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建筑幕墻的防雷

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前 言
     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(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)，雷電流在瞬間釋放出的巨大能量，會(huì)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(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用，當(dāng)天空雷云和大地形成電場(chǎng)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(chǎng)忽然消失，將會(huì)產(chǎn)生高達(dá)萬伏以上的對(duì)地電位，這對(duì)人和設(shè)備將會(huì)產(chǎn)生危害。所以，建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)必須做好防雷設(shè)計(jì)，以防范雷電對(duì)建筑幕墻的損害。
國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)幕墻防雷的要求
   《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003
  4.4.13 玻璃幕墻的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057和《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16的有關(guān)規(guī)定。幕墻的金屬框架應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系可靠連接，連接部位應(yīng)清除非導(dǎo)電保護(hù)層。

條文說明：玻璃幕墻是附屬于主體建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，幕墻的金屬框架一般不單獨(dú)作防雷接地，而是利用主體結(jié)構(gòu)的防雷體系，與建筑本身的防雷設(shè)計(jì)相結(jié)合，因此要求應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系可靠連接，并保持導(dǎo)電通暢。
    通常，玻璃幕墻的鋁合金立柱，在不大于10m范圍內(nèi)宜有一根柱采用柔性導(dǎo)線上、下連通，銅質(zhì)導(dǎo)線截面面積不宜小于25mm2,鋁質(zhì)導(dǎo)線截面面積不宜小于30mm2。
    
    在主體建筑有水平均壓環(huán)的樓層，對(duì)應(yīng)導(dǎo)電通路立柱的預(yù)埋件或固定件應(yīng)采用圓鋼或扁鋼與水平均壓環(huán)焊接連通，形成防雷通路，焊縫和連線應(yīng)涂防銹漆。扁鋼截面不宜小于5mm×40mm，圓鋼直徑不宜小于12mm。
    兼有防雷功能的幕墻壓頂板宜采用厚度不小于3mm的鋁合金板制造，壓頂板截面不宜小于70mm2（幕墻高度不小于150m時(shí))或50mm2（幕墻高度小于150m時(shí))。幕墻壓頂板體系與主體結(jié)構(gòu)屋頂?shù)姆览紫到y(tǒng)應(yīng)有效的連通。

《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001
4.4.2 金屬與石材幕墻的防雷設(shè)計(jì)除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057）的有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)符合下列規(guī)定：
  1 在幕墻結(jié)構(gòu)中自上而下地安裝防雷裝置，并應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷裝置可靠連接；
  2 導(dǎo)線應(yīng)在材料表面的保護(hù)膜除掉部位進(jìn)行連接；
  3 幕墻的防雷裝置設(shè)計(jì)及安裝應(yīng)經(jīng)建筑設(shè)計(jì)單位認(rèn)可。

《建筑幕墻》GBT21086-2007
 5.5.2 建筑幕墻的防火、防雷功能應(yīng)符合JGJ102、JGJ133的規(guī)定。
 14.9 防雷檢驗(yàn)應(yīng)測(cè)量幕墻框架與主體結(jié)構(gòu)之間的電阻，幕墻表面潮濕或其他可能影響測(cè)試結(jié)果的情況下，不宜進(jìn)行電阻的測(cè)量。
建筑物的防雷分類
    根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)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(xiǎn)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。
建筑幕墻的防雷裝置
      建筑幕墻的防雷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(jì)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(gè)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(hù)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。  
    建筑幕墻接閃器布置時(shí)，對(duì)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24x16m)。 
           在建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，建筑幕墻頂部女兒墻的蓋板采用鋁單板時(shí)，有目的地把它設(shè)計(jì)成幕墻接閃器。因?yàn)殇X板是一種良好的導(dǎo)體，其電場(chǎng)強(qiáng)度很大，當(dāng)它沿建筑物女兒墻的頂部分布時(shí)，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(dá)到避雷的作用。
    
          建筑幕墻頂部的接閃器，通常只能防頂層直擊雷，對(duì)于防側(cè)向直擊雷，主要是在建筑幕墻的層間部位，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(duì)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。   
  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(jìn)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(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．接地裝置：接地裝置是接地體和接地線的總合，建筑幕墻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(qiáng)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(dú)設(shè)計(jì)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(jìn)行防雷布置。布置時(shí)，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。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固，焊縫搭接長(zhǎng)度不小于100mm。   
    
