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1、 前 言 我们知道,雷电是天空云层中一种自然的放电现象,雷电流是 一种强度极大,作用时间极短的瞬变过程。雷电击中建筑物时, 通常会产生电效应,雷电流在瞬间释放出的巨大能量,会把被击 中的建筑物遭到破坏。高层建筑幕墙的金属材质由于雷电的效应 ,将会产生静电感应作用,当天空雷云和大地形成电场时,幕墙 的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷,当雷云瞬间 放电后,云与大地的电场忽然消失,将会产生高达万伏以上的对 地电位,这对人和设备将会产生危害。所以,建筑幕墙设计时必 须做好防雷设计,以防范雷电对建筑幕墙的损害。 国家规范、标准对幕墙 防雷的要求 玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003 4.
2、4.13 玻璃幕墙的防雷设计应符 合国家现行标准建筑物防雷设计 规范GB50057和民用建筑电气设 计规范JGJ/T16的有关规定。幕墙 的金属框架应与主体结构的防雷体 系可靠连接,连接部位应清除非导 电保护层。 条文说明:玻璃幕墙是附属于主体建筑的围 护结构,幕墙的金属框架一般不单独作防雷 接地,而是利用主体结构的防雷体系,与建 筑本身的防雷设计相结合,因此要求应与主 体结构的防雷体系可靠连接,并保持导电通 畅。 通常,玻璃幕墙的铝合金立柱,在不大于 10m范围内宜有一根柱采用柔性导线上、下连 通,铜质导线截面面积不宜小于25mm2,铝质导 线截面面积不宜小于30mm2。 在主体建筑有水平均
3、压环的楼层,对应导电通 路立柱的预埋件或固定件应采用圆钢或扁钢与水 平均压环焊接连通,形成防雷通路,焊缝和连线 应涂防锈漆。扁钢截面不宜小于5mm40mm,圆钢 直径不宜小于12mm。 兼有防雷功能的幕墙压顶板宜采用厚度不小于 3mm的铝合金板制造,压顶板截面不宜小于70mm2 (幕墙高度不小于150m时)或50mm2(幕墙高度小 于150m时)。幕墙压顶板体系与主体结构屋顶的防 雷系统应有效的连通。 金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001 4.4.2 金属与石材幕墙的防雷设计除应符合现行国家 标准建筑物防雷设计规范(GB50057)的有关 规定外,还应符合下列规定: 1 在幕墙结构
4、中自上而下地安装防雷装置,并应与 主体结构的防雷装置可靠连接; 2 导线应在材料表面的保护膜除掉部位进行连接; 3 幕墙的防雷装置设计及安装应经建筑设计单位认 可。 建筑幕墙GBT21086-2007 5.5.2 建筑幕墙的防火、防雷功能应 符合JGJ102、JGJ133的规定。 14.9 防雷检验应测量幕墙框架与主 体结构之间的电阻,幕墙表面潮湿或 其他可能影响测试结果的情况下,不 宜进行电阻的测量。 建筑物的防雷分类 根据国家标准建筑物防雷设计规范 GB50057-94的规定,建筑物的防雷共分 三类,其中第一类主要是属于具有爆炸危 险环境的建筑物,如使用或贮存炸药、火 药、起爆药等爆炸物质
5、的建筑物等,而现 阶段我们常用的建筑幕墙的防雷分类主要 是属于第二类或第三类的。 建筑幕墙的防雷装置 建筑幕墙的防雷装置主要包括接闪器、 引下线和接地装置。在建筑幕墙的防雷设 计中,应充分利用建筑物的这些装置,将 建筑幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防 雷网接通,连成一个防雷整体,把建筑幕 墙获得的巨大雷电能量,通过建筑幕墙的 防雷系统,迅速地输送到地下,保护建筑 幕墙免遭雷电破坏的作用。 1接闪器:接闪器是直接接受雷击的避雷针、避雷 带、避雷网,以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。建 筑幕墙常用的防雷装置的接闪器,通常是采用直接装设在 建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网作为接闪器。 建筑幕墙接闪
6、器布置时,对于第 一类防雷的建筑物,避雷网网格尺 寸不大于5x5m(或6x4m);第二类防 雷的建筑物,避雷网网格尺寸不大 于10x10m(或12x8m);第三类防雷 的建筑物,避雷网网格尺寸不大于 20x20m(或24x16m)。 在建筑幕墙设计时,建筑幕墙顶部女儿墙的 盖板采用铝单板时,有目的地把它设计成幕墙 接闪器。因为铝板是一种良好的导体,其电场 强度很大,当它沿建筑物女儿墙的顶部分布时 ,雷电先驱很自然地被吸引过来,是雷击率最 大的部位,从而起到接闪器的作用。这样,幕 墙接闪器接受到的雷电流,就可以通过幕墙女 儿墙的避雷均压环和防雷引下线,安全地把雷 电流引到建筑物的防雷网,并导通到
