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(lái)玻璃幕墻及建筑物的安全性如何保證已是當(dāng)今一個(gè)重要問(wèn)題。我國(guó)現(xiàn)行的電氣施工及驗(yàn)收規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)施工圖集對(duì)這方面內(nèi)容的闡述尚未十分明確,設(shè)計(jì)單位對(duì)玻璃幕墻防雷技術(shù)作法說(shuō)明也不十分具體,從而給從事具體施工的技術(shù)人員準(zhǔn)確把握質(zhì)量安全技術(shù)要求帶來(lái)一定的難度。
1.雷電對(duì)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(shí)間極短的瞬變過(guò)程。雷電擊中建筑物時(shí),通常會(huì)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(huì)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(chǎng)分布發(fā)生了嚴(yán)重的畸變,其電場(chǎng)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),不能直接起到接閃和防雷作用,閃電對(duì)建筑的雷擊往往變成閃電對(duì)玻璃幕墻的雷擊。同時(shí)高層建筑玻璃幕墻的金屬材質(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,這時(shí)幕墻的金屬體感應(yīng)電荷不能以相應(yīng)的速度流散,將會(huì)產(chǎn)生高達(dá)萬(wàn)伏以上的對(duì)地電位,這就是靜電感應(yīng)電壓,對(duì)人和設(shè)備產(chǎn)生危害。
高層建筑幕墻通常超過(guò)50m, 超高層幕墻超過(guò)100m,如果強(qiáng)大的雷電流全程通過(guò)幕墻構(gòu)件時(shí),由于持續(xù)時(shí)間極短,只有幾十微秒,則每米的電位差可達(dá)萬(wàn)伏以上,高達(dá)100m的幕墻,在通過(guò)雷電流時(shí)可達(dá)百萬(wàn)伏的電位差,將會(huì)和周圍的金屬體之間產(chǎn)生反擊放電和電磁感應(yīng)。
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(shè)計(jì)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(gè)防雷整體,把玻璃幕墻獲得的巨大雷電能量,通過(guò)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(chǎng)強(qiáng)度很大。雷電先驅(qū)很自然地被吸引過(guò)來(lái),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(jì)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(shí)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。目前防止側(cè)擊雷的常見(jiàn)做法是在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。
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(guān)防雷接地的技術(shù)資料并結(jié)合以往竣工工程的經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為玻璃幕墻防雷必須在以下幾個(gè)重要方面滿足要求:
3.1.1玻璃幕墻的防雷設(shè)計(jì)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》(GB500057-94)的有關(guān)規(guī)定。
3.1.2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(shí)截面必須達(dá)到100mm²。
3.1.3滿足機(jī)械強(qiáng)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(yīng)達(dá)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(zhǎng)度為其直徑的6倍,且雙面施焊;扁鋼搭接長(zhǎng)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(shí),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(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè),必須達(dá)到設(shè)計(jì)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(fù)合鋁板。下面說(shuō)明其玻璃幕墻防雷接地具體作法:
3.2.1從六層開(kāi)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(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(zhǎng)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(zhǎng)度應(yīng)為其寬度的2倍,并三面施焊,另一端用兩個(gè)M8不銹鋼對(duì)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。
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(jìn)行壓接,連接處上下各用兩個(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。
3.2.3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(guò)40×4鋁角碼兩端各用兩個(gè)M6不銹鋼對(duì)穿螺栓進(jìn)行壓接,并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
3.2.4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(zhǎng)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(gè)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(jié)構(gòu)應(yīng)自上而下與建筑物結(jié)構(gòu)的防雷裝置可靠連接。當(dāng)幕墻與屋面女兒墻平齊時(shí),其所有金屬主構(gòu)架必須與避雷帶(網(wǎng))進(jìn)行可靠連接,還必須與高層建筑的均壓環(huán)進(jìn)行可靠連接,在幕墻底部亦應(yīng)與防雷裝置連接。
4.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)實(shí)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(gè)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(shí)地檢測(cè),在大廈設(shè)置的測(cè)試點(diǎn)實(shí)測(cè),接地電阻值均在0.4~0.8Ω之間,完全滿足設(shè)計(jì)(R≤1Ω)及規(guī)范要求。