可以輕松平穩(wěn)地打開，而不會太緊，太松或反彈。防火門在安裝完畢后，等待消防驗收前，必須確保在防火門門框上正確安裝上部釘掛防火門框標識牌。

2.3 木門安裝

2.3.1 施工流程

彈線→基層處理→打眼塞木楔→門框就位→門框與墻體空隙填充→門套線安裝→門扇及五金安裝→校正。

2.3.2 操作步驟及要求

（1）彈線定位：根據(jù)設計圖紙上標注的門的尺寸、標高和方向等信息，在相應的墻面上標出門框的位置，并進行標注。這樣可以明確門的位置和尺寸，方便后續(xù)門的安裝和施工。

（2）基層處理：在安裝之前，首先需要檢查門洞口的尺寸是否符合室內木門、公區(qū)木質防火門的尺寸要求，如果不符合，需要進行剔鑿或抹灰處理，以確保門洞口的尺寸符合室內木門、公區(qū)木質防火門的尺寸要求。同時，如果門洞口存在偏位、不垂直或不方正等問題，也需要進行相應的處理，以確保門的安裝位置和方向正確，避免因門洞問題導致門的安裝不穩(wěn)定或使用不便。

（3）打眼塞木楔：根據(jù)放好的線打眼安裝木楔，間距不大于600mm，按照拼裝好的門框進行洞口復尺，過長的木楔采用切割機進行切除[7]。

（4）門框就位：門框就位洞口后，經(jīng)校正合格后，采用射釘?shù)姆绞竭B接木楔固定門框，確保每邊均有不少于3個連結點并緊湊固定。

（5）門框與墻體空隙填充：門框周圍空隙使用膠槍填塞發(fā)泡劑，打滿打嚴。如果有多出來的發(fā)泡膠，在發(fā)泡劑固化前及時地用手按進去，固化后多余發(fā)泡劑按要求切割平整。

（6）門套線安裝：待門套后塞口填充料凝固后開始安裝門套線。

（7）門扇及五金安裝、校正：確保門扇安裝正確，至關重要的是正確安裝門扇和五金配件，使門間隙均勻，門可以輕松平穩(wěn)地打開，而不會太緊，太松或反彈。

2.4 室內鋁合金門窗安裝

2.4.1 施工流程

彈線→基層處理→臨時就位→電鉆開孔→門框就位→門框與墻體空隙填充→門套線安裝→門扇及五金安裝→校正。

2.4.2 操作步驟及要求

（1）彈線定位：根據(jù)設計圖紙上標注的門的尺寸、標高和方向等信息，在相應的墻面上標出門框的位置，并進行標注，從而明確門的位置和尺寸，方便后續(xù)門的安裝和施工。

（2）基層處理：在安裝之前，首先需要檢查門洞口的尺寸是否符合鋁合金門的尺寸要求，如果不符合，需要進行剔鑿或抹灰處理，以確保門洞口的尺寸符合鋁合金門的尺寸要求。同時，如果門洞口存在偏位、不垂直或不方正等問題，也需要進行相應的處理，以確保門的安裝位置和方向正確，避免因門洞問題導致門的安裝不穩(wěn)定或使用不便。

（3）臨時就位：利用木楔子臨時將鋁合金門放置洞口內，利用水平儀確定連接點位置。

（4）電鉆開孔：根據(jù)放好的定位，手持電錘搭配10mm的梅花鉆頭（鉆頭直徑與膨脹錨栓直徑一致），依次進行鉆孔且不得少于三個連接點[8]。

（5）門框就位：待檢查鋁合金門垂直、左右縫隙一致、上下位置一致均滿足要求后，利用機械膨脹螺栓直接連接固定門框，另一側依次打入已開孔的膨脹錨栓（規(guī)格為M8×100mm）。

（6）門框與墻體空隙填充：門框周圍空隙使用膠槍填塞發(fā)泡劑，打滿打嚴。如果有多出來的發(fā)泡膠，在發(fā)泡劑固化前及時地用手按進去，固化后多余發(fā)泡劑按要求切割平整。

