高層建筑金屬幕墻、鋁合金門窗防雷措施

—高層建筑金屬幕墻、鋁合金門窗防雷措施當(dāng)前，伴著防雷技術(shù)、法制建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)管理等方面的發(fā)展，因雷擊引起火災(zāi)、爆炸和人體傷亡的事故已漸漸削減，但有些地區(qū)受雷災(zāi)造成的損失仍然頻繁發(fā)生。引起雷電災(zāi)害頻繁發(fā)生，既有主觀原因也有客觀原因。主觀原因是：高層建筑物的直擊雷防護(hù)措施不完善；大量通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等弱電裝備和相當(dāng)部分建筑物防雷設(shè)計(jì)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；人們防范雷電災(zāi)害發(fā)生的意識(shí)薄弱等?？陀^原因是：新建高層、超高層建筑物導(dǎo)致雷電活動(dòng)的影響不斷加??；通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等抗干擾力量較弱的現(xiàn)代化裝備越來越普及；易爆易燃場所快速增長等。因此，雷電災(zāi)害必需引起我們高度的重視，強(qiáng)化對防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行研討、審核、檢測和驗(yàn)收等一系列標(biāo)準(zhǔn)化管理。本文是筆者對高層建筑金屬幕墻、鋁合金門窗防雷措施的個(gè)人看法，供同行商量和參考。一、防雷類別與不設(shè)防的判斷按強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50057-94第條和第條，確定該高層建筑物是屬第二類防雷建筑物、第三類防雷建筑物或者不需考慮防雷。1、國家級重點(diǎn)文物愛護(hù)的建筑物、國家級的會(huì)堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館等特別重要的建筑物；國家級計(jì)算中心、國際通訊樞紐等對國民經(jīng)濟(jì)有重要意義且裝有大量電子裝備的建筑物屬第二類防雷建筑物。2、省級重點(diǎn)文物愛護(hù)的建筑物及省級檔案館；估計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次／a的一般性工業(yè)建筑物，屬于第三類防雷建筑物。3、部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。當(dāng)其估計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次／a時(shí)屬于第二類防雷建筑物；當(dāng)其估計(jì)雷擊次數(shù)等于或小于0.06次／a，且大于或等于0.012次／a時(shí)屬于第三類防雷建筑物。該類公共建筑物的估計(jì)雷擊次數(shù)小于0.012次／a時(shí)可不考慮防雷。4、住宅、辦公樓等一般性民用建筑物，當(dāng)其估計(jì)雷擊次數(shù)大于0.3次／a時(shí)屬于第三類防雷建筑物；當(dāng)其估計(jì)雷擊次數(shù)等于或小于0.3次／a，且大于或等于0.06次／a時(shí)屬于第三類防雷建筑物。該類民用建筑物的估計(jì)雷擊次數(shù)小于0.06次／a時(shí)可不考慮防雷。估計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按《建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄一計(jì)算。二、高層建筑防雷設(shè)計(jì)原理雷電是天空云層中一種自然的放電現(xiàn)象，大氣的流淌冷熱改變形成了雷云，在氣流的作用下，雷云下部的水滴帶負(fù)電荷，而附近地面及建筑物積聚著正電荷．地面和雷云之間形成強(qiáng)盛的電場。伴著對流的強(qiáng)化，雷云下部負(fù)電荷積累，電場強(qiáng)度增大到極限值，超過了空氣的擊穿強(qiáng)度，于是空氣電離產(chǎn)生云間放電。雷電流是一種強(qiáng)度極大，作用時(shí)間極短的瞬變過程，雷電流擊中建筑物時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力，破壞建筑物和損害人體。而高層或超高層建筑物使地表的電場分布發(fā)生嚴(yán)峻的畸變，其電場強(qiáng)度比一般建筑物大得多，簡單構(gòu)成雷電發(fā)展條件，且離放電云層近，更易受到雷擊。防雷設(shè)計(jì)就是充足利用建筑物的防雷裝置：接閃器（避雷針、避雷網(wǎng)等）引下線、接地裝置，把雷電流的巨大能量，通過建筑物的接地系統(tǒng)，快速傳送到地下，從而防止建筑物受雷擊破壞。三、防側(cè)擊和等電位聯(lián)結(jié)為削減在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)，等電位是一個(gè)很重要的措施。