計算書制作需遵循以下步驟：首先明確計算內(nèi)容，應(yīng)覆蓋各幕墻系統(tǒng)及其荷載傳遞路徑上的所有構(gòu)件、連接、附件等，包括直接受力和間接影響部分，接著進(jìn)行荷載計算，涵蓋垂直荷載（如重力荷載）和水平荷載（如風(fēng)荷載），需根據(jù)地區(qū)、建筑高度等條件確定標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計值，針對幕墻系統(tǒng)的主要受力構(gòu)件（如立柱、橫梁）及其連接、錨固支座等進(jìn)行詳細(xì)計算，考慮溫度作用、施工荷載等附加效應(yīng)，編制計算書時，需用立面大樣圖索引編號或文字清晰表述計算部位，確保內(nèi)容完整、邏輯嚴(yán)密，對于使用軟件計算的工程，竣工計算書應(yīng)與施工設(shè)計計算書一致，并加蓋竣工圖章簽署確認(rèn)。

在現(xiàn)代建筑工程中,幕墻作為一種重要的建筑外圍護結(jié)構(gòu)，不僅具有美觀、節(jié)能等優(yōu)勢，還對建筑的整體安全性和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用，而幕墻計算書則是確保幕墻設(shè)計合理、安全可靠的重要依據(jù)，它詳細(xì)記錄了幕墻在各種荷載作用下的力學(xué)性能計算過程和結(jié)果，對于從事幕墻設(shè)計、施工以及相關(guān)工程技術(shù)人員來說，掌握幕墻計算書的制作方法至關(guān)重要，本文將深入探討幕墻計算書的制作流程、要點及注意事項，幫助讀者全面了解這一復(fù)雜而關(guān)鍵的工作。

幕墻計算書的重要性

幕墻計算書是幕墻工程設(shè)計的核心文件之一,其重要性體現(xiàn)在多個方面：

1. 安全保障：通過精確的計算，確定幕墻在風(fēng)荷載、地震荷載、自重等作用下的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性，防止幕墻在使用過程中發(fā)生倒塌、脫落等安全事故，保障建筑物內(nèi)人員和財產(chǎn)的安全。
2. 設(shè)計優(yōu)化：為幕墻的選型、材料選用、結(jié)構(gòu)布置等提供科學(xué)依據(jù)，使設(shè)計方案在滿足安全和使用功能的前提下，實現(xiàn)經(jīng)濟合理、美觀大方，避免因設(shè)計不合理造成的資源浪費或性能不足。
3. 施工指導(dǎo)：明確幕墻各部件的受力情況和連接要求，為施工過程中的安裝、調(diào)試提供詳細(xì)的技術(shù)指導(dǎo)，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計要求，保證幕墻的實際性能與計算書相符。
4. 驗收依據(jù)：在工程竣工驗收時，幕墻計算書是重要的參考資料，用于驗證幕墻工程是否滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，是工程質(zhì)量合格的重要證明文件之一。

幕墻計算書的前期準(zhǔn)備

（一）收集設(shè)計資料

1. 建筑圖紙：包括建筑設(shè)計總說明、平面圖、立面圖、剖面圖等，詳細(xì)了解建筑物的外形尺寸、層高、功能布局等信息，確定幕墻的位置、面積和形式。
2. 地質(zhì)勘察報告：了解建筑物所在地的地質(zhì)條件，如土壤承載力、地下水位等，為幕墻基礎(chǔ)設(shè)計提供依據(jù)，特別是對于有幕墻埋件或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的幕墻系統(tǒng)。
3. 氣象資料：獲取當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速、風(fēng)壓、氣溫、降水等氣象數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將用于計算幕墻所受的風(fēng)荷載、溫度荷載等，是荷載計算的重要依據(jù)。
4. 建材性能參數(shù)：收集幕墻所用材料的物理性能和力學(xué)性能參數(shù)，如玻璃的強度、彈性模量、鋁合金型材的截面特性、鋼材的屈服強度等，確保計算書中采用的材料參數(shù)準(zhǔn)確可靠。

