摘要:文章主要介绍建筑物玻璃幕墙防雷接地的一些技术措施,确保建筑物玻璃幕墙不受雷击,并介绍施工经验。
关键词:玻璃幕墙雷电流屏蔽效应接闪器均压环接地
随着建筑装饰
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
的不断发展,玻璃幕墙在中高档建筑工程中得到了广泛的应用。但随之而来玻璃幕墙及建筑物的安全性如何保证已是当今一个重要问题。我国现行的电气施工及验收规范、
标准
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施工图集对这方面内容的阐述尚未十分明确,设计单位对玻璃幕墙防雷技术作法说明也不十分具体,从而给从事具体施工的技术人员准确把握质量安全技术要求带来一定的难度。
1.雷电对玻璃幕墙高层建筑的危害
众所周知,雷电是天空云层中一种自然的放电现象,雷电流是一种强度极大,作用时间极短的瞬变过程。雷电击中建筑物时,通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流在瞬间释放出的巨大能量,会把被击中金属熔化,使物体水份受热膨胀,产生强大的机械力,或者分解成氢气和氧气,产生爆炸,使建筑物遭到破坏,甚至雷电的高温引起建筑物燃烧构成火灾和引起触电。高层或超高层建筑玻璃幕墙使地
表
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的电场分布发生了严重的畸变,其电场强度比一般建筑物大得多,容易构成雷电发展条件,加上离放电云层近,所以易遭受雷击。
高层建筑玻璃幕墙围护高层建筑物后,建筑物防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应,不能直接起到接闪和防雷作用,闪电对建筑的雷击往往变成闪电对玻璃幕墙的雷击。同时高层建筑玻璃幕墙的金属材质由于雷电的效应,将会产生静电感应作用,当天空雷云和大地形成电场时,幕墙的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷,当雷云瞬间放电后,云与大地的电场忽然消失,这时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散,将会产生高达万伏以上的对地电位,这就是静电感应电压,对人和设备产生危害。
高层建筑幕墙通常超过50m,超高层幕墙超过100m,如果强大的雷电流全程通过幕墙构件时,由于持续时间极短,只有几十微秒,则每米的电位差可达万伏以上,高达100m的幕墙,在通过雷电流时可达百万伏的电位差,将会和周围的金属体之间产生反击放电和电磁感应。
2.高层建筑玻璃幕墙防雷措施
通常建筑物的防雷装置有三部分:接闪器、引下线和接地装置。在玻璃幕墙的防雷设计中,应充分利用建筑物的这些装置,将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通,连成一个防雷整体,把玻璃幕墙获得的巨大雷电能量,通过建筑物的接地系统,迅速地输送到地下,保护玻璃幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。
高层建筑玻璃幕墙的顶部的女儿墙的盖板,是人为地设立的良好导体,它沿建筑物女儿墙的顶部分布,其电场强度很大。雷电先驱很自然地被吸引过来,是雷击率最大的部位。作为防止雷击的直击措施,可将盖板设计成直接接受雷击的装置,起到引雷作用的接闪器。其作用在于接受雷电流,同时又安全地把雷电流与建筑物防雷网接通,并导通入地达到避雷作用。
高层建筑幕玻璃墙顶部的接闪器,不能防止电流的侧面横向发展绕击作用。目前防止侧击雷的常见做法是在30m以上的高层建筑玻璃幕墙部位,每三层设置一圈均压环,并和建筑物防雷网及玻璃幕墙自身的防雷体系接通。
3.高层建筑玻璃幕墙的防雷接地要求及施工方法
3.1根据有关防雷接地的技术资料并结合以往竣工工程的经验,我们认为玻璃幕墙防雷必须在以下几个重要方面满足要求:
3.1.1玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷
设计规范
民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计
》(GB500057-94)的有关规定。
3.1.2引下线截面应符合要求
玻璃幕墙竖向主龙骨应视为引下线,竖向主龙骨的跨接用扁钢制品时截面必须达到100mm2。
3.1.3满足机械强度的要求
除焊接方式以外,采用压接方式其金属材料厚度应达到4mm。
3.1.4采用焊接方式要满足施工规范的要求
圆钢搭接长度为其直径的6倍,且双面施焊;扁钢搭接长度为其宽度的2倍,且三面施焊;焊接处做防腐处理。
3.1.5不同金属压接,要做防电化腐蚀处理。如:钢与铝连接时,钢要镀锡;或在钢、铝之间加不锈钢垫片。
3.1.6施工完成后,要有权威检测机构进行检测,必须达到设计和规范要求的接地电阻值。
3.2某大厦玻璃幕墙防雷接地的作法
该大厦地上22层,高80米,外墙使用大面积花岗岩挂板、玻璃幕墙及复合铝板。下面说明其玻璃幕墙防雷接地具体作法:
3.2.1从六层开始,九层、十二层、十五层直至二十二层,每三层在建筑物四周结构楼板表面敷设一根40×4镀锌扁钢,并与建筑物四周防雷引下线的引出钢筋(Φ12)焊接,焊接长度为圆钢直径的6倍,双面施焊、焊接处刷两道防锈漆(以后焊接处均刷两道防锈漆),从而形成一道均压环。为使玻璃幕墙竖向铝合金主龙骨保持接地的贯通,用40×4镀锌扁钢一端与均压环焊接,焊接长度应为其宽度的2倍,并三面施焊,另一端用两个M8不锈钢对穿螺栓与竖向主龙骨进行压接,为防止镀锌扁钢与铝合金的电化学腐蚀,在其间加垫1mm 厚不锈钢垫片,并加不锈钢平垫和弹簧垫。
3.2.2所有竖向主龙骨的连接处采用40×4铝合金制成的可伸缩的“欧姆弯”进行压接,连接处上下各用两个M8不锈钢对穿螺栓进行压接,并加不锈钢平垫和弹簧垫。
3.2.3设置均压环的楼层所有竖向主龙骨与横向龙骨的连接处,通过40×4铝角码两端各用两个M6不锈钢对穿螺栓进行压接,并加不锈钢平垫和弹簧垫。
3.2.4幕墙顶部女儿墙的盖板是起到引雷作用的接闪器。用φ12镀锌圆钢沿女儿墙周圈安装,并与主体结构防雷引下线焊接。在盖板内侧安装40×4×4镀锌角钢,每块铝板安装两段角钢(每段长300mm),两段之间用φ12镀锌圆钢焊接连通。并用φ12镀锌圆钢一端与女儿墙顶φ12镀锌圆钢焊接,另一端与角钢焊接。每段角钢与铝板之间用四个M6×20不锈钢自攻螺丝压接(角钢与铝板之间加垫1mm厚不锈钢垫片),并加不锈钢平垫和弹簧垫。
总之,幕墙结构应自上而下与建筑物结构的防雷装置可靠连接。当幕墙与屋面女儿墙平齐时,其所有金属主构架必须与避雷带(网)进行可靠连接,还必须与高层建筑的均压环进行可靠连接,在幕墙底部亦应与防雷装置连接。
4.结语
通过实施上述的技术质量安全措施,使玻璃幕墙与大厦的防雷系统成为一个整体,较好地完成了玻璃幕墙防雷系统的全部工作。后经实地检测,在大厦设置的测试点实测,接地电阻值均在0.4~0.8Ω之间,完全满足设计(R≤1Ω)及规范要求
作者宣根
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