建築物玻璃幕牆防雷電及接地的一些(xiē)做法
一、前言
随着建築裝飾工(gōng)程的不斷發展,玻璃幕牆在中高(gāo)檔建築工(gōng)程中得到(dào)了(le)廣泛的應用(yòng)。但(dàn)随之而來(lái)玻璃幕牆及建築物的安全性如何保證已是當今一個重要問題。我國現(xiàn)行的電氣施工(gōng)及驗收規範、标準施工(gōng)圖集對(duì)這(zhè)方面内容的闡述尚未十分明(míng)确,設計(jì)單位對(duì)玻璃幕牆防雷技術作(zuò)法說明(míng)常見的也(yě)不十分具體,從(cóng)而給從(cóng)事(shì)具體施工(gōng)和(hé)監理(lǐ)的技術人員準确把握質量安全技術要求帶來(lái)一定的難度。
二、雷電對(duì)玻璃幕牆高(gāo)層建築的危害
衆所周知(zhī),雷電是天空(kōng)雲層中一種自(zì)然的放(fàng)電現(xiàn)象,雷電流是一種強度極大(dà),作(zuò)用(yòng)時(shí)間極短的瞬變過程。雷電擊中建築物時(shí),通常會(huì)産生電效應、熱效應和(hé)機械力。雷電流在瞬間釋放(fàng)出的巨大(dà)能(néng)量,會(huì)把被擊中金(jīn)屬熔化,使物體水(shuǐ)份受熱膨脹,産生強大(dà)的機械力,或者分解成氫氣和(hé)氧氣,産生爆炸,使建築物遭到(dào)破壞,甚至雷電的高(gāo)溫引起建築物燃燒構成火災和(hé)引起觸電。
高(gāo)層或超高(gāo)層建築玻璃幕牆使地表的電場分布發生了(le)嚴重的畸變,其電場強度比一般建築物大(dà)得多,容易構成雷電發展條件,加上(shàng)離放(fàng)電雲層近,所以易遭受雷擊。
高(gāo)層建築玻璃幕牆圍護高(gāo)層建築物後,建築物防雷裝置由于玻璃幕牆的屏蔽效應,難以防止直接雷擊,往往閃電造成對(duì)玻璃幕牆的雷擊。
高(gāo)層建築玻璃幕牆的金(jīn)屬材質由于雷電的效應,将會(huì)産生靜電感應作(zuò)用(yòng),當天空(kōng)雷雲和(hé)大(dà)地形成電場時(shí),幕牆的金(jīn)屬體就會(huì)積聚與雷雲極性相反的大(dà)量感應電荷,當雷雲瞬間放(fàng)電後,雲與大(dà)地的電場忽然消失,這(zhè)時(shí)幕牆的金(jīn)屬體感應電荷不能(néng)以相應的速度流散,将會(huì)産生高(gāo)達萬伏以上(shàng)的對(duì)地電位,這(zhè)就是靜電感應電壓,對(duì)人和(hé)設備産生危害。
三、高(gāo)層建築玻璃幕牆防雷措施
通常建築物的防雷裝置有三部分:接閃器、引下(xià)線和(hé)接地裝置。在玻璃幕牆的防雷設計(jì)中,應充分利用(yòng)建築物的這(zhè)些(xiē)裝置,将幕牆豎向龍骨、橫向龍骨和(hé)建築物防雷網接通,連成一個防雷整體,把玻璃幕牆獲得的巨大(dà)雷電能(néng)量,通過建築物的接地系統,迅速地輸送到(dào)地下(xià),保護玻璃幕牆和(hé)建築物免遭雷電破壞的作(zuò)用(yòng)。
高(gāo)層建築玻璃幕牆的頂部的女兒牆的蓋闆,是人爲地設立的良好(hǎo)導體,它沿建築物女兒牆的頂部分布,其電場強度很(hěn)大(dà)。雷電先驅很(hěn)自(zì)然地被吸引過來(lái),是雷擊率最大(dà)的部位。作(zuò)爲防止雷擊的直擊措施,可将蓋闆設計(jì)成直接接受雷擊的裝置,起到(dào)引雷作(zuò)用(yòng)的接閃器。其作(zuò)用(yòng)在于接受雷電流,同時(shí)又安全地把雷電流與建築物防雷網接通,并導通入地達到(dào)避雷作(zuò)用(yòng)。
高(gāo)層建築幕玻璃牆頂部的接閃器,不能(néng)防止電流的側面橫向發展繞擊作(zuò)用(yòng)。在30m以上(shàng)的高(gāo)層建築玻璃幕牆部位,每三層設置一圈均壓環,并和(hé)建築物防雷網及玻璃幕牆自(zì)身的防雷體系接通。
四、高(gāo)層建築玻璃幕牆的防雷接地要求及某大(dà)廈玻璃幕牆防雷接地作(zuò)法
4.1通過查閱一些(xiē)有關防雷接地的技術資料并結合某大(dà)廈及其它以往竣工(gōng)工(gōng)程的經驗,我們認爲玻璃幕牆防雷必須在以下(xià)幾個重要方面滿足要求:
4.1.1玻璃幕牆的防雷設計(jì)應符合現(xiàn)行國家标準《建築物防雷設計(jì)規範》(GB500057-94)的有關規定。
4.1.2引下(xià)線截面應符合要求;
玻璃幕牆豎向主龍骨應視(shì)爲引下(xià)線,豎向主龍骨的跨接用(yòng)扁鋼制品時(shí)截面必須達到(dào)100mm2。4.1.3滿足機械強度的要求;
除去焊接方式以外(wài),采用(yòng)壓接方式其金(jīn)屬材料厚度達到(dào)4mm。
4.1.4采用(yòng)焊接方式要滿足施工(gōng)規範的要求;
圓鋼搭接長度爲其直徑的6倍,且雙面施焊;扁鋼搭接長度爲其寬度的2倍,且三面施焊;焊接處做防腐處理(lǐ)。
4.1.5不同金(jīn)屬壓接,要做防電化腐蝕處理(lǐ);
如:鋼與鋁連接時(shí),鋼要鍍錫;或在鋼、鋁之間加不鏽鋼墊片。
4.1.6施工(gōng)完成後,要有權威檢測機構進行檢測,必須達到(dào)設計(jì)和(hé)規範要求的接地電阻值。
4.2某大(dà)廈玻璃幕牆防雷接地的作(zuò)法;
該工(gōng)程總建築面積約22萬平方米,爲全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。A、B、C、D四棟塔樓座落在連體裙房之上(shàng),A、B棟爲寫字樓,C、D棟爲公寓。A棟地上(shàng)27層,檐高(gāo)108.57米;B棟地上(shàng)16層,檐高(gāo)73.7米;C棟地上(shàng)22層,檐高(gāo)94.10米;D棟地上(shàng)24層,檐高(gāo)93.48米;裙房5層(28.60米)。
該工(gōng)程外(wài)牆使用(yòng)大(dà)面積花(huā)崗岩挂闆、玻璃幕牆及複合鋁闆。下(xià)面以A棟爲例,說明(míng)其玻璃幕牆防雷接地具體作(zuò)法:
4.2.1從(cóng)六層開(kāi)始,九層、十二層、十五層直至二十七層,每三層在建築物四周結構樓闆表面敷設一根40×4鍍鋅扁鋼,并與建築物四周防雷引下(xià)線的引出鋼筋(Φ12)焊接,焊接長度爲圓鋼直徑的6倍,雙面施焊、焊接處刷兩道(dào)防鏽漆(以後焊接處均刷兩道(dào)防鏽漆),從(cóng)而形成一道(dào)均壓環。爲使玻璃幕牆豎向鋁合金(jīn)主龍骨保持接地的貫通,用(yòng)40×4鍍鋅扁鋼一端與均壓環焊接,焊接長度應爲其寬度的2倍,并三面施焊,另一端用(yòng)兩個M8不鏽鋼對(duì)穿螺栓與豎向主龍骨進行壓接,爲防止鍍鋅扁鋼與鋁合金(jīn)的電化學腐蝕,在其間加墊1mm厚不鏽鋼墊片,并加不鏽鋼平墊和(hé)彈簧墊。
4.2.2所有豎向主龍骨的連接處采用(yòng)40×4鋁合金(jīn)制成的可伸縮的“歐姆彎”進行壓接,連接處上(shàng)下(xià)各用(yòng)兩個M8不鏽鋼對(duì)穿螺栓進行壓接(可動的一端避開(kāi)插芯),并加不鏽鋼平墊和(hé)彈簧墊。
4.2.3設置均壓環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(yòng)兩個M6不鏽鋼對(duì)穿螺栓進行壓接,并加不鏽鋼平墊和(hé)彈簧墊(如圖二所示)。
4.2.4幕牆頂部女兒牆的蓋闆是起到(dào)引雷作(zuò)用(yòng)的接閃器。用(yòng)φ12鍍鋅圓鋼沿女兒牆周圈安裝,并與主體結構防雷引下(xià)線焊接。在蓋闆内側安裝40×4×4鍍鋅角鋼,每塊鋁闆安裝兩段角鋼(每段長300mm),兩段之間用(yòng)φ12鍍鋅圓鋼焊接連通。并用(yòng)φ12鍍鋅圓鋼一端與女兒牆頂φ12鍍鋅圓鋼焊接,另一端與角鋼焊接。每段角鋼與鋁闆之間用(yòng)四個M6×20不鏽鋼自(zì)攻螺絲壓接(角鋼與鋁闆之間加墊1mm厚不鏽鋼墊片),并加不鏽鋼平墊和(hé)彈簧墊。
五、檢測結果
通過實施上(shàng)述的技術質量安全措施,使玻璃幕牆與大(dà)廈的防雷系統成爲一個整體,較好(hǎo)地完成了(le)玻璃幕牆防雷系統的全部工(gōng)作(zuò)。後經北京市建工(gōng)集團避雷裝置安全檢測站(zhàn)實地檢測,在A棟共設置95個測試點實測,接地電阻值均在0.3~0.7Ω之間(具體檢測數值見如下(xià)表格),完全滿足設計(jì)(R≤1Ω)及規範要求。【完】