等電位是用聯(lián)結(jié)導(dǎo)線或過電壓愛護(hù)器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來的導(dǎo)體物、電氣和電訊裝置等聯(lián)結(jié)起來。高層建筑物必定是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的建筑物，應(yīng)充足運(yùn)用其金屬物做防雷裝置的一部分，將其金屬物盡可能連成整體。鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)架中的鋼筋應(yīng)相互聯(lián)結(jié)，構(gòu)件之間必需連結(jié)成電氣通路，使整個(gè)建筑物處于均壓中。因此金屬幕墻、鋁合金門窗設(shè)計(jì)人應(yīng)充足了解建筑物的防雷裝置和幕墻、門窗洞口的防雷裝置引出線，然后確定一個(gè)合理、經(jīng)濟(jì)、安全的幕墻、門窗防雷設(shè)計(jì)方案。金屬幕墻、鋁合金門窗框架等較大的金屬物，假如距離地面等于滾球半徑及以上時(shí)，應(yīng)將其與防雷裝置聯(lián)結(jié)，這是首先應(yīng)實(shí)行的防側(cè)擊的預(yù)防性措施。（所謂滾球半徑是以Hr為半徑的一個(gè)球體沿需要防直擊雷的部位滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器，或只觸及接閃器和地面而不觸及需要愛護(hù)的部位時(shí)，則該部位就得到接閃器的愛護(hù)）。金屬幕墻的聯(lián)結(jié)導(dǎo)體必需敷設(shè)在金屬幕墻的金屬立柱與聯(lián)結(jié)著圈梁或柱子鋼筋的預(yù)埋件之間，使金屬幕墻與整個(gè)建筑物的防雷裝置聯(lián)結(jié)成電氣通路。假如施工時(shí)沒有埋沒預(yù)埋件，而用膨脹螺栓固定金屬幕墻的安裝錨板，則必需先采納不小于8mm直徑的圓鋼或4X12扁鋼，將每層每塊錨板串連起來，形成自身的防雷體系，最終與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系牢靠聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)間距參照避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸：第二類防雷建筑物必需≤10X10或12X8（米），第三類防雷建筑物必需≤20X20或24X16（米）。鋁合金門窗的聯(lián)結(jié)導(dǎo)體的敷設(shè)必需在鋁合金門窗框定位后，墻面裝飾層或抹灰層施工前進(jìn)行，聯(lián)結(jié)導(dǎo)體應(yīng)采納截面不少于XXX平方毫米的鋼材，用鉚釘或螺釘緊固于窗框上。聯(lián)結(jié)導(dǎo)體引出端應(yīng)采納不小于8mm直徑的圓鋼或4X12扁鋼，聯(lián)結(jié)導(dǎo)體引出端與防雷裝置引出線進(jìn)行搭接焊接時(shí)，搭接長度必需≥50mm，滿焊縫。四、防直擊雷措施高層建筑物的防直擊雷，可分為三部分，建筑物地面以上等于滾球半徑的部位，可不實(shí)行防側(cè)擊的措施；建筑物屋頂應(yīng)防直擊雷；第三部分是第一、第二部分之間，應(yīng)實(shí)行防側(cè)擊雷措施。屋頂部分的防直擊雷措施。依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第條布置接閃器時(shí)，可單獨(dú)或搭配采納滾球法、避雷網(wǎng)。由于建筑物高，雷閃擊中建筑物屋頂周邊的雷電流可能會(huì)很大。而大雷電流對應(yīng)大的滾球半徑，雷電流通常從上空接近于垂直向下進(jìn)行。如180米高的建筑物，取其高度為滾球半徑，其相對應(yīng)的雷電流約為（180/9.4）1.5=83.79KA。也就是說在距建筑物屋頂周邊180m范圍內(nèi)大于83.79KA雷電流的雷擊，極大可能將擊到建筑物屋頂周邊上。金屬幕墻假如位于女兒墻外側(cè)時(shí)就屬于屋頂周邊，簡單受到雷擊。因此，高層建筑物的屋頂防直擊雷，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沿；也可用屋頂其他明設(shè)金屬物作為接閃器；也有直接利用金屬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度大于XXXmm，金屬板無絕緣掩蓋層（氧化愛護(hù)膜與愛護(hù)油漆不屬于掩蓋層），金屬板與女兒墻內(nèi)的鋼筋聯(lián)結(jié)成電氣通路。天面上設(shè)有小屋時(shí)，所安裝的鋁合金門窗是簡單受到雷擊的部位，門窗框必需與主體結(jié)構(gòu)防雷體系聯(lián)結(jié)成電氣通路。五、其他建議與考慮對設(shè)有很多較重要的敏感電子系統(tǒng)，如通信裝備、電子計(jì)算機(jī)、電子掌握系統(tǒng)等現(xiàn)代化裝備建筑物，為了增加屏蔽作用，建議將防側(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金屬幕墻、鋁合金