玻璃幕墻防雷及做法

淺談玻璃幕墻防雷及其做法摘要：本文以自己幾年以來的玻璃幕墻建筑的防雷以及接地的施工經(jīng)驗，來探討如何確保建筑物玻璃幕墻如何在雷擊的情況下確保建筑物內(nèi)人與設備的安全。關鍵詞：玻璃幕墻、雷擊、接閃器、均壓環(huán)、電氣通路1、 前言：隨著社會的發(fā)展，人們對建筑物要求在一步步提高，從開始滿足居住到現(xiàn)在的要求視覺美觀，從玻璃幕墻出現(xiàn)至今不過20多年，玻璃幕墻以外形美觀，樓內(nèi)視野平闊等優(yōu)點在十年來得到了很大的發(fā)展，但隨之而來的問題是：怎樣確保玻璃幕墻以及建筑物在雷擊的情況下安全。我國現(xiàn)行的電氣施工及驗收規(guī)范，標準圖集在此方面有明確規(guī)定及相應的作法，設計單位只要求總建筑物的防雷等級及接地電阻，對于玻璃幕墻的防雷作法也未有明確的規(guī)定，從而給我們施工單位如何對玻璃幕墻防雷接地施工帶來了一些困難。2、 高層建筑玻璃幕墻的防雷措施：要對高層建筑玻璃幕墻進行防雷，首先必須明白雷電是如何形成，及對玻璃幕墻的危害。雷是一種天空的放電現(xiàn)象，雷雨在形成的過程中，它的某些部分積聚正電荷，另外的一部分積聚負電荷，當電荷積聚到一定的程度時，就會放電，有時是在云層與云層之間進行，有時是在云層和大地之間進行，后一種放電通常成為落雷。落雷又分為直雷擊、感應雷、球形雷。直雷擊的破壞作用是雷電直接擊在建筑物上，因雷電的熱效應，產(chǎn)生高溫而引起建筑物的燃燒，在雷電通道上水分受熱膨脹，產(chǎn)生強大的機械力使建筑物受到機械力破壞。感應雷：在直擊雷放電時，由于雷電流變化梯度大而產(chǎn)生強大的交流磁場，使周圍的金屬構(gòu)件中產(chǎn)生感應電動勢，容易產(chǎn)生火花放電，它造成危害重要是火災或附近的電氣設備遭受電磁力的破壞。球形雷：產(chǎn)生于雷雨季節(jié)偶爾產(chǎn)生球形發(fā)光氣團。球雷在空中漂移的時間大約幾秒到幾分鐘，速度1-2m/s，距地面0.5-3米，有時會從開著的窗戶飄然而入，如雷擊就會釋放能量造成為危害，為了防止球形雷，可把門窗的金屬框接地和加裝金屬網(wǎng)。弄清雷電成因之后，根據(jù)雷電的成形淺談它對高層玻璃幕墻的危害，高層玻璃幕墻使地表的電場分布發(fā)生了嚴重的畸變，其電場強度比建筑物大得多，容易構(gòu)成雷電的發(fā)展條件，加之高層建筑距云層較近，所以易遭受雷擊，高層建筑的玻璃幕墻的金屬材質(zhì)由于雷電效應將產(chǎn)生靜電場感應作用，當天空雷云和大地形成電場時幕墻的金屬體就會積聚與雷云相反的大量感應電荷，當雷云瞬間放電后，云與大地的感應電場忽然消失，此時幕墻的金屬體感應電荷不能以相應的速度流散，將會產(chǎn)生上萬伏的對地電位，這樣對設備與人會產(chǎn)生嚴重的危害。高層建筑玻璃幕墻的防雷應與一般的建筑物的防雷有異曲同工之處，普通建筑物的防雷裝置有三部分，分別為：接閃器，引下線和接地裝置。接閃器：根據(jù)被保護物體的不同，接閃器形狀不同主要有避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶，其主要的作用是直擊雷起到接閃功能。在60年代，英國人gold等人提出“雷擊距離理論：滾球法是依據(jù)雷電閃擊距離為基礎用來確定接閃器的保護作用，當雷擊被導達到接閃器放電距離以前，其閃擊點有一定的范圍要求：被保護的建筑物的接閃器有若十個上行先導，最后在容易放電擊穿的路徑上形成主放電，接閃器正好設置在被保護在閃電擊點概率較高的點。