（二）確定計算軟件和規(guī)范

1. 計算軟件選擇：目前市面上有多種專業(yè)的幕墻計算軟件可供選擇，如 sap2000、3d3s 等，這些軟件具有強大的結(jié)構(gòu)分析功能，能夠準(zhǔn)確模擬幕墻在不同荷載條件下的受力情況，并生成詳細(xì)的計算結(jié)果和圖形報告，根據(jù)項目的具體需求和計算精度要求，選擇合適的計算軟件，并熟悉其操作方法和建模流程。
2. 規(guī)范依據(jù)：幕墻計算書必須嚴(yán)格遵循國家和地方相關(guān)的建筑規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)技術(shù)規(guī)程，如《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（jgj 102）、《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（jgj 133）等，這些規(guī)范規(guī)定了幕墻設(shè)計的基本原則、荷載取值、計算方法、構(gòu)造要求等內(nèi)容，是計算書編制的法律依據(jù)和技術(shù)準(zhǔn)則，確保計算結(jié)果的合法性和準(zhǔn)確性。

幕墻計算書的主要內(nèi)容及編制步驟

（一）工程概況

1. 項目名稱、地點：明確幕墻工程所屬的建筑項目名稱及其地理位置，便于識別和歸檔。
2. 建筑基本信息：闡述建筑物的類型（如高層住宅、商業(yè)綜合體、辦公樓等）、結(jié)構(gòu)形式（框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等）、總建筑面積、層數(shù)、幕墻面積及分布位置等，使讀者對項目整體情況有初步了解。
3. 幕墻類型和構(gòu)造：詳細(xì)說明幕墻的分類（明框幕墻、隱框幕墻、半隱框幕墻、點支式幕墻等）、面板材料（玻璃、鋁板、石材等）、龍骨體系（鋁合金型材、鋼結(jié)構(gòu)等）以及密封膠條、開啟扇等附屬構(gòu)件的選用情況，附上幕墻的典型節(jié)點詳圖，直觀展示幕墻的構(gòu)造組成和連接方式。

（二）荷載計算

1. 風(fēng)荷載計算
   • 根據(jù)建筑所在地的基本風(fēng)壓值和建筑物的高度、體型系數(shù)等因素，按照規(guī)范規(guī)定的公式計算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，對于復(fù)雜的建筑外形或周邊地形條件特殊的情況，可能需要采用風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以提高風(fēng)荷載計算的準(zhǔn)確性。
   • 考慮風(fēng)荷載的脈動效應(yīng)和陣風(fēng)系數(shù),將風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換為設(shè)計值，作為幕墻結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計的依據(jù)，分析風(fēng)荷載在不同工況下的分布情況，如正風(fēng)壓、負(fù)風(fēng)壓以及不同風(fēng)向角的作用，確定幕墻各部位的風(fēng)荷載大小和方向。
2. 地震荷載計算
   • 根據(jù)建筑物所在的地震烈度、場地類別、結(jié)構(gòu)類型等信息，查閱抗震規(guī)范確定地震影響系數(shù)和水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，對于幕墻而言，一般將地震荷載簡化為等效靜力荷載進(jìn)行計算，將其與其他荷載進(jìn)行組合，以評估幕墻在地震作用下的結(jié)構(gòu)安全性。
   • 考慮地震荷載的豎向分布規(guī)律,根據(jù)幕墻的高度位置確定相應(yīng)的地震作用放大系數(shù)，使計算結(jié)果更符合實際情況，注意地震荷載與風(fēng)荷載的組合效應(yīng)，按照規(guī)范規(guī)定的組合原則進(jìn)行荷載疊加，找出最不利的荷載組合工況。
3. 自重荷載計算
   • 準(zhǔn)確計算幕墻各組成部分的自重,包括面板、龍骨、連接件、密封膠等材料的重量，對于不同材質(zhì)和規(guī)格的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)其密度和體積進(jìn)行詳細(xì)計算，并考慮施工過程中的附加重量（如臨時支撐、吊裝設(shè)備等）。
   • 將自重荷載按照重力加速度轉(zhuǎn)化為集中力或均布荷載,施加在幕墻結(jié)構(gòu)模型上，作為結(jié)構(gòu)計算的基本荷載之一，在計算過程中，要注意自重荷載的方向始終豎直向下，且在不同工況下保持不變。
4. 溫度荷載計算
   • 考慮建筑物在不同季節(jié)的溫度變化范圍,根據(jù)幕墻材料的熱膨脹系數(shù)計算溫度荷載，溫度變化會導(dǎo)致幕墻構(gòu)件產(chǎn)生伸縮變形，從而在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，對于大跨度或超高層幕墻，溫度荷載的影響尤為顯著，不可忽視。
   • 通常采用線膨脹系數(shù)法計算溫度荷載引起的構(gòu)件變形量和應(yīng)力值,并將溫度荷載與其他荷載進(jìn)行組合分析，以確定幕墻在溫度變化條件下的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，在計算時，需考慮幕墻的約束條件和邊界情況，合理確定溫度荷載的計算模型。

