针对建筑幕墙的防雷设计探讨

针对建筑幕墙的防雷设计探讨

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摘要:随着我国城市现代化建设的发展,城市建筑的数量越来越多,现代人们不仅注重建筑的舒适性和美观,更注重建筑的质量和安全。随着高层和超高层建筑的增多,人们对建筑幕墙的安全提出了更高的要求,因此这就需要在建筑幕墙上进行更加严格的防雷设计,提高建筑物的质量。本文就雷电的基本原理,分析了建筑幕墙的防雷措施

关键词:建筑幕墙;防雷设计;安全性

随着建筑行业的发展,我国建筑设计和施工逐渐走上了规范化的道路,由于人们生活水平的提高,对建筑物的质量要求也越来越高。其中防雷设置是保证建筑物质量的一个重要因素。如今建筑幕墙开始流行,建筑幕墙的防雷设计也被人们所关注。

一、雷电的形成原理

当天气较为闷热潮湿时,地面上的水发生物理作用,蒸发到空气中,并随着地面的受热空气一同上升,当这些空气上升到一定的高度时,和一些冷空气相遇,就会使热空气凝结,则形成乌云。通常来说,比较大的水滴带正电荷,其容易降落形成降雨,而相对较小的水滴带负电荷,水滴经过气流的作用,就可以转化成带负电的雷云,它们可以感应到大地表面的正电荷,从而使雷云和大地之间形成一个非常大的电容器,当电场的强度已经超过大气的击穿强度时,则在雷云和大地之间就会发生放电的效果。在放电过程中,会释放出大量的热,突然使通道周边的空气膨胀,就会发生爆响,这就是雷。

二.建筑物的防雷设计

建筑物的防雷设计关系到建筑物幕墙的防雷设计,建筑物的幕墙是独立悬挂在建筑的物外面,其可以用来作为围护结构,因此它的防雷装置要紧紧地依存建筑物的防雷设计,从而形成一个完整的防雷体系。

(一)建筑物防雷的基本原则

大型雷电的发生会使建筑物发生畸变,尤其是对于高层或者超高层的建筑物,由于其电场的强度较大,因此当被雷电击中时,则被毁坏的程度要会更加严重。因此在对建筑物进行防雷时,要对容易发生雷击的地区进行重点防雷。另外,是否应该在建筑上安装防雷装置,还需要根据建筑物的位置和其本身的功能进行确定。

(二)建筑物防雷设计的等级

建筑物按照防雷要求可以划分为三个类别:第一类:建筑物是用来作为制造、使用炸药、火药等用途;具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物;具有1区爆炸危险环境的建筑物。第二类:建筑物是国家级的重点文物;建筑物为国家级的会堂、档案馆、大型火车站、大型展览等;建筑物为对国民经济发展有重大影响的国家级计算中心、国际枢纽等;第三类:建筑物为省级重点保护文物或者省级档案馆;建筑物为省级办公建筑或者重要人员密集的场所;建筑物的高度在15m上,尤以水塔、烟囱为代表[1]。

(三)建筑物的防雷设计

建筑物的防雷设计主要可以分为三个部分,一是接闪器,二是引下线,三是接地装置。

1.接闪器

接闪器按照性状可以分为三种类型,一是避雷针,避雷针设置在建筑的顶部,其具体的作用不是直接防雷,而是通过避雷针将电流引入到建筑的避雷体系中,从而传到地下。避雷针顶端具有极大的电场轻度,因此雷电变被自然地吸引。避雷针在设计时,当针长小于1m时,则钢管为20mm,圆钢为12mm;当雷针在1m到2m之间时,则钢管为25mm,圆钢为20mm;二是避雷网,避雷网的样式可以分为两种:明装和笼式避雷网。明装避雷网主要通过屋顶上明装的金属网格将雷电引入到地下,而笼式避雷网通过避雷网、引下线和接地装置形成一个密集的网笼,因此具有全面的防护性。三是避雷环,主要是通过圆钢或焊接之后的钢管构成,其中在设计时要注意圆钢的直径为8mm,扁钢的厚度为4mm。

