建筑幕墻的防火防雷設(shè)計(jì)與施工

張昭智 劉立軍

摘要：作為近代科學(xué)產(chǎn)物的幕墻，在具體建筑之中有著十分重要的作用，通過具體的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，建筑幕墻比較容易遭到火災(zāi)以及雷擊。本文主要論述了建筑幕墻的防火以及防雷設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：建筑幕墻；防火；防雷

中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

建筑幕墻主要是通過金屬構(gòu)架以及面材構(gòu)成，不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)荷載的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。技術(shù)發(fā)展較成熟的建筑幕墻種類有玻璃幕墻、金屬幕墻以及石材幕墻?，F(xiàn)在發(fā)展得比較快的建筑幕墻種類有強(qiáng)調(diào)大空間通透性的點(diǎn)駁式幕墻以及新型的雙層氣循環(huán)幕墻、智能幕墻與光電幕墻。建筑幕墻是現(xiàn)代建筑外立面的主要表現(xiàn)方式，在新世紀(jì)的現(xiàn)代化城市建筑中具有重要的藝術(shù)地位。

1、幕墻的基本含義

幕墻是一種由面板與相應(yīng)承力結(jié)構(gòu)組成的能夠承受一定變形并且直接懸掛在建筑主體結(jié)構(gòu)上，這種建筑結(jié)構(gòu)不但能夠承擔(dān)一定的外圍荷載，而且具有著良好的防護(hù)作用與美觀作用。就目前的建筑工程施工項(xiàng)目而言，幕墻不但有熟的技術(shù)體系，而且施工方法和工藝也較為完善。通過多年的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)分析總結(jié)，目前幕墻結(jié)構(gòu)按照其面材施工材料可以分為玻璃幕墻、金屬幕墻、石材幕墻和清水混凝土幕墻等等。但隨著近年來建筑工程項(xiàng)目的不斷增加，新型的氣循幕墻、智能幕墻和光電幕墻也較為常見，成為幕墻工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。在當(dāng)前的建筑工程領(lǐng)域中，幕墻是現(xiàn)代建筑派系特征的主要體現(xiàn)者，在整個(gè)工程項(xiàng)目中具有不可替代的藝術(shù)地位和藝術(shù)特色。在當(dāng)前社會發(fā)展中，建筑幕墻結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于人群較為密集的商業(yè)和大型的公共建筑物外墻上。正因?yàn)槠湮挥诮ㄖY(jié)構(gòu)最為外圍，因此其在應(yīng)用的過程中存在著極大的火災(zāi)與雷擊隱患。這主要是由于幕墻結(jié)構(gòu)多數(shù)由玻璃、石材等組成，而這些材料本身是一種脆性材料，抗火和抗雷擊的能力較差，當(dāng)發(fā)生高溫時(shí)極容易引起炸裂和破碎現(xiàn)象。同時(shí)，在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，這些材料極容易受到高溫作用而變形，進(jìn)而出現(xiàn)下滑，使得火焰從這些材料缺口涌入室內(nèi)，造成房間內(nèi)部出現(xiàn)濃煙。因此，需要在工程項(xiàng)目中對這一問題進(jìn)行謹(jǐn)慎處理。就近幾十年的幕墻歷史中，由于這些原因帶來慘痛教訓(xùn)不勝枚舉。此外，室內(nèi)發(fā)生大火和雷擊故障更是容易引起材料軟化，進(jìn)而造成材料大塊大塊的從天而降，威脅行人和居民的生命安全?？梢娫谀壳暗墓こ添?xiàng)目中，幕墻防火是一項(xiàng)非常重要的工作任務(wù)，因此在施工的過程中參與建設(shè)的各方都不應(yīng)掉以輕心。

2、建筑幕墻的防火設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)

2.1、幕墻的防火基理

當(dāng)構(gòu)件受到火的攻擊時(shí)，應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持其原有的力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，并且不產(chǎn)生失穩(wěn)的現(xiàn)象。同時(shí)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不使著火那一空間的火焰和熱量擴(kuò)散到另一個(gè)未著火的空間去，即具有較好的密封性且具備較好的熱絕緣性。

2.2建筑幕墻的防火設(shè)計(jì)

在對建筑幕墻進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：第一，建筑幕墻的窗間、窗檻部位需要采用不燃燒材料，如果外墻的不燃燒體耐火極限超過1h，則墻內(nèi)可以填充難燃燒材料。第二，對于沒有窗間和窗檻部位的幕墻，樓板外沿需要使用耐火極限高于1h的材料，也可以在幕墻內(nèi)部設(shè)置定距離噴水水龍頭。第三，要使用不燃燒材料進(jìn)行幕墻與樓板之間空隙的填充，使樓板和隔墻之間能夠形成防火帶。第四，防火層的厚度取決于防火材料的耐火極限，一般需要采用厚度不小于1.5mm的耐熱鋼板，而不能采用鋁板。

2.3、建筑幕墻的防火施工

建筑幕墻的防火施工直接影響到幕墻的防火效果，進(jìn)行施工的單位需要具備相應(yīng)的技術(shù)水平，并且要為防火施工負(fù)責(zé)。在施工時(shí)需要按照設(shè)計(jì)的文件和圖紙進(jìn)行施工，全程不能對設(shè)計(jì)擅自進(jìn)行修改。