    建筑幕墻所有龍骨安裝完畢后，必須用電阻表進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)所有引下線接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。通常情況下，對(duì)于第二類或第三類防雷的建筑物所有引下線接地電阻值≤10Ω；對(duì)于第一類防雷的建筑物所有引下線接地電阻值≤5Ω。
防雷設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
   什么是均壓環(huán)？如何設(shè)置。
       均壓環(huán)是高層建筑物為防側(cè)擊雷而設(shè)計(jì)的環(huán)繞建筑物周邊的水平避雷帶。在建筑設(shè)計(jì)中當(dāng)高度超過滾球半徑時(shí)(一類30米，二類45米，三類60米)，每隔6米設(shè)一均壓環(huán)。在設(shè)計(jì)上均壓環(huán)可利用圈梁內(nèi)兩條主筋焊接成閉合圈，此閉合圈必須與所有的引下線連接。要求每隔6米設(shè)一均壓環(huán)，其目的是便于將6米高度內(nèi)上下兩層的金屬門、窗與均壓環(huán)連接。 　
　　　?
水平方向連接
　　　?
垂直方向連接
　　　?
水平與垂直方向連接
　　　?(1)幕墻應(yīng)形成自身的防雷網(wǎng)，并與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系有可靠的連接。幕墻自身的防雷網(wǎng)不宜大于100平方米。(2)建筑物每隔三層要裝設(shè)均壓環(huán)，環(huán)間垂直距離符合要求，均壓環(huán)內(nèi)的縱向鋼筋必須采用焊接連接并與接地裝置連通。所有引下線、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和金屬設(shè)備均應(yīng)連到環(huán)上。
　　　(3)根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，幕墻防側(cè)擊措施如下:一類防雷建筑物從30m起每隔不少于6m沿建筑物四周設(shè)水平避雷帶并與引下線相連，30m以上幕墻的金屬物與防雷裝置連接。二類防雷建筑物45m以上，三類防雷建筑物60m以上幕墻的金屬物與防雷裝置連接。
  (4)對(duì)設(shè)有許多較重要的敏感電子系統(tǒng)，如通信設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、電子控制系統(tǒng)等現(xiàn)代化設(shè)備的建筑物，為了增加屏蔽作用，可將防側(cè)擊雷和等電位措施從地面首層做起，即將首層以上的外墻上的建筑幕墻、鋁和金門窗、金屬欄桿等較大金屬物與防雷裝置連接。?
　　???(5)幕墻防側(cè)雷做法:幕墻位于均壓環(huán)處的預(yù)埋件的錨筋必須與均壓環(huán)處的梁的縱向鋼筋連通，固定在設(shè)均壓環(huán)樓層上的立柱必須與均壓環(huán)連通，位于均壓環(huán)處與梁縱筋連通的立柱上的橫梁必須與立柱連通。 (6)幕墻立面上，水平方向每8m以內(nèi)位于未設(shè)均壓環(huán)樓層的立柱，必須與固定在設(shè)均壓環(huán)樓層的立柱連通。
　　??(7)建筑幕墻位于女兒墻外側(cè)時(shí)可沿屋頂周邊設(shè)避雷帶，其安裝位置略為突出女兒墻頂部外圍；也可用屋頂其他明設(shè)金屬物作為接閃器；也可直接利用建筑幕墻與女兒墻之間的封頂金屬板作接閃器，這時(shí)要求金屬板厚度大于0.5mm,板與板之間的搭接長(zhǎng)度大于100mm,金屬板無絕緣覆蓋層，金屬板與女兒墻內(nèi)的鋼筋連接成電器通路。在女兒墻部位幕墻構(gòu)架與避雷帶裝置的連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)明露。
　　　?(8)幕墻避雷導(dǎo)線與鋁合金材料連接時(shí)應(yīng)滿足等電位要求。當(dāng)用銅質(zhì)材料與鋁合金材料連接時(shí)，銅質(zhì)材料外表面應(yīng)經(jīng)熱鍍鋅處理。導(dǎo)線連接接觸面應(yīng)緊密可靠不松動(dòng)。?(9)鋁板幕墻在選材上注意宜選用單層鋁板而不要選用鋁塑復(fù)合板，因?yàn)閺?fù)合板中間夾有的聚己烯塑料是不能導(dǎo)電而致使復(fù)合板幕墻無法接地，無法預(yù)防雷電對(duì)建筑物幕墻的危害。(10)幕墻防雷處的接地電阻應(yīng)小于10歐。 ?

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