引下線：作對接閃器的接閃的雷電起導流作用。接地裝置：主要的作用是消耗雷電產(chǎn)生的能量。所以在玻璃幕墻的防雷過程中應注意以下三點：：充分利用建筑物的接閃器、引下線、接地裝置：將均壓環(huán)層的幕墻橫豎向龍骨聯(lián)結(jié)成一個電氣通路，并與建筑物防雷網(wǎng)聯(lián)通。:將首層的幕墻的橫豎龍骨聯(lián)結(jié)成一個電氣通路，并與建筑物的防雷網(wǎng)聯(lián)通。通過以上玻璃幕墻在遭受雷擊的過程中，由于其玻璃幕墻的防雷與建筑物防雷聯(lián)成一體，則玻璃幕墻能將獲得的電能，通過建筑物的接地系統(tǒng)迅速地輸送到地下，從而達到保護建筑物和玻璃幕墻免遭雷電的破壞。高層玻璃幕墻的頂部為了美觀，一般都采用鋁板，鋁板是入地較好的導體，它沿建筑物頂部分布，其電場強度很大，雷電就很容易被吸引過來，受雷擊最大的部位，鋁板則是很好的接閃器，可以接受雷電流，將固定鋁板的主橫擔與建筑物避雷系統(tǒng)聯(lián)成一體，這樣就可以安全的將雷電流導入大地。高層建筑的玻璃幕墻頂部的接閃器可以有效地防雷直擊，但不能防止側(cè)雷擊，在玻璃幕墻防側(cè)雷時，其要根據(jù)建筑物防雷等級來確定其的作法：一類防雷30m，二類防雷在45m，三類防雷在60m，綜合建筑物的防雷等級在30m、45m或60m以上的高層玻璃部位，每層設一個均壓環(huán)，并將建筑物防雷網(wǎng)及玻璃幕墻防雷系統(tǒng)聯(lián)通，形成一個電氣通路為了防止球形雷，在將玻璃幕墻首層的橫豎龍骨聯(lián)結(jié)成一個電氣通路,并與建筑物的接地網(wǎng)聯(lián)成一體。3、高層建筑物的玻璃幕墻的接地要求及皇城大廈的玻璃幕墻防雷接地的作法通過查閱防雷設計的設計規(guī)范等技術資料和結(jié)合皇城大廈的竣工經(jīng)驗，我認為玻璃幕墻的防雷接地應將滿足以下的要求：a、 必須符合防雷設計要求，符合國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》GB500057-94的有關規(guī)定b、 引下線的截面積應符合以下的要求：玻璃幕墻豎向龍骨應視為明輻射引下線，根據(jù)《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50303-2002)中表24.2.2中的要求引下線圓鋼直徑不得小于8mm，扁鋼截面積不得小于100mm2，所以豎向龍骨的跨接聯(lián)結(jié)線的截面積應不小于100mm2c、 滿足機械強度要求，除去焊接方式，采用壓接方式根據(jù)根據(jù)《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50303-2002)中表24.2.2中要求，其金屬材料厚度必須達到4mmd、 采用焊接方式應滿足，圓鋼搭接長度為其直徑的6倍，且雙面施焊，扁鋼搭接長度為其寬度的2倍，且三面施焊，并在焊接處做防腐處理：。、不同金屬的壓接如鋼與鋁連接時，為了防止產(chǎn)生電化反應，鋼應鍍鋅，或在鋼鋁之間加不銹鋼墊片。