7、接地装置 ,达到避雷的作用。 建筑幕墙顶部的接闪器,通常只能防顶 层直击雷,对于防侧向直击雷,主要是在 建筑幕墙的层间部位,每隔三层设置一圈 闭合的均压环,均压环可用直径12mm镀锌 钢筋(或采用40x4镀锌钢板)焊接而成, 然后通过引下线引到接地装置。均压环的 设置,对于第二类防雷的建筑物,均压环 环间垂直距离不应大于10m, 引下线的水 平距离不大于10m。 2 引下线:引下线是连接接闪器与接地装置的 金属导体,建筑幕墙常用的防雷装置的引下线是 利用建筑幕墙竖向主龙骨作为引下线,竖向主龙 骨在伸缩缝的连接处采用电导铜线(或采用404 铝合金片)制成的可伸缩的避雷连通导线并上下 相连接,连接
8、处上下各用M6不锈钢螺栓进行压接 ,并加不锈钢平垫和弹簧垫。设置均压环的楼层 所有竖向主龙骨与横向龙骨的连接处,通过 L404铝角码两端各用两个M8不锈钢对穿螺栓进 行压接,并加不锈钢平垫和弹簧垫。 3接地装置:接地装置是接地体和接地线 的总合,建筑幕墙常用的防雷装置的接地装置 埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢 管或圆钢,埋于土壤中的人工水平接地体宜采 用扁钢或圆钢,圆钢直径不应小于10mm,扁钢 截面不应小于100 mm2,其厚度不应小于4mm; 角钢厚度不应小于4mm;钢管壁厚不应小于3.5 mm。在腐蚀性较强的土壤中,应采取热镀锌等 防腐措施或加大截面。 建筑幕墙在通常的情况下可
9、以不用单独设计防 雷接地装置,而是通过与土建的防雷接地装置共 用,这种情况下,建筑幕墙避雷体系必须上下连 通,依靠主体避雷体系进行防雷布置。布置时, 建筑幕墙自身防雷系统要与土建防雷系统中的土 建避雷主筋可靠连接, 所有的引下线均应连到均 压环上。幕墙的主梁通过予埋件及避雷均压环和 避雷引出线与土建主体避雷主筋相连焊接牢固, 焊缝搭接长度不小于100mm。 建筑幕墙所有龙骨安装完毕后,必须 用电阻表进行检测,检测所有引下线接 地电阻值应符合设计要求。通常情况下 ,对于第二类或第三类防雷的建筑物所 有引下线接地电阻值10;对于第一 类防雷的建筑物所有引下线接地电阻值 5。 防雷设计的要点 什么是
10、均压环?如何设置。 均压环是高层建筑物为防侧击雷而设计的环 绕建筑物周边的水平避雷带。在建筑设计中当 高度超过滚球半径时(一类30米,二类45米, 三类60米),每隔6米设一均压环。在设计上均 压环可利用圈梁内两条主筋焊接成闭合圈,此 闭合圈必须与所有的引下线连接。要求每隔6 米设一均压环,其目的是便于将6米高度内上 下两层的金属门、窗与均压环连接。 水平方向连接 垂直方向连接 水平与垂直方向连接 (1)幕墙应形成自身的防雷网,并与主体结构 的防雷体系有可靠的连接。幕墙自身的防雷 网不宜大于100平方米。 (2)建筑物每隔三层要装设均压环,环间垂直 距离符合要求,均压环内的纵向钢筋必须采 用焊
11、接连接并与接地装置连通。所有引下线 、建筑物的金属结构和金属设备均应连到环 上。 (3)根据建筑物防雷设计规范,幕墙防侧击措施 如下:一类防雷建筑物从30m起每隔不少于6m沿建筑 物四周设水平避雷带并与引下线相连,30m以上幕墙 的金属物与防雷装置连接。二类防雷建筑物45m以上 ,三类防雷建筑物60m以上幕墙的金属物与防雷装置 连接。 (4)对设有许多较重要的敏感电子系统,如通信设备 、电子计算机、电子控制系统等现代化设备的建筑 物,为了增加屏蔽作用,可将防侧击雷和等电位措 施从地面首层做起,即将首层以上的外墙上的建筑 幕墙、铝和金门窗、金属栏杆等较大金属物与防雷 装置连接。 (5)幕墙防侧雷
12、做法:幕墙位于均压环处的预 埋件的锚筋必须与均压环处的梁的纵向钢筋 连通,固定在设均压环楼层上的立柱必须与 均压环连通,位于均压环处与梁纵筋连通的 立柱上的横梁必须与立柱连通。 (6)幕墙立面上,水平方向每8m以内位于未 设均压环楼层的立柱,必须与固定在设均压 环楼层的立柱连通。 (7)建筑幕墙位于女儿墙外侧时可沿屋顶周边设 避雷带,其安装位置略为突出女儿墙顶部外围 ;也可用屋顶其他明设金属物作为接闪器;也 可直接利用建筑幕墙与女儿墙之间的封顶金属 板作接闪器,这时要求金属板厚度大于0.5mm, 板与板之间的搭接长度大于100mm,金属板无绝 缘覆盖层,金属板与女儿墙内的钢筋连接成电 器通路。在女儿墙部位幕墙构架与避雷带装置 的连接节点应明露。 (8)幕墙避雷导线与铝合金材料连接时应满足等电 位要求。当用铜质材料与铝合金材料连接时,铜质 材料外表面应经热镀锌处理。导线连接接触面应紧 密可靠不松动。 (9)铝板幕墙在选材上注意宜选用单层铝板而不要 选用铝塑复合板,因为复合板中间夹有的聚己烯塑 料是不能导电而致使复合板幕墙无法接地,无法预 防雷电对建筑物幕墙的危害。 (10)幕墙防雷处的接地电阻应小于10欧。