高層建筑玻璃幕墻防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間：2024-01-23 09:03:54
摘要：玻璃幕墻在當(dāng)代城市景觀中扮演著重要的角色，尤其在大型公共建筑和高層、超高層建筑中，它們以其獨(dú)特的視覺(jué)效果和現(xiàn)代感吸引著人們的目光。然而，玻璃幕墻的輕盈和通透性也帶來(lái)了一定的安全隱患，特別是在雷電天氣中。因此，防雷設(shè)計(jì)成為了玻璃幕墻施工中的一項(xiàng)重要任務(wù)。玻璃幕墻，作為新世紀(jì)的建筑美學(xué)象征，已經(jīng)在現(xiàn)代城市的天際線上占據(jù)了顯著的地位。它以其獨(dú)特的通透性和視覺(jué)沖擊力，為城市景觀注入了新的生命力。然而，這種閃耀的建筑元素也帶來(lái)了一系列潛在的安全問(wèn)題，其中最為人們關(guān)注的便是防雷擊問(wèn)題。玻璃幕墻是一種透明、易碎的建筑材料，它在賦予建筑現(xiàn)代感的同時(shí)，也使得建筑物在雷雨天氣中變得尤為脆弱。當(dāng)雷電來(lái)臨時(shí)，玻璃幕墻可能成為雷電侵入的薄弱環(huán)節(jié)，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，玻璃幕墻的防雷設(shè)計(jì)成為了建筑安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在雷暴環(huán)境下，天空與地面之間形成了一個(gè)強(qiáng)烈的電場(chǎng)。由于高層建筑的基礎(chǔ)電阻極小，同時(shí)又擁有高大的玻璃幕墻，這使得地面上的電場(chǎng)分布受到嚴(yán)重干擾。玻璃幕墻的存在使得地表的電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)超過(guò)普通建筑物，從而增加了高層建筑遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)。
雷電是一種極具破壞性的自然現(xiàn)象。每次雷電的發(fā)生都會(huì)釋放出大量的能量，其瞬間高溫可達(dá)到數(shù)千度，產(chǎn)生的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和電效應(yīng)能夠瞬間摧毀被擊中的物體。當(dāng)雷電擊中高層建筑時(shí)，瞬間釋放的能量會(huì)使金屬結(jié)構(gòu)熔化，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力和爆炸力，對(duì)建筑物造成嚴(yán)重的破壞。此外，雷擊產(chǎn)生的高溫還可能引發(fā)火災(zāi)，對(duì)建筑物和生命安全構(gòu)成威脅。
高層建筑的玻璃幕墻在防雷方面也存在著一定的問(wèn)題。幕墻對(duì)于高層建筑的防雷裝置具有屏蔽效應(yīng)，使得防雷裝置無(wú)法有效發(fā)揮作用。因此，高層建筑的玻璃幕墻容易受到雷電的直接攻擊。同時(shí)，雷電還會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)等效應(yīng)，使金屬材料產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用，從而產(chǎn)生危害設(shè)備和人身安全的電壓和電流。
二、高層建筑玻璃幕墻設(shè)置防雷系統(tǒng)基本原理在高層建筑的玻璃幕墻防雷施工中，為了保護(hù)幕墻和建筑物免受雷電破壞，充分利用了建筑物的防直擊雷裝置。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范規(guī)定，高層建筑玻璃幕墻的防雷系統(tǒng)與建筑物防雷系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)可靠的連接整體，形成了一個(gè)強(qiáng)大的防雷網(wǎng)絡(luò)。
玻璃幕墻的頂部女兒墻蓋板、立柱和橫梁與建筑物防雷系統(tǒng)緊密相連，使得幕墻能夠通過(guò)建筑物的防雷系統(tǒng)迅速地導(dǎo)出雷電能量。這種連接方式有效地將幕墻和建筑物防雷系統(tǒng)整合為一體，降低了雷電對(duì)高層建筑玻璃幕墻和建筑物造成的破壞風(fēng)險(xiǎn)。
首先，他們將玻璃幕墻的頂部接閃器設(shè)計(jì)為一種特殊的結(jié)構(gòu)，能夠有效地引導(dǎo)雷電電流流入地面，從而防止雷電對(duì)建筑物和幕墻造成直接的破壞。這種接閃器的設(shè)計(jì)考慮了雷電的物理特性，包括其能量分布和流動(dòng)模式。
其次，他們引入了均壓環(huán)的概念。均壓環(huán)是一種環(huán)繞建筑物或特定區(qū)域的金屬環(huán)，其目的是在雷電發(fā)生時(shí)，通過(guò)分流和等電位連接，將雷電電流均勻地分配到建筑物的各個(gè)部分。在玻璃幕墻的防雷設(shè)計(jì)中，均壓環(huán)被巧妙地融入建筑物的結(jié)構(gòu)中，每三層設(shè)置一圈，并與建筑物的防雷系統(tǒng)和玻璃幕墻自身的防雷體系緊密相連。這種設(shè)計(jì)考慮了雷電的側(cè)面橫向發(fā)展繞擊作用，通過(guò)將電流引導(dǎo)到建筑的各個(gè)部分，有效地分散和減小雷電對(duì)幕墻和建筑物的影響。
