玻璃幕墻防雷接地的作法探討

玻璃幕墻防雷接地的作法探討

　　物玻璃幕墻防雷電及接地的一些做法，確保建筑物玻璃幕墻不受雷擊，并介紹了工程實例及其測試結(jié)果.

　　1.前言

　　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)今一個重要問題.我國現(xiàn)行的電氣施工及驗收規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)施工圖集對這方面內(nèi)容的闡述尚未十分明確，設(shè)計單位對玻璃幕墻防雷技術(shù)作法說明常見的也不十分具體，從而給從事具體施工和監(jiān)理的技術(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.

　　2.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(qiáng)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(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)，難以防止直接雷擊，往往閃電造成對玻璃幕墻的雷擊.

　　高層建筑玻璃幕墻的金屬材質(zhì)由于雷電的效應(yīng)，將會產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用，當(dāng)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(yīng)電荷，當(dāng)雷云瞬間放電后，云與大地的電場忽然消失，這時幕墻的金屬體感應(yīng)電荷不能以相應(yīng)的速度流散，將會產(chǎn)生高達(dá)萬伏以上的對地電位，這就是靜電感應(yīng)電壓，對人和設(shè)備產(chǎn)生危害.

　　3.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(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.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.

　　4.高層建筑玻璃幕墻的防雷接地要求及某大廈玻璃幕墻防雷接地作法

　　4.1通過查閱一些有關(guān)防雷接地的技術(shù)資料并結(jié)合某大廈及其它以往竣工工程的經(jīng)驗，我們認(rèn)為玻璃幕墻防雷必須在以下幾個重要方面滿足要求：

　　4.1.1玻璃幕墻的防雷設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB500057－94）的有關(guān)規(guī)定.

　　4.1.2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截面必須達(dá)到100mm2.

　　4.1.3滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求

　　除去焊接方式以外，采用壓接方式其金屬材料厚度達(dá)到4mm.

　　4.1.4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.

　　4.1.5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.

　　4.1.6施工完成后，要有權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，必須達(dá)到設(shè)計和規(guī)范要求的接地電阻值.

　　4.2某大廈玻璃幕墻防雷接地的作法

　　該工程總建筑面積約22萬平方米，為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).A、B、C、D四棟塔樓座落在連體裙房之上，A、B棟為寫字樓，C、D棟為公寓.A棟地上27層，檐高108.57米；B棟地上16層，檐高73.7米；C棟地上22層，檐高94.10米；D棟地上24層，檐高93.48米；裙房5層（28.60米）.

　　該工程外墻使用大面積花崗巖掛板、玻璃幕墻及復(fù)合鋁板.下面以A棟為例，說明其玻璃幕墻防雷接地具體作法：

　　4.2.1從六層開始，九層、十二層、十五層直至二十七層，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M8不銹鋼對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.

　　4.2.2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M8不銹鋼對穿螺栓進(jìn)行壓接（可動的一端避開插芯），并加不銹鋼平墊和彈簧墊（如圖一所示）.

　　4.2.3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M6不銹鋼對穿螺栓進(jìn)行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊（如圖二所示）.

　　4.2.4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（如圖三所示）.

　　5.檢測結(jié)果

　　通過實施上述的技術(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)北京市建工集團(tuán)避雷裝置安全檢測站實地檢測，在A棟共設(shè)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(shù)值見如下表格），完全滿足設(shè)計（R≤1Ω）及規(guī)范要求.

　　6.結(jié)語

　　該大廈于一九九九年六月峻工入住至今已經(jīng)過三個雷雨季節(jié)，未發(fā)生雷擊現(xiàn)象，證明玻璃幕墻與大廈的防雷體系是安全可靠的.關(guān)于高層建筑玻璃幕墻的防雷措施仍有許多細(xì)節(jié)需要我們總結(jié)和完善，本文如有不妥之處，敬請專家、同行批評指正.