（三）幕墻結(jié)構(gòu)計算模型建立

1. 模型簡化與假設(shè)
   • 為了便于計算分析,在建立幕墻結(jié)構(gòu)計算模型時，需要對實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕图僭O(shè)，將幕墻面板視為平板單元或殼單元，忽略其微小的彎曲變形；將龍骨簡化為梁單元或桿單元，不考慮其截面的剪切變形；假設(shè)幕墻各構(gòu)件之間的連接為理想鉸接或剛接，根據(jù)實際情況確定連接剛度等。
   • 在進(jìn)行模型簡化時,要確保簡化后的計算模型能夠準(zhǔn)確反映幕墻結(jié)構(gòu)的主要受力特性和變形規(guī)律，同時不會對計算結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生過大影響，對于一些特殊的構(gòu)造或復(fù)雜的受力情況，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的局部分析或采用更精確的計算模型進(jìn)行補充計算。
2. 單元劃分與網(wǎng)格生成
   • 根據(jù)幕墻的結(jié)構(gòu)和形狀特點,將整個幕墻結(jié)構(gòu)劃分為若干個合適的單元，如三角形、四邊形平面單元或空間梁單元等，單元劃分的大小和形狀會影響計算精度和計算效率，在應(yīng)力變化較大或幾何形狀復(fù)雜的區(qū)域應(yīng)適當(dāng)加密單元網(wǎng)格，而在應(yīng)力均勻且結(jié)構(gòu)簡單的區(qū)域可以相對稀疏一些。
   • 利用計算軟件的網(wǎng)格生成功能,自動生成幕墻結(jié)構(gòu)的有限元網(wǎng)格模型，在生成網(wǎng)格過程中，要注意檢查網(wǎng)格的質(zhì)量，避免出現(xiàn)畸形單元或過度扭曲的網(wǎng)格，以免影響計算結(jié)果的收斂性和準(zhǔn)確性，為不同類型的單元賦予相應(yīng)的材料屬性和截面特性，確保計算模型與實際結(jié)構(gòu)一致。