雷電沖擊波是一種強(qiáng)大的自然能量，常常對(duì)高層建筑物產(chǎn)生巨大的威脅。為了有效地抵制這種能量，建筑物需要具備抵抗雷電沖擊波的能力。一種常見(jiàn)的措施是利用玻璃幕墻的鋁合金立柱和橫梁作為建筑物的大空間屏蔽。在玻璃幕墻的防雷網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)，建筑物需要建立一個(gè)完整的電流導(dǎo)通系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由有防雷要求的上下立柱組成，它們應(yīng)該保持連貫導(dǎo)通，以確保電流能夠順暢地流動(dòng)。在立柱斷開(kāi)處，使用鋁合金板進(jìn)行跨接，以確保電流不會(huì)中斷。
雷電，這一大自然的力量，常常給高層建筑帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。為了全方位應(yīng)對(duì)這種威脅，建筑師和工程師們精心設(shè)計(jì)了一套綜合防雷方案。其中，接閃器的設(shè)置是關(guān)鍵的一環(huán)。接閃器是由一系列設(shè)備組成的，包括接閃桿、接閃帶、接閃線、接閃網(wǎng)以及金屬屋面和金屬構(gòu)件等，它們分布在建筑物的頂層女兒墻、屋角、屋脊、屋檐和檐角等容易遭受雷擊的部位。這些設(shè)備的作用是攔截雷電閃擊，并將其引導(dǎo)到安全的地方。然而，玻璃幕墻的頂部女兒墻的蓋板，由于其材質(zhì)特性，成為了一個(gè)良好的導(dǎo)體。它沿著建筑物女兒墻的頂部延伸，電場(chǎng)強(qiáng)度極大，使得雷電先驅(qū)自然地被吸引過(guò)來(lái)，使其成為雷擊率最高的部位。為了防止雷電對(duì)玻璃幕墻的側(cè)面橫向發(fā)展繞擊作用，建筑師和工程師們采取了更為創(chuàng)新的措施。根據(jù)建筑物的防雷等級(jí)，他們?cè)O(shè)計(jì)了一系列的閉合均壓環(huán)，每隔三層設(shè)置一圈。這些環(huán)與玻璃幕墻自身的防雷體系連通，形成了一個(gè)完整的電氣通路。引下線是雷電防護(hù)系統(tǒng)中的重要角色，負(fù)責(zé)將接閃器接收到的雷電電流引導(dǎo)到接地裝置上。在高層建筑中，玻璃幕墻的豎向龍骨被引入作為防雷引下線。為了確保幕墻豎向主龍骨具有良好的接地性能，采取了以下創(chuàng)新措施：首先，使用一條40x4的鍍鋅扁鋼作為連接導(dǎo)體，將其一端與均壓環(huán)進(jìn)行可靠的焊接。焊接長(zhǎng)度超過(guò)扁鋼寬度的兩倍，并采用三面焊接工藝，以增強(qiáng)其穩(wěn)固性。焊接部位還需進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的防腐處理，以提高其耐久性。其次，鍍鋅扁鋼的另一端通過(guò)兩個(gè)M8不銹鋼對(duì)穿螺栓與豎向主龍骨進(jìn)行緊密壓接。為了防止鍍鋅扁鋼與主龍骨之間發(fā)生電化學(xué)腐蝕，加入了一片1mm厚的不銹鋼墊片，同時(shí)加裝不銹鋼平墊和彈簧墊。這些額外的墊片能有效隔離兩者之間的電化學(xué)反應(yīng)，保護(hù)鍍鋅扁鋼和主龍骨不受損害。此外，所有豎向主龍骨之間的連接采用40x4鋁合金制成的可伸縮的歐姆彎“Q”進(jìn)行壓接。這種新型連接方式具有較好的伸縮性，能夠適應(yīng)不同尺寸的龍骨連接需求。連接處上下各用兩個(gè)M8不銹鋼對(duì)穿螺栓進(jìn)行壓接，并繼續(xù)使用不銹鋼平墊和彈簧墊進(jìn)行加固。這些對(duì)穿螺栓的壓接位置需要避開(kāi)豎向龍骨自身的連接芯管，以防止對(duì)其正常工作造成干擾。最后，在設(shè)置均壓環(huán)的樓層，所有豎向龍骨與橫向龍骨的連接處采用了一種新型的連接方式。通過(guò)40x4鋁合金角碼將龍骨牢固地連接在一起，兩端各用兩個(gè)M8不銹鋼對(duì)穿螺栓進(jìn)行壓接，并繼續(xù)使用不銹鋼平墊和彈簧墊進(jìn)行加固。這種連接方式能夠有效地將雷電電流傳導(dǎo)到接地裝置上，進(jìn)一步增強(qiáng)防雷效果。同時(shí)，對(duì)穿螺栓的壓接位置精準(zhǔn)避開(kāi)豎向龍骨自身的連接芯管，以確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)不受影響。接地裝置是防雷系統(tǒng)中的核心部分，它的主要作用是將雷電流高效地導(dǎo)入大地，以避免雷電對(duì)建筑物和內(nèi)部人員造成危害。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采用一種創(chuàng)新方法——利用整棟建筑物的結(jié)構(gòu)鋼筋作為自然接地裝置。這種方法能夠充分利用建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以最小的成本實(shí)現(xiàn)最佳的防雷效果。然而，如果接地電阻值過(guò)大，為了確保防雷效果，我們需要引入一種更為有效的接地裝置——人工接地體。人工接地體由多個(gè)金屬導(dǎo)體組成，可以圍繞建筑物布置成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)高效導(dǎo)電材料與建筑物的基礎(chǔ)鋼筋相連。這樣，人工接地體能夠與自然接地裝置形成互補(bǔ)，進(jìn)一步提高防雷效果。綜上所述，為了確保玻璃幕墻在雷電環(huán)境中的安全，我們采取了一系列前所未有的防雷措施。通過(guò)精心設(shè)計(jì)和施工，我們成功地將玻璃幕墻的防雷設(shè)施與整個(gè)大廈的防雷系統(tǒng)進(jìn)行了無(wú)縫集成，形成了一個(gè)高效、可靠的防雷生態(tài)系統(tǒng)。
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