（7）門套線安裝：待門套后塞口填充料固化后開始安裝門套線。

（8）門扇及五金安裝：確保門扇安裝正確，至關重要的是正確安裝門扇和五金配件，使門間隙均勻，門可以輕松平穩(wěn)地打開，而不會太緊，太松或反彈。

3 機械錨固技術實驗驗證

在機械錨固技術應用方案中，以最不利于安裝的GFM-1022-A1.5（甲級）-1 鋼制防火門為例，防火門門扇寬度為1000mm、高度為2200mm，門扇內填充密度為300kg∕m3的膨脹珍珠巖板，門扇內部結構為0.8mm厚鋼板+膨脹珍珠巖板+0.8mm 冷軋鋼板，門框用1.2mm 的冷軋鋼板折彎、拼焊而成，門扇實際尺寸為866mm × 2120mm × 50mm，經(jīng)計算得到防火門的重量約為95kg[9]。

3.1 膨脹螺栓拉拔錨固力分析

在實際工程施工中，蒸壓加氣塊墻體門窗安裝采用膨脹螺栓固定的情況屢見不鮮，但是門窗安裝膨脹螺栓拉拔強度試驗的強制標準中，沒有蒸壓加氣混凝土墻體的相關試驗要求。

考慮到基層墻體是蒸壓加氣塊，結合螺栓在各類基層墻體中抗拉拔承載力標準值試驗方法（JG∕T366-2012），對專用膨脹錨栓（規(guī)格為100mm×12mm）進行門窗安裝膨脹螺栓拉拔強度試驗。實測錨固力見表2所示。

表2 實測錨固力

錨栓抗拉承載力計算：

K=2.6，錨栓樣本數(shù)為5個時取3.4

錨栓樣本數(shù)為10個時取2.6

樣本數(shù)=10

樣本和=2.25+2.17+2.16+2.21+2.24+2.31+2.21+2.27+2.19+2.24=22.25

算術平均值F平均=樣本和∕10=2.23

變異系數(shù)V=標準偏差∕算術平均值F平均=0.046∕2.22=0.021

單個錨栓抗拉承載力標準值=算術平均值F平均(1-K×變異系數(shù)V)=2.23×（1-2.6×0.021）=2.10kN

3.2 膨脹螺栓剪力分析

在現(xiàn)有的標準、規(guī)范上沒有對蒸壓加氣塊墻體上膨脹螺栓的抗剪要求，故參考混凝土結構后錨固技術規(guī)程（JGJ145-2013）進行剪力分析。加氣塊專用膨脹螺栓碳素合金鋼的力學性能指標[9]見表3所示，碳素合金鋼材料以最不利條件考慮，fyk按表3取值為180N∕mm2，抗剪受力簡圖見圖1所示。

圖1 抗剪受力簡圖

表3 碳素合金鋼的力學性能指標

由圖1可得，本節(jié)點受力情況屬于無杠桿臂的純剪。

單顆錨栓鋼材破壞受剪承載力標準值：

V=0.5×錨栓屈服強度標準值（N∕mm2）×錨栓應力截面面積（mm2）= 0.5 × fyk × A = 0.5 × 180 × 3.14 × 6 ×6 = 10.17kN

即單個錨栓抗拉承載力= 2.10kN＞0.95kN、單顆錨栓鋼材破壞受剪承載力= 10.17kN＞0.95kN，滿足要求。

4 機械錨固技術在門窗工程中的應用優(yōu)勢

4.1 經(jīng)濟效應評價

機械錨固技術在門窗工程中的應用，主要材料替換情況見表4所示，輔助材料節(jié)約見表所示，安裝工藝調整見表6所示。

表4 主要材料替換費用明細（m3/元）

表5 輔助材料節(jié)約費用明細（m3/元）

表6 安裝工藝調整費用明細（m3/元）

綜合表4～表6內容，取消預制混凝土塊采用專用螺栓固定門窗可能會帶來以下經(jīng)濟效應：

（1）成本節(jié)約：使用專用螺栓固定門窗可以簡化安裝過程，減少施工時間和人力成本。相比于傳統(tǒng)的預制混凝土塊安裝方式，螺栓固定門窗在預制混凝土塊安裝上節(jié)約了346.1m3∕元、墻面抹灰施掛鋼絲網(wǎng)施工上節(jié)約了19.72m2∕元，簡化施工工藝費用上節(jié)約了27.11m2∕元。

