淺談超高層建筑幕墻防雷設(shè)計(jì)與施工

文/徐廈、張延偉、宣惠哲 中建八局裝飾工程有限公司大連分公司 遼寧大連 116000

隨著建筑科技難題的不斷突破，城市建筑開始向高度發(fā)起了挑戰(zhàn)，建筑幕墻作為高端建筑裝飾的標(biāo)志也得到了更多的應(yīng)用，隨之出現(xiàn)的幕墻防雷問題也越來越成為建筑行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。幕墻所應(yīng)用的面材都是脆性，如果收到雷擊，所破壞形成的碎片勢必會對周末造成不可估量的損失，因此幕墻防雷設(shè)計(jì)必須受到行業(yè)的高度重視。

1、高層建筑幕墻防雷設(shè)計(jì)的必要性

雷電是一種在夏季尤為強(qiáng)烈的自然現(xiàn)象，但卻有著極大的破壞力并且它的發(fā)生具有不確定性。有的雷擊電壓會達(dá)到幾百萬伏特甚至更高，瞬間產(chǎn)生的電流強(qiáng)度更是超過十萬安培，這必將會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的破壞，比如：1.機(jī)械性破壞，有兩種力產(chǎn)生，一種是巨大的電流在導(dǎo)體內(nèi)部通過物體時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力；另一種是巨大的電流在導(dǎo)體內(nèi)部通過物體時(shí)產(chǎn)生的熱量，熱量又使物體內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)產(chǎn)生的內(nèi)壓力而將造成劈裂破壞。2.熱力性破壞，由于雷擊產(chǎn)生極大的熱量而導(dǎo)致物體燃燒和金屬材料熔化。3.由絕緣而造成的擊穿性破壞，雷擊產(chǎn)生的電壓過高在擊中電氣系統(tǒng)中絕緣材料時(shí)而將其擊穿，致使破壞的范圍和程度增大。這種破壞在電氣系統(tǒng)中是非常危險(xiǎn)的。

2、高層建筑幕墻防雷的基本設(shè)計(jì)原理

雷電對建筑的破壞形式大致分為四類：雷電直擊破壞、雷電側(cè)擊破壞、雷電電磁脈沖破壞、雷電波侵入破壞。在高層建筑幕墻設(shè)計(jì)中，主要是為了預(yù)防雷電直擊破壞、雷電側(cè)擊破壞、雷電電磁脈沖破壞等三種形式。

（1）防雷電直擊破壞：在高層建筑幕墻防雷電直擊破壞設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮為建筑物安裝一些裝置，并根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，在建筑物收到雷擊的時(shí)候通過這些裝置組成的防雷系統(tǒng)將所獲得的巨大電流快速的穿到地下，避免高層建筑物收到破壞。高層建筑幕墻的防雷系統(tǒng)主要依靠接閃器、引下線和接地裝置。在建筑幕墻當(dāng)中，接閃器一般是由幕墻上部的女兒墻壓頂或者獨(dú)立安裝的避雷針充當(dāng)，引下線是依靠幕墻龍骨橫豎框構(gòu)成，通過連接形成了一個(gè)整體的防雷體系。

（2）防雷電側(cè)擊破壞：接閃器安裝在建筑物的頂部，不能防止雷電側(cè)擊破壞。幕墻防雷設(shè)計(jì)時(shí)為了防雷電側(cè)擊破壞，要在30m以上的高層建筑幕墻的部位要設(shè)置一圈均壓環(huán)，均壓環(huán)每三層設(shè)置一圈，并通過可靠的連接與建筑物和幕墻的防雷系統(tǒng)形成一個(gè)等電位的連接，這樣所形成的系統(tǒng)會降低雷電電流的電位差，起到了防雷電側(cè)擊破壞的作用。

（3）防雷電電磁脈沖破壞：雷擊可以產(chǎn)生電磁感應(yīng)，會對建筑內(nèi)的電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形成干擾，但如果建立一個(gè)屏蔽效應(yīng)就能防止這一破壞。幕墻防雷設(shè)計(jì)就是要構(gòu)建一個(gè)屏蔽效應(yīng)，利用上下立柱的連貫導(dǎo)通，形成防雷網(wǎng)格區(qū)域進(jìn)而構(gòu)建成一個(gè)金屬導(dǎo)通網(wǎng)籠狀格局。

3、高層建筑幕墻防雷施工要求

3.1 材料要求

金屬立柱作為幕墻的主要承重構(gòu)件厚度不應(yīng)小于3mm，并且要采用鋁合金材料或者鋼材，鋼材要做熱浸鍍鋅處理或者其他的防腐處理。豎向龍骨的插接部位要進(jìn)行有效連接，一般采用扁鋼且截面要大于100mm，使整個(gè)豎向龍骨形成防雷系統(tǒng)的引下線。所采用的材料必須保證符合國家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品合格。

3.2 連接要求

幕墻在安裝龍骨時(shí)，必須保證龍骨與主體結(jié)構(gòu)防雷系統(tǒng)的可靠連接，可以采用焊接等方式，焊接長度及方式符合國家規(guī)范要求，使整個(gè)龍骨與主體結(jié)構(gòu)形成安全穩(wěn)固的電流回路。采用圓鋼作為搭接導(dǎo)體時(shí)，其搭接長度不小于圓鋼直徑的6倍，且雙面焊接；如若采用扁鋼作為搭接導(dǎo)體，其搭接長度不小于扁鋼寬度的2倍，且三面焊接；所有焊接位置都要做防腐處理。

3.3 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)

對于防雷施工前期要對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，在實(shí)施過程中嚴(yán)格按照方案施工，對重點(diǎn)部位、關(guān)鍵工序?qū)嵤ｍ?xiàng)檢查。設(shè)計(jì)人員要對現(xiàn)場管理人員及施工人員做好設(shè)計(jì)交底，使其完全理解設(shè)計(jì)理念，施工操作人員需具備電氣操作技能并在設(shè)計(jì)人員制定的方案下進(jìn)行施工。現(xiàn)場質(zhì)量檢測人員要對重點(diǎn)部位逐一驗(yàn)收。

3.4 完工檢測

防雷系統(tǒng)施工完成后要由專業(yè)的檢測部門進(jìn)行接地電阻測試。檢測要避免在陰天雨天進(jìn)行，為了不影響測試效果，測試完成以后要對測試點(diǎn)進(jìn)行還原。

結(jié)語：

高層建筑幕墻的防雷體系施工是一項(xiàng)即專業(yè)又復(fù)雜的過程，經(jīng)過上述的設(shè)計(jì)及施工方法質(zhì)量控制，將整個(gè)建筑物和幕墻連接成一個(gè)可靠的防雷體系。一旦遭遇雷擊時(shí)，可以使建筑物，幕墻及室內(nèi)的電子設(shè)備等都得到有效的保護(hù)。