建筑幕墙防雷

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》JGJ102-20034.4.13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5mm×40mm，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》JGJ133-20014.4.2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》GBT21086-20075.5.2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40×4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L40×4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100mm2，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3.5mm。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≤10Ω；对于第一类防雷的建筑物所有引下线接地电阻值≤5Ω。防雷设计的要点什么是均压环？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。