（2）提高效益：由于螺栓固定門窗的安裝過程更加高效，可以縮短工期，加快工程的交付速度，這將有助于提高項目的效益，減少資金的占用時間，提前實現(xiàn)投資回報。

（3）增加市場競爭力：采用新的門窗安裝方式，可以提高建筑項目的靈活性和多樣性，將有助于滿足不同客戶的需求，提升產品的市場競爭力，擴大市場份額。

4.2 社會效應評價

取消預制混凝土塊改為專用螺栓固定門窗，具有以下社會效應：

（1）安裝便利性：相較于預制混凝土塊，使用專用螺栓進行門窗固定可以簡化安裝過程。螺栓可以直接固定在墻體上，無需預先施工，安裝過程更加簡單和快速，有助于減少施工時間和人力成本、提高施工效率，縮短工期，加快工程的交付速度。

（2）靈活性：使用專用螺栓固定門窗可以提供更大的靈活性。螺栓可以根據(jù)具體情況進行調整和調節(jié)，以適應不同尺寸和形狀的門窗，這將使得門窗的安裝更加靈活，能夠滿足不同的設計需求和變化的建筑結構。

（3）維護和更換便利性：使用專用螺栓固定的門窗，如果需要進行維護或更換，可以更加方便。螺栓可以相對容易地拆卸和重新安裝，減少維護和更換過程中對建筑結構的干擾和損害。這將有助于降低維護和更換的成本和工作量。

（4）降低施工噪音和擾民程度：相較于預制混凝土塊，使用螺栓固定門窗的安裝過程可能會產生較少的噪音和振動，減少對周圍環(huán)境和居民的干擾，提高施工的社會接受度。

4.3 環(huán)境效應評價

取消預制混凝土塊改為專用螺栓固定門窗，產生以下環(huán)境效應：

（1）減少混凝土使用：取消預制混凝土塊的使用，減少了對混凝土資源的需求?；炷辽a對環(huán)境有一定的影響，如能源消耗和二氧化碳排放等。因此，減少混凝土使用可以降低建筑活動對環(huán)境的負面影響。

（2）降低建筑廢棄物產生：取消預制混凝土塊的使用，減少了建筑廢棄物的產生。混凝土廢棄物的處理和處置對環(huán)境造成一定的壓力，如土地占用和資源浪費等。因此，減少建筑廢棄物的產生可以減輕對環(huán)境的負擔。

（3）節(jié)約能源：相較于預制混凝土塊的制造和運輸過程，使用螺栓固定門窗可以減少能源的消耗。這有助于降低建筑活動對能源的需求，減少對環(huán)境的能源壓力。

5 結束語

綜上所述，基于傳統(tǒng)門窗固定工藝施工過程中出現(xiàn)的問題，結合國家規(guī)范及相關標準提出的技術要求，機械錨固技術在門窗工程中應用既能滿足門窗固定，耐久性達到500h無異常的的技術要求，又能保障加氣塊墻體及后續(xù)抹灰的質量，節(jié)約了施工作業(yè)的人力、材料、機具的費用、提高了作業(yè)效率，整個安裝工藝在工程建設中顯著實現(xiàn)了降本提效。此外，還能減少對預制混凝土塊的連續(xù)開孔工序，降低了作業(yè)難度及對周邊環(huán)境的影響，更確保了作業(yè)中的安全文明施工。另外，減少對混凝土使用的依賴，在門窗的安裝工藝選擇上更加地靈活和便捷?？偠灾诂F(xiàn)有的資源配置，可用資金和技術支持，機械錨固技術在門窗工程中應用能夠產生更大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，具有較大的借鑒意義和推廣價值。