f、施工完畢后，應進行檢測，其必須達到設計和規(guī)范要求3.2、 XX大廈的防雷接地作法：XX大廈的總面積約為10.7萬平方米，結(jié)構(gòu)類型為全現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，基礎的類型為筏形基礎，地下三層，地上十五層，檐高64.5m，接地類型為綜合利用基礎綜合接地，是二類防雷建筑物，其工程外墻使用大面積玻璃幕墻，十撓陶板，女兒墻用鋁板進行裝飾，現(xiàn)以本工程為例說明其玻璃幕墻的防雷接地的具體作法：、根據(jù)其工程的設計說明從45m起每層設均壓環(huán)，故本工程從11層起就做玻璃幕墻的均壓環(huán)，其具體作法為：從結(jié)構(gòu)的均壓圈內(nèi)引出2根中12的圓鋼，其中一根與11層以上的鋼結(jié)構(gòu)預埋件預埋件相焊接，鋼結(jié)構(gòu)預埋件通過轉(zhuǎn)接件與豎向龍骨相聯(lián)，轉(zhuǎn)接件是兩個采用8mm的鍍鋅鋼板制成的L型的鋼構(gòu)件，轉(zhuǎn)接件一邊與預埋件焊接，另一邊與豎向龍骨用兩個M14的螺栓連接，并在豎向龍骨與轉(zhuǎn)接件之間加墊1mm不銹鋼墊片，并加不銹鋼平彈墊。另一根甩出結(jié)構(gòu)面，將每層所有甩出結(jié)構(gòu)面的12圓鋼用一圈40*4的鍍鋅扁鋼與之相焊接，其焊接長度應大于圓鋼直徑的6倍，并做防腐處理，圓鋼與鋼結(jié)構(gòu)的預埋件的焊接長度應大于圓鋼直徑的6倍，雙面施焊，扁鋼與扁鋼的焊接長度為扁鋼寬度的2倍，三面施焊，以上所有焊接都必須做到無夾渣，無咬肉，無氣泡現(xiàn)象，并將焊渣處理干凈，從而等于形成均壓環(huán)的保險，并用40*4的鍍鋅扁鋼一端繞幕墻一端的扁鋼相焊接，其焊接長度為其寬度的2倍，并做防腐處理，另一端與玻璃幕墻的豎向大龍骨用兩根M8的螺栓與豎向龍骨進行壓接，為了防止形成電化學腐蝕，在其豎向龍骨與扁鋼之間加墊1mm厚的不銹鋼墊片，并加不銹平彈墊。、其豎向龍骨采用類似于承插片，并加連接處采用8mm厚的鍍鋅鋼板用兩個M12螺栓連接，在其豎向龍骨與鍍鋅鋼板之間加墊1mm厚的不銹鋼墊片，并加不銹平彈墊，由于其龍骨的截面積大于100mm2,故形成了有效的電氣通路。、豎向龍骨與橫向龍骨的連接采用鋁角碼連接，其具體連接作法為：通過40*4鋁角碼兩端用三個M6不銹鋼對穿螺栓進行壓接，并加不銹鋼的平彈片，其橫豎連接原理也構(gòu)成一個電氣通路。、從首層周圈引下線焊接出出2根中12的圓鋼，其余做法與均壓環(huán)層的做法一致.玻璃幕墻的頂部采用了鋁板造型，甲方當時不允許在女兒墻上裝設明裝避雷帶，后經(jīng)與設計，甲方，監(jiān)理單位溝通后，考慮到鋁板是電的良導體，做在鋁板下輻射一根中12的鍍鋅圓鋼，中12的鍍鋅圓鋼與女兒墻周圈主體結(jié)構(gòu)的引下線相焊接，在鋁板內(nèi)側(cè)安裝50*5的鍍鋅角鋼，每塊鋁板安裝兩段角鋼，兩段之間為中12的鍍鋅圓鋼聯(lián)通，并用中12的鍍鋅圓鋼與周圈的中12的圓鋼焊接，另一端與角鋼相焊接，其焊接距離不大于10m，每段角鋼與鋁板之間則用4個M6*20的不銹鋼自攻螺絲壓接，為了防止電化腐蝕，角鋼與鋁板之間1mm厚的不銹鋼并加墊片。該工程在北京市防雷檢測中心的檢測中已達到設計要求，從竣工入住至今，建筑物從未發(fā)生雷擊現(xiàn)象，這就說明了大廈的防雷系統(tǒng)充足是安全可靠的。結(jié)束語：本文以自己的實際施工經(jīng)歷，淺險的對玻璃幕墻的防雷認識，由