建筑幕墻及防雷系統(tǒng)設(shè)計

1、建筑幕墻的防雷系統(tǒng)設(shè)計摘要：建筑幕墻越來越多, 為防止或減少雷擊建筑幕墻所發(fā)生的損害，本文對建筑幕墻的防雷系統(tǒng)設(shè)計進行介紹。人類在不斷地前進，社會在不斷地發(fā)展，建筑行業(yè)日新月異，建筑工程突飛猛進。在國內(nèi)外，建筑幕墻的形式越來越多，如今，建筑幕墻主要的形式有玻璃幕墻，石材幕墻，金屬幕墻，組合幕墻及屋面板等，其中的玻璃幕墻又分為全玻璃幕墻，鋁合金明框玻璃幕墻，鋁合金隱框玻璃幕墻，鋁合金半隱框玻璃幕墻等，這幾種建筑幕墻已在國內(nèi)建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用，為防止或減少雷擊建筑幕墻所發(fā)生的人身傷害和文物、財產(chǎn)的損失,并做到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理，固此，做好建筑幕墻的防雷措施也越來越重要，建筑幕墻防

2、雷系統(tǒng)的設(shè)計已是當今一個重要問題。我們知道，雷電是天空云層中一種自然的放電現(xiàn)象，雷電流是一種強度極大，作用時間極短的瞬變過程。雷電擊中建筑物時，通常會產(chǎn)生電效應(yīng)，雷電流在瞬間釋放出的巨大能量，會把被擊中的建筑物遭到破壞。高層建筑幕墻的金屬材質(zhì)由于雷電的效應(yīng)，將會產(chǎn)生靜電感應(yīng)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極性相反的大量感應(yīng)電荷，當雷云瞬間放電后，云與大地的電場忽然消失，將會產(chǎn)生高達萬伏以上的對地電位，這對人和設(shè)備將會產(chǎn)生危害。所以，建筑幕墻設(shè)計時必須做好防雷設(shè)計，以防范雷電對建筑幕墻的損害。然而，我國建筑幕墻的施工圖設(shè)計、工程施工、工程驗收等對這方面內(nèi)容的闡述十分有

3、限，建筑幕墻設(shè)計單位對建筑幕墻防雷技術(shù)作法也不十分具體、明確，從而給從事建筑幕墻施工的技術(shù)人員把握質(zhì)量要求帶來一定的難度。對此，建筑幕墻防雷系統(tǒng)設(shè)計就顯得十分重要。我們根據(jù)多年建筑幕墻工程設(shè)計和施工的實際經(jīng)驗，以及有關(guān)國家防雷規(guī)范的要求，認為建筑幕墻防雷裝置必須滿足以下幾個方面要求：一建筑幕墻的防雷分類：根據(jù)國家標準建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94的規(guī)定，建筑物的防雷共分三類，其中第一類主要是屬于具有爆炸危險環(huán)境的建筑物，如使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥等爆炸物質(zhì)的建筑物等，而現(xiàn)階段我們常用的建筑幕墻的防雷分類主要是屬于第二類或第三類的。二建筑幕墻的防雷措施：對于第一類建筑物和具有爆炸危險

4、環(huán)境的建筑物的防雷措施，除了防直擊雷外還需防雷電侵入的措施；而對于第二類或第三類的常用建筑幕墻的防雷措施主要是防直擊雷。主要防直擊雷的建筑幕墻，不僅要考慮頂層直擊雷，還要考慮側(cè)向直擊雷，防頂層直擊雷的防雷措施是在建筑物頂上裝設(shè)避雷網(wǎng)(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器，其避雷網(wǎng)一般按規(guī)定沿著屋角，屋脊，屋檐，檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)，并在整個屋面組成不大于10x10m或12x8m的網(wǎng)格（第三類防直擊雷為20m×20m或24m×l6m的網(wǎng)格），防側(cè)向直擊雷的防雷措施是通過在建筑幕墻層間部位設(shè)置一圈圈閉合的均壓環(huán)，然后通過引下線傳到接地裝置。三建筑幕墻的防雷裝置：建筑幕墻的防雷

5、裝置主要包括接閃器、引下線和接地裝置。在建筑幕墻的防雷設(shè)計中，應(yīng)充分利用建筑物的這些裝置，將建筑幕墻豎向龍骨、橫向龍骨和建筑物防雷網(wǎng)接通，連成一個防雷整體，把建筑幕墻獲得的巨大雷電能量，通過建筑幕墻的防雷系統(tǒng)，迅速地輸送到地下，保護建筑幕墻免遭雷電破壞的作用。1接閃器：接閃器是直接接受雷擊的避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng),以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等。建筑幕墻常用的防雷裝置的接閃器，通常是采用直接裝設(shè)在建筑物上的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)作為接閃器。用于作接閃器的避雷針所采用的尺寸，若按熱穩(wěn)定性檢驗，則只要很小的截面就夠了，所采用的尺寸主要是考慮機械強度和防腐蝕問題，避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管，其直

6、徑不應(yīng)小于下列數(shù)值：針長1m以下，圓鋼為12mm，鋼管為20mm；針長1-2m，圓鋼為16mm，鋼管為25mm；而對作接閃器的避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼, 圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm，扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。在同一截面下，圓鋼的周長比扁鋼的小，其與空氣的接觸面也小，受空氣腐蝕相對也小，此外，圓鋼易于施工，材料易得，所以，建議優(yōu)先采用圓鋼。建筑幕墻接閃器布置時，對于第一類防雷的建筑物，避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不大于5x5m(或6x4m)；第二類防雷的建筑物，避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不大于10x10m(或12x8m)；第三類防雷的建筑物，避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不大于20x20m(或24