在進(jìn)行防火材料的安裝時(shí)要確保其安裝牢固，不能有松動(dòng)、脫落等問題出現(xiàn)。材料在安裝時(shí)拼縫不能有縫隙，要保證材料直接的銜接能夠嚴(yán)密牢固。防火棉需要保證其厚度高于100mm，鋪設(shè)需要均勻，不能出現(xiàn)凹凸，也不能和玻璃有直接接觸。防火材料要保證和幕墻玻璃保持距離，靠近玻璃面的防火材料需要用裝修材料進(jìn)行覆蓋處理。要采用厚度1.5mm的鍍鋅鋼板進(jìn)行防火棉的擱置，如果防火層應(yīng)用于金屬和石材幕墻，則需要使用厚度＞1.5mm的耐熱鋼板，并且鋼板在使用之前要先進(jìn)行防腐處理。施工所需的鍍鋅鋼襯板和鋁合金型材之間要保持一定距離，鋼襯板安裝完畢以后要將其完全密封。如果幕墻的周圍和建筑主體結(jié)構(gòu)之間存在縫隙，一般使用防火保溫材料進(jìn)行填充，此種情況下絕對不能使用干硬性材料。填充完畢以后要將內(nèi)外表面進(jìn)行密封，確保其接縫沒有任何空隙，如果有漏氣則會對幕墻的防火性能造成影響。在進(jìn)行建筑幕墻防火處理時(shí)要盡量控制雙面膠、泡沫密封膠、復(fù)合鋁板等材料的使用，如果需要大量使用，則需要做好相應(yīng)的防火準(zhǔn)備，也可以對此類材料進(jìn)行特殊處理。在選擇鋁板時(shí)，可以使用單層鋁板，其易燃性較低。幕墻防火問題成為幕墻施工的重點(diǎn)，從而央視大火到上?！?1.15”大火可以發(fā)現(xiàn)，其成因都是外墻保溫材料不合格。因此，材料的合理選用直接影響了建筑幕墻的防火性能。

3、幕墻的防雷

在目前的建筑工程項(xiàng)目中，防雷幕墻設(shè)計(jì)與施工是提高建筑整體防雷的主要手段，也是目前工程項(xiàng)目中應(yīng)用最多的施工方案之一。由于雷擊現(xiàn)象的產(chǎn)生不但造成嚴(yán)重的側(cè)擊破壞，甚至是招來火災(zāi)，因此就必須進(jìn)行嚴(yán)格的處理。

3.1、幕墻防雷設(shè)計(jì)原則

幕墻的防雷設(shè)計(jì)原則是:首先把幕墻自身的橫、豎龍骨通過導(dǎo)體連接在一起，根據(jù)該建筑物的防雷等級要求的網(wǎng)格尺寸將幕墻自身制成為一套防雷體系，再將幕墻與建筑自身的防雷裝置進(jìn)行可靠連接，使其兩部分成為一個(gè)整體，形成一個(gè)完整的防雷系統(tǒng)，把雷電襲擊幕墻時(shí)的巨大電流，迅速地輸送到大地，共同起到保護(hù)幕墻和建筑物免遭雷電破壞的作用。

3.2、主要方法有：

3.2.1、墻的防雷設(shè)施應(yīng)當(dāng)具備充足的防雷門與防火雷幕墻結(jié)構(gòu)體系。在安裝的過程中對于門窗等部位的防雷裝置進(jìn)行分析與總計(jì)，并利用幕墻門窗型材的金屬導(dǎo)電特性，進(jìn)而確定出一個(gè)經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的防雷設(shè)計(jì)方案。

3.2.2、一般情況下，建筑物的每隔三層都需要設(shè)置一個(gè)環(huán)間，其中距離不能夠大于 12m，通常情況下，這種焊接的環(huán)節(jié)還需要進(jìn)行連接，并對所牽涉到的引線和相關(guān)金屬結(jié)構(gòu)以及設(shè)備進(jìn)行連接。

3.2.3、防側(cè)雷的辦法

高層建筑幕墻頂部的防雷網(wǎng)，只能起到吸收頂部雷電的作用，不能防止電流的側(cè)面橫向發(fā)展繞擊作用，因此在建筑幕墻超過30m以上的部分，根據(jù)建筑的層間高度每隔2~3層宜用10mm圓鋼設(shè)置一圈避雷網(wǎng)，將其與建筑的均壓環(huán)或預(yù)留的避雷引出線進(jìn)行可靠連接。避雷網(wǎng)的間距宜控制在10m左右。

防側(cè)雷的一般做法是:對一類防雷幕墻，每隔3m或4m以內(nèi)的幕墻立柱與避雷網(wǎng)相連;對二類防雷幕墻，每隔10m或11m以內(nèi)的幕墻立柱與均壓環(huán)相連。立柱與立柱間的連通材料建議采用銅制編織線，俗稱銅辮線。為增加連接鋼板的導(dǎo)電性，同時(shí)也為延長其抗腐蝕的能力，將與立柱(鋁合金)接觸部分的保護(hù)膜去掉，鋼板的接觸面浸上錫，目的是使其具有良好的導(dǎo)電性;引出的部分即與避雷網(wǎng)格連接的部分采用熱浸鍍鋅處理，提高防腐能力。再有，在連接鋼板與立柱的接觸處墊上與接觸面相同規(guī)格的3mm素鋁板，目的是如產(chǎn)生雙金屬腐蝕其首先腐蝕素鋁板，對立柱(鋁合金)起到一定的保護(hù)作用，并在周圈涂適量密封膠以提高耐久性。

4、結(jié)語

總之，建筑幕墻的防火、防雷施工是確保它的使用效果和安全較為重要的措施，在施工之前應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃以及設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該要具備專業(yè)設(shè)計(jì)資格。在進(jìn)行施工之中，應(yīng)該保證施工單位有合格的技術(shù)水平才可以進(jìn)行操作。施工之時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求以及設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行操作，將每一個(gè)細(xì)節(jié)都必須做到位，保證建筑幕墻做好嚴(yán)密的防火以及防雷工作，給日常的使用排除安全隱患。

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