（四）幕墻構(gòu)件內(nèi)力分析

1. 荷載工況組合
   • 根據(jù)前面計算得到的各種荷載標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值,按照規(guī)范規(guī)定的荷載組合原則進(jìn)行工況組合，常見的荷載組合包括風(fēng)荷載+自重、地震荷載+自重、風(fēng)荷載+地震荷載+自重等，針對不同的荷載組合工況分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算，以找出最不利的受力情況。
   • 在每種荷載工況組合下,確定幕墻各構(gòu)件所承受的軸力、剪力、彎矩等內(nèi)力值，并繪制內(nèi)力圖（如軸力圖、剪力圖、彎矩圖等），直觀展示構(gòu)件在不同工況下的受力分布情況，通過內(nèi)力分析，可以了解幕墻結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的薄弱環(huán)節(jié)和潛在危險點，為后續(xù)的強度驗算和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。
2. 強度驗算
   • 對幕墻面板、龍骨、連接件等主要構(gòu)件進(jìn)行強度驗算，根據(jù)構(gòu)件的材料特性和受力狀態(tài)，分別采用相應(yīng)的強度設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行計算，對于玻璃面板，需驗算其最大應(yīng)力是否超過玻璃的允許應(yīng)力；對于鋁合金型材龍骨，應(yīng)驗算其抗彎強度、抗剪強度以及局部承壓強度等是否滿足規(guī)范要求；對于不銹鋼連接件，要檢查其在拉力或壓力作用下的強度是否足夠。
   • 在強度驗算過程中,要考慮荷載分項系數(shù)、組合系數(shù)以及材料強度設(shè)計值等因素，確保計算結(jié)果具有一定的安全儲備，如果某個構(gòu)件的強度不滿足要求，應(yīng)及時調(diào)整其截面尺寸、材料型號或連接方式等設(shè)計參數(shù)，重新進(jìn)行計算和驗算，直至所有構(gòu)件的強度均符合規(guī)范規(guī)定。
3. 穩(wěn)定性驗算
   • 除了強度驗算外,還需對幕墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，特別是對于高大或柔細(xì)的幕墻構(gòu)件，如薄壁鋁合金龍骨、長細(xì)比較大的鋼支撐等，穩(wěn)定性問題是設(shè)計的關(guān)鍵考量因素之一，穩(wěn)定性驗算主要包括整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定兩個方面。
   • 整體穩(wěn)定驗算通常采用極限承載力法或屈曲分析法,通過計算幕墻結(jié)構(gòu)在臨界荷載作用下的失穩(wěn)模態(tài)和承載能力，判斷其是否滿足穩(wěn)定性要求，局部穩(wěn)定驗算則主要針對受壓構(gòu)件的板件或腹板等局部部位，檢查其在壓力作用下是否會發(fā)生局部屈曲現(xiàn)象，根據(jù)板件的寬厚比、應(yīng)力狀態(tài)等因素，采用相應(yīng)的穩(wěn)定性計算公式進(jìn)行驗算，并采取加勁肋、設(shè)置橫向支撐等構(gòu)造措施提高局部穩(wěn)定性。

（五）連接節(jié)點計算

1. 預(yù)埋件計算
   • 對于采用預(yù)埋件連接的幕墻,需要對預(yù)埋件進(jìn)行受力計算，根據(jù)幕墻傳遞到預(yù)埋件上的拉力、剪力等荷載值，計算預(yù)埋件所需的錨固長度和錨筋直徑，預(yù)埋件的錨固長度應(yīng)滿足規(guī)范要求，以確保其與混凝土基礎(chǔ)之間的連接牢固可靠，能夠承受幕墻在各種荷載作用下的拉力和剪力作用而不發(fā)生拔出或滑移破壞。
   • 要考慮預(yù)埋件的位置偏差、混凝土強度等級等因素對錨固性能的影響，必要時進(jìn)行現(xiàn)場拉拔試驗驗證預(yù)埋件的實際承載能力，在計算過程中，還應(yīng)遵循預(yù)埋件設(shè)計的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中對預(yù)埋件的設(shè)計構(gòu)造要求等。
2. 連接螺栓計算
   • 幕墻各構(gòu)件之間的連接螺栓是保證結(jié)構(gòu)整體性的重要部件,其計算內(nèi)容包括螺栓的抗拉強度、抗剪強度以及承壓強度驗算，根據(jù)連接節(jié)點所承受的拉力或剪力荷載，按照螺栓的材料強度等級和直徑尺寸，計算螺栓所需的數(shù)量和布置方式。
   • 在計算螺栓強度時,要考慮螺栓群的共同工作效應(yīng)和受力分配不均勻系數(shù)，確保每個螺栓所承受的荷載不超過其設(shè)計承載能力，還要注意螺栓連接的防松措施和防腐處理，以保證連接節(jié)點在長期使用過程中的安全性和耐久性，對于重要的連接節(jié)點或承受動力荷載的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強度驗算，防止螺栓在反復(fù)荷載作用下發(fā)生疲勞斷裂破壞。
3. 焊縫計算
   • 當(dāng)幕墻采用焊接連接時,如鋼龍骨之間的焊接節(jié)點或鋁合金型材與鋼板的焊接連接等，需要對焊縫進(jìn)行強度計算，根據(jù)焊縫的類型（對接焊縫、角焊縫等）、焊接形式（手工電弧焊、氣體保護焊等）以及母材的材質(zhì)和厚度等因素，確定焊縫的強度設(shè)計值和計算公式。
   • 焊縫計算主要是驗算焊縫在軸力、剪力、彎矩等組合荷載作用下的應(yīng)力是否超過其強度設(shè)計值，對于承受動載或重要結(jié)構(gòu)的焊縫，還應(yīng)進(jìn)行焊縫的質(zhì)量檢測和無損探傷檢驗，確保焊縫內(nèi)部無缺陷且焊接質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在計算焊縫強度時，同樣要考慮荷載分項系數(shù)和組合系數(shù)的影響，保證焊縫連接的安全性和可靠性。