2.引下线

在建筑物的防雷设计中,要重点设置引下线的数量,其影响到建筑物的防雷质量。一般应该增加引下线的数量,使每根引下线承受较小的电流,则对建筑物的影响会更小。引下线主要是由圆钢或者扁钢构成,其横截面积大于48m2,对容易受到侵蚀的部位,应该适当加大截面的面积。

3.接地装置

接地装置可以分为水平接地体和垂直接地体。通常,接地装置会采用镀锌钢材,从而可以增加使用寿命,接地装置也由扁钢或者圆钢制成,而且,由于地下环境较为复杂,要重点做好每个焊接点处的防腐工作。

三、建筑幕墙的防雷设计

我国目前没有对建筑幕墙的防雷设计进行具体的规定,由于我国建筑幕墙起步较晚,发展的时间短,还未进行系统的研究,本文主要对建筑幕墙的防雷设计提出了几点要求:第一,幕墙本身要制定好防雷网格,在安装防雷装置时要通过自上而下的顺序,并且要做好和建筑物防雷设置的连接工作;第二,将防雷网格连接处保护膜去掉,可以保证实现可靠的连接;第三,必须要有专业的建筑设计单位对幕墙的防雷装置进行设计和安装[2]。

四、建筑幕墙的防雷措施

(一)防顶雷的措施

雷电更容易集中到高层或者超高层的建筑物顶层,因此通常在建筑幕墙的顶部设立金属板,以此来作为顶封修,要重点在女儿墙上设置防雷网。女儿墙的防雷设计如图一所示:

图一

栏杆为不锈钢材料,钢板作为支架,尺寸为40mm40mm,利用镀锌技术来进行防腐,还要注意该处钢管壁的厚度必须要超过2.5mm,避免受到雷电的作用而被击穿。

设计防雷网时,也可以采用8mm的圆钢,对圆钢进行防腐处理。考虑到装饰的效果,可以将引线从女儿墙面的背后引出。

(二)防侧雷的措施

位于高层建筑幕墙顶端的防雷网,主要是对顶部的雷电进行吸收,而不能避免电流绕过侧面的作用力,因此在高于建筑幕墙30m的部分,要根据建筑物层与层之间的高度,每隔两层应缠绕一圈避雷网,则可以和预留出的避雷引出线相结合,保证连接的可靠性,而且要将避雷网的间距控制在10m。通常防侧雷的做法是:第一,面对一类防雷幕墙,要在间隔5米的幕墙立柱和避雷网相连接;第二,面对二类防雷幕墙,要在间隔10m的幕墙立柱和均压环相连接,立柱之间可以选用铜制编织线连接。其电阻要小于40(单位:欧姆)。在操作时,要去除将立柱接触位置的保护膜,从而可以有效增强连接钢板的导电性,也能增强其抗腐蚀的能力;将引出的部分通过镀锌处理的方法,增加其防腐蚀的能力。另外,钢板与立柱的接触位置可以垫上符合接触面要求的素铝板,从而保证在双金属腐蚀的作用下可以率先腐蚀素铝板,从而可以保护立柱,并在周围用密封胶封住,延长使用寿命[3]。

(三)钢结构建筑的幕墙防雷措施

随着建筑物的增多,钢结构的建筑物也逐渐增多,比如体育馆、高层或超高层建筑等。钢结构的建筑物有其自身的特点,它的钢架保持着一种连接的状态,因此,钢架可以作为一套避雷装置,在给钢结构建筑进行幕墙装饰时,只需要对幕墙立柱做好防雷设施的安装,然后将幕墙立柱和钢结构进行连接,从而形成一套完整的防雷网络体系。

结语:

我国建筑业的发展速度越来越快,建筑幕墙设计被广泛应用,在设计中,为了保证建筑物的质量和安全,应该注重建筑幕墙的防雷设计,同时还要注重在防顶雷、防侧雷以及钢结构建筑的防雷上进行设计的优化。

参考文献:

[1]吴浙,华剑峰,李志雷.人员密集的公共建筑防雷设计评价分析[J].中国高新技术企业,2013,06:61-63.

[2]孟现岭,孟波,吴志超.高层住宅建筑防雷接地设计探讨[J]智能建筑电气技术,2015,01:78-82.

[3]李桂川,郝玉涛.浅谈智能建筑弱电系统的防雷设计[J].电子技术与软件工程,2014,05:132-133.

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