7、x16m)。在建筑幕墻設(shè)計時，我門通常是將建筑幕墻頂部女兒墻的蓋板部分，有目的地把它設(shè)計成幕墻接閃器，因為該部分處于建筑幕墻的頂部，常用3mm鋁單板(或4mm鋁塑板)做為蓋板。我們知道，鋁板是一種良好的導(dǎo)體，其電場強度很大，當它沿建筑物女兒墻的頂部分布時，雷電先驅(qū)很自然地被吸引過來，是雷擊率最大的部位，從而起到接閃器的作用。這樣，幕墻接閃器接受到的雷電流，就可以通過幕墻女兒墻的避雷均壓環(huán)和防雷引下線，安全地把雷電流引到建筑物的防雷網(wǎng)，并導(dǎo)通到接地裝置，達到避雷的作用。（如下圖：建筑幕墻頂部女兒墻防雷節(jié)點圖）建筑幕墻頂部的接閃器，通常只能防頂層直擊雷，對于防側(cè)向直擊雷，主要是在建筑幕墻的層間部位

8、，每隔三層設(shè)置一圈閉合的均壓環(huán)，均壓環(huán)可用直徑12mm鍍鋅鋼筋(或采用40x4鍍鋅鋼板）焊接而成，然后通過引下線引到接地裝置。均壓環(huán)的設(shè)置，對于第二類防雷的建筑物,均壓環(huán)環(huán)間垂直距離不應(yīng)大于10m, 引下線的水平距離不大于10m。對于金屬屋面的建筑物, 普通的金屬屋面的防雷處理是在屋面板上設(shè)置網(wǎng)格狀避雷帶作為接閃器，這種做法會影響屋面的美觀性，同時由于固定避雷帶需要在屋面板上打螺釘，增加了漏水隱患。如今, 越來越多的金屬屋面建筑物,不單獨做接閃器，而是利用建筑物其本身屋面作為接閃器，通定網(wǎng)格交叉點設(shè)置引下線，將電流引至底板，由底板傳至結(jié)構(gòu)主檁條，形成避雷體系,并與主體結(jié)構(gòu)防雷體系可靠的連接。當

9、利用建筑物本身屋面作為接閃器時應(yīng)符合下列要求：金屬板之間采用搭接時，其搭接長度不應(yīng)小于100mm；金屬板下面無易燃物品時，其厚度不應(yīng)小于0.5mm；金屬板下面有易燃物品時，其厚度，鋼板不應(yīng)小于4mm，銅板不應(yīng)小于5mm，鋁板不應(yīng)小于7mm；金屬板無絕緣被覆層。屋面板滿足上述所有條件時，可以將屋面板作為接閃器，從而大大地使整個屋面更加整潔美觀。（如下圖：用屋面板作接閃器節(jié)點圖；屋面防雷大樣圖）2引下線：引下線是連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體，建筑幕墻常用的防雷裝置的引下線是利用建筑幕墻豎向主龍骨作為引下線，豎向主龍骨在伸縮縫的連接處采用電導(dǎo)銅線(或采用40×4鋁合金片）制成的可伸縮的避

10、雷連通導(dǎo)線并上下相連接，連接處上下各用M6不銹鋼螺栓進行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。設(shè)置均壓環(huán)的樓層所有豎向主龍骨與橫向龍骨的連接處，通過L40×4鋁角碼兩端各用兩個M8不銹鋼對穿螺栓進行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。（如下圖：建筑幕墻防雷節(jié)點圖；幕墻立面防雷大樣圖）對于單獨作為引下線的建筑物，宜采用圓鋼或扁鋼，通常優(yōu)先采用圓鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。引下線應(yīng)沿建筑物外墻明敷，并經(jīng)最短路徑接地；建筑藝術(shù)要求較高者可暗敷，但其圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm，扁鋼截面不應(yīng)小于80 mm2。3接地裝置：接地裝置是接地體和接地線的總合，建筑幕墻

11、常用的防雷裝置的接地裝置埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用角鋼、鋼管或圓鋼，埋于土壤中的人工水平接地體宜采用扁鋼或圓鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm，扁鋼截面不應(yīng)小于100 mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm；角鋼厚度不應(yīng)小于4mm；鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5 mm。在腐蝕性較強的土壤中，應(yīng)采取熱鍍鋅等防腐措施或加大截面。建筑幕墻在通常的情況下可以不用單獨設(shè)計防雷接地裝置，而是通過與土建的防雷接地裝置共用，這種情況下，建筑幕墻避雷體系必須上下連通，依靠主體避雷體系進行防雷布置。布置時，建筑幕墻自身防雷系統(tǒng)要與土建防雷系統(tǒng)中的土建避雷主筋可靠連接, 所有的引下線均應(yīng)連到均壓環(huán)上，均壓環(huán)可用直徑12mm鍍鋅鋼筋(或采用40×4鍍鋅鋼板）焊接而成。幕墻的主梁通過予埋件及避雷均壓環(huán)和避雷引出線與土建主體避雷主筋相連焊接牢