（六）變形計算與控制

1. 位移計算
   • 計算幕墻在各種荷載工況組合作用下的水平位移和豎向位移值,包括風(fēng)荷載引起的側(cè)移、地震荷載導(dǎo)致的晃動以及自重產(chǎn)生的撓度等，位移計算可采用有限元分析方法或基于結(jié)構(gòu)力學(xué)原理的解析計算方法，根據(jù)建立的幕墻結(jié)構(gòu)計算模型和荷載情況，求解出各節(jié)點的位移響應(yīng)。
   • 對于高層或超高層幕墻建筑,位移控制尤為重要，過大的位移不僅會影響幕墻的外觀效果和正常使用功能（如密封性能、開啟靈活性等），還可能引發(fā)結(jié)構(gòu)的附加內(nèi)力和安全隱患，在設(shè)計階段應(yīng)通過合理的結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)件選型來限制幕墻的位移量，使其滿足規(guī)范規(guī)定的允許位移限值要求。
2. 撓度控制
   • 除了整體位移控制外,還需關(guān)注幕墻構(gòu)件的撓度變形情況，玻璃面板在風(fēng)荷載作用下的撓度過大可能會導(dǎo)致玻璃破裂或密封膠失效；鋁合金龍骨的過度撓曲可能會影響其承載能力和連接節(jié)點的穩(wěn)定性等，在計算書中應(yīng)對幕墻各主要構(gòu)件的撓度進(jìn)行計算和控制。
   • 根據(jù)構(gòu)件的材料特性、截面尺寸和支持條件等因素，確定其允許撓度值，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施來減小撓度變形，如增加龍骨的截面慣性矩、設(shè)置中間支撐點或加強肋等方法都可以有效地提高構(gòu)件的抗彎剛度和減小撓度值，在施工過程中也要嚴(yán)格控制構(gòu)件的安裝精度和連接質(zhì)量，避免因施工誤差導(dǎo)致額外的撓度變形。

（七）防火、防雷及節(jié)能設(shè)計計算

1. 防火設(shè)計計算
   • 根據(jù)建筑物的防火等級要求和幕墻的材質(zhì)特性,進(jìn)行防火設(shè)計計算，對于玻璃幕墻，需確定防火玻璃的厚度和耐火極限是否滿足規(guī)范要求；對于鋁合金或鋼結(jié)構(gòu)幕墻框架，要計算其防火涂層的厚度以及防火隔斷的設(shè)置位置和間距等參數(shù)。
   • 防火設(shè)計計算的目的是確保幕墻在火災(zāi)發(fā)生時能夠在一定時間內(nèi)阻止火勢蔓延和煙氣擴散,為人員疏散和消防救援提供安全保障，通過合理的防火構(gòu)造設(shè)計和準(zhǔn)確的計算分析，可以使幕墻具備良好的防火性能，滿足建筑整體的防火要求。
2. 防雷設(shè)計計算

   由于幕墻通常位于建筑物的外表面且具有較高的導(dǎo)電性,因此需要進(jìn)行防雷設(shè)計計算，根據(jù)建筑物的防雷類別和當(dāng)?shù)氐睦纂娀顒忧闆r，確定幕墻的防雷接地電阻值要求；計算幕墻各金屬構(gòu)件之間的電氣連通性以及與主體結(jié)構(gòu)防雷裝置的有效連接情況；設(shè)計合理的防雷引下線和接閃器布置方案等。