高層建筑玻璃幕墻防雷接地措施

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　關(guān)鍵詞：玻璃幕墻接閃器均壓環(huán)接地
　　
　　隨著建筑裝飾工程的不斷發(fā)展，玻璃幕墻在中高檔建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但隨之而來玻璃幕墻及建筑物的安全性如何保證已是當(dāng)今一個(gè)重要問題。我國現(xiàn)行的電氣施工及驗(yàn)收規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)施工圖集對(duì)這方面內(nèi)容的闡述尚未十分明確，設(shè)計(jì)單位對(duì)玻璃幕墻防雷技術(shù)作法說明也不十分具體，從而給從事具體施工的技術(shù)人員準(zhǔn)確把握質(zhì)量安全技術(shù)要求帶來一定的難度。
　　
　　1.雷電對(duì)玻璃幕墻高層建筑的危害
　　
　　眾所周知，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(qiáng)度極大，作用時(shí)間極短的瞬變過程。雷電擊中建筑物時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力。雷電流在瞬間釋放出的巨大能量，會(huì)把被擊中金屬熔化，使物體水份受熱膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力，或者分解成氫氣和氧氣，產(chǎn)生爆炸，使建筑物遭到破壞，甚至雷電的高溫引起建筑物燃燒構(gòu)成火災(zāi)和引起觸電。高層或超高層建筑玻璃幕墻使地表的電場分布發(fā)生了嚴(yán)重的畸變，其電場強(qiáng)度比一般建筑物大得多，容易構(gòu)成雷電發(fā)展條件，加上離放電云層近，所以易遭受雷擊。
　　
　　高層建筑玻璃幕墻圍護(hù)高層建筑物后，建筑物防雷裝置由于玻璃幕墻的屏蔽效應(yīng)，不能直接起到接閃和防雷作用，閃電對(duì)建筑的雷擊往往變成閃電對(duì)玻璃幕墻的雷擊。同時(shí)高層建筑玻璃幕墻的金屬材質(zhì)由于雷電的效應(yīng)，將會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用，當(dāng)天空雷云和大地形成電場時(shí)，幕墻的金屬體就會(huì)積聚與雷云極性相反的大量感應(yīng)電荷，當(dāng)雷云瞬間放電后，云與大地的電場忽然消失，這時(shí)幕墻的金屬體感應(yīng)電荷不能以相應(yīng)的速度流散，將會(huì)產(chǎn)生高達(dá)萬伏以上的對(duì)地電位，這就是靜電感應(yīng)電壓，對(duì)人和設(shè)備產(chǎn)生危害。
　　
　　高層建筑幕墻通常超過50m，超高層幕墻超過100m，如果強(qiáng)大的雷電流全程通過幕墻構(gòu)件時(shí)，由于持續(xù)時(shí)間極短，只有幾十微秒，則每米的電位差可達(dá)萬伏以上，高達(dá)100m的幕墻，在通過雷電流時(shí)可達(dá)百萬伏的電位差，將會(huì)和周圍的金屬體之間產(chǎn)生反擊放電和電磁感應(yīng)。
　　
　　2.高層建筑玻璃幕墻防雷措施
　　
　　通常建筑物的防雷裝置有三部分：接閃器、引下線和接地裝置。在玻璃幕墻的防雷設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用建筑物的這些裝置，將幕墻豎向龍骨、橫向龍骨和建筑物防雷網(wǎng)接通，連成一個(gè)防雷整體，把玻璃幕墻獲得的巨大雷電能量，通過建筑物的接地系統(tǒng)，迅速地輸送到地下，保護(hù)玻璃幕墻和建筑物免遭雷電破壞的作用。
　　
　　高層建筑玻璃幕墻的頂部的女兒墻的蓋板，是人為地設(shè)立的良好導(dǎo)體，它沿建筑物女兒墻的頂部分布，其電場強(qiáng)度很大。雷電先驅(qū)很自然地被吸引過來，是雷擊率最大的部位。作為防止雷擊的直擊措施，可將蓋板設(shè)計(jì)成直接接受雷擊的裝置，起到引雷作用的接閃器。其作用在于接受雷電流，同時(shí)又安全地把雷電流與建筑物防雷網(wǎng)接通，并導(dǎo)通入地達(dá)到避雷作用。
　　
　　高層建筑幕玻璃墻頂部的接閃器，不能防止電流的側(cè)面橫向發(fā)展繞擊作用。目前防止側(cè)擊雷的常見做法是在30m以上的高層建筑玻璃幕墻部位，每三層設(shè)置一圈均壓環(huán)，并和建筑物防雷網(wǎng)及玻璃幕墻自身的防雷體系接通。
　　
　　3.高層建筑玻璃幕墻的防雷接地要求及施工方法
　　
