高層建筑玻璃幕墻防雷接地措施

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　關鍵詞：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今一個重要問題。我國現(xiàn)行的電氣施工及驗收規(guī)范、標準施工圖集對這方面內(nèi)容的闡述尚未十分明確，設計單位對玻璃幕墻防雷技術作法說明也不十分具體，從而給從事具體施工的技術人員準確把握質(zhì)量安全技術要求帶來一定的難度。
　　
　　1.雷電對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、熱效應和機械力。雷電流在瞬間釋放出的巨大能量，會把被擊中金屬熔化，使物體水份受熱膨脹，產(chǎn)生強大的機械力，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成火災和引起觸電。高層或超高層建筑玻璃幕墻使地表的電場分布發(fā)生了嚴重的畸變，其電場強度比一般建筑物大得多，容易構成雷電發(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高層建筑物后，建筑物防雷裝置由于玻璃幕墻的屏蔽效應，不能直接起到接閃和防雷作用，閃電對建筑的雷擊往往變成閃電對玻璃幕墻的雷擊。同時高層建筑玻璃幕墻的金屬材質(zhì)由于雷電的效應，將會產(chǎn)生靜電感應作用，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極性相反的大量感應電荷，當雷云瞬間放電后，云與大地的電場忽然消失，這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)生高達萬伏以上的對地電位，這就是靜電感應電壓，對人和設備產(chǎn)生危害。
　　
　　高層建筑幕墻通常超過50m，超高層幕墻超過100m，如果強大的雷電流全程通過幕墻構件時，由于持續(xù)時間極短，只有幾十微秒，則每米的電位差可達萬伏以上，高達100m的幕墻，在通過雷電流時可達百萬伏的電位差，將會和周圍的金屬體之間產(chǎn)生反擊放電和電磁感應。
　　
　　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計中，應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，是人為地設立的良好導體，它沿建筑物女兒墻的頂部分布，其電場強度很大。雷電先驅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，可將蓋板設計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，同時又安全地把雷電流與建筑物防雷網(wǎng)接通，并導通入地達到避雷作用。
　　
　　高層建筑幕玻璃墻頂部的接閃器，不能防止電流的側面橫向發(fā)展繞擊作用。目前防止側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)有關防雷接地的技術資料并結合以往竣工工程的經(jīng)驗，我們認為玻璃幕墻防雷必須在以下幾個重要方面滿足要求：
　　
　　3.1.1玻璃幕墻的防雷設計應符合現(xiàn)行國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB500057－94）的有關規(guī)定。
　　
　　3.1.2引下線截面應符合要求
　　
　　玻璃幕墻豎向主龍骨應視為引下線，豎向主龍骨的跨接用扁鋼制品時截面必須達到100mm²。
　　
　　3.1.3滿足機械強度的要求
　　
　　除焊接方式以外，采用壓接方式其金屬材料厚度應達到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，鋼要鍍錫；或在鋼、鋁之間加不銹鋼墊片。
　　
　　3.1.6施工完成后，要有權威檢測機構進行檢測，必須達到設計和規(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構樓板表面敷設一根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，焊接長度應為其寬度的2倍，并三面施焊，另一端用兩個M8不銹鋼對穿螺栓與豎向主龍骨進行壓接，為防止鍍鋅扁鋼與鋁合金的電化學腐蝕，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”進行壓接，連接處上下各用兩個M8不銹鋼對穿螺栓進行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
　　
　　3.2.3設置均壓環(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M6不銹鋼對穿螺栓進行壓接，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，并與主體結構防雷引下線焊接。在蓋板內(nèi)側安裝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，幕墻結構應自上而下與建筑物結構的防雷裝置可靠連接。當幕墻與屋面女兒墻平齊時，其所有金屬主構架必須與避雷帶（網(wǎng)）進行可靠連接，還必須與高層建筑的均壓環(huán)進行可靠連接，在幕墻底部亦應與防雷裝置連接。
　　
　　4.結語
　　
　　通過實施上述的技術質(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)實地檢測，在大廈設置的測試點實測，接地電阻值均在0.4～0.8Ω之間，完全滿足設計（R≤1Ω）及規(guī)范要求。