　　3.1根據(jù)有關(guān)防雷接地的技術(shù)資料并結(jié)合以往竣工工程的經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為玻璃幕墻防雷必須在以下幾個(gè)重要方面滿足要求：
　　
　　3.1.1玻璃幕墻的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500057－94）的有關(guān)規(guī)定。
　　
　　3.1.2引下線截面應(yīng)符合要求
　　
　　玻璃幕墻豎向主龍骨應(yīng)視為引下線，豎向主龍骨的跨接用扁鋼制品時(shí)截面必須達(dá)到100mm²。
　　
　　3.1.3滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求
　　
　　除焊接方式以外，采用壓接方式其金屬材料厚度應(yīng)達(dá)到4mm。
　　
　　3.1.4采用焊接方式要滿足施工規(guī)范的要求
　　
　　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；焊接處做防腐處理。
　　
　　3.1.5不同金屬壓接，要做防電化腐蝕處理。如：鋼與鋁連接時(shí)，鋼要鍍錫；或在鋼、鋁之間加不銹鋼墊片。
　　
　　3.1.6施工完成后，要有權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，必須達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的接地電阻值。
　　
　　3.2某大廈玻璃幕墻防雷接地的作法
　　
　　該大廈地上22層，高80米，外墻使用大面積花崗巖掛板、玻璃幕墻及復(fù)合鋁板。下面說明其玻璃幕墻防雷接地具體作法：
　　
　　3.2.1從六層開始，九層、十二層、十五層直至二十二層，每三層在建筑物四周結(jié)構(gòu)樓板表面敷設(shè)一根40×4鍍鋅扁鋼，并與建筑物四周防雷引下線的引出鋼筋（Φ12）焊接，焊接長度為圓鋼直徑的6倍，雙面施焊、焊接處刷兩道防銹漆（以后焊接處均刷兩道防銹漆），從而形成一道均壓環(huán)。為使玻璃幕墻豎向鋁合金主龍骨保持接地的貫通，用40×4鍍鋅扁鋼一端與均壓環(huán)焊接，焊接長度應(yīng)為其寬度的2倍，并三面施焊，另一端用兩個(gè)M8不銹鋼對(duì)穿螺栓與豎向主龍骨進(jìn)行壓接，為防止鍍鋅扁鋼與鋁合金的電化學(xué)腐蝕，在其間加墊1mm厚不銹鋼墊片，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
　　
　　3.2.2所有豎向主龍骨的連接處采用40×4鋁合金制成的可伸縮的“歐姆彎”進(jìn)行壓接，連接處上下各用兩個(gè)M8不銹鋼對(duì)穿螺栓進(jìn)行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
　　
　　3.2.3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40×4鋁角碼兩端各用兩個(gè)M6不銹鋼對(duì)穿螺栓進(jìn)行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
　　
　　3.2.4幕墻頂部女兒墻的蓋板是起到引雷作用的接閃器。用φ12鍍鋅圓鋼沿女兒墻周圈安裝，并與主體結(jié)構(gòu)防雷引下線焊接。在蓋板內(nèi)側(cè)安裝40×4×4鍍鋅角鋼，每塊鋁板安裝兩段角鋼（每段長300mm），兩段之間用φ12鍍鋅圓鋼焊接連通。并用φ12鍍鋅圓鋼一端與女兒墻頂φ12鍍鋅圓鋼焊接，另一端與角鋼焊接。每段角鋼與鋁板之間用四個(gè)M6×20不銹鋼自攻螺絲壓接（角鋼與鋁板之間加墊1mm厚不銹鋼墊片），并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
　　
　　總之，幕墻結(jié)構(gòu)應(yīng)自上而下與建筑物結(jié)構(gòu)的防雷裝置可靠連接。當(dāng)幕墻與屋面女兒墻平齊時(shí)，其所有金屬主構(gòu)架必須與避雷帶（網(wǎng)）進(jìn)行可靠連接，還必須與高層建筑的均壓環(huán)進(jìn)行可靠連接，在幕墻底部亦應(yīng)與防雷裝置連接。
　　
　　4.結(jié)語
　　
　　通過實(shí)施上述的技術(shù)質(zhì)量安全措施，使玻璃幕墻與大廈的防雷系統(tǒng)成為一個(gè)整體，較好地完成了玻璃幕墻防雷系統(tǒng)的全部工作。后經(jīng)實(shí)地檢測(cè)，在大廈設(shè)置的測(cè)試點(diǎn)實(shí)測(cè)，接地電阻值均在0.4～0.8Ω之間，完全滿足設(shè)計(jì)（R≤1Ω）及規(guī)范要求。