淺談建筑幕墻的防雷設計

摘 要：在建筑過程中，幕墻易受雷擊影響，必須在建筑過程中進行幕墻的防雷設計。建筑幕墻的防雷設計在整個建筑中占有十分重要的地位，如設計不當，將給以后帶來的重大安全隱患。基于此，本文主要對建筑幕墻的防雷設計進行了分析。

關鍵詞：建筑幕墻；防雷；分類；設計

中圖分類號：TU228 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0322-01

前 言

因為建筑幕墻結(jié)構(gòu)有大量的金屬材料，大氣環(huán)境中的雷擊、靜電電荷感應，會產(chǎn)生和聚集大量的不同數(shù)量的電荷，造成幕墻附近空間的電場強度增大。建筑幕墻的金屬框架是良好的導體，幕墻的防雷措施不當，可能會遭受雷擊損壞，嚴重時可能會發(fā)生火災，因此幕墻的防雷設計和施工必須嚴格按照有關規(guī)范進行。

1 幕墻設計的作用和原則

當前，在我國建筑工程中使用對普遍的就是玻璃幕墻結(jié)構(gòu)；這種墻體架構(gòu)可以分成雙層和單層兩種材質(zhì)的施工方式，在世界各大城市中均可以看到比較宏偉壯麗的玻璃幕墻大型建筑。通過玻璃幕墻設計的建筑體具備整體性較強，外觀比較美觀以及對建筑的室內(nèi)采光性比較好等優(yōu)勢，因此被廣泛的使用在當前高層建筑當中。國家相關的建設部門對建筑幕墻的設計范圍進行明確的規(guī)定，包括幕墻的組合設計、采光頂?shù)脑O計、裝飾架構(gòu)、遮陽系統(tǒng)、建筑工程的門窗和建筑幕墻，比如金屬幕墻、石材幕墻、玻璃幕墻、雨篷、欄板等。建筑幕墻的使用對于建筑工程室內(nèi)到室外的過度功能，具有很好的外觀觀賞價值，設計單位在進行建筑幕墻設計的時候，要注重建筑設計的整體性。還要將設計的理念表現(xiàn)出來，因為建筑幕墻設計效果與整個建筑的設計效果具有重要聯(lián)系，建筑幕墻的種類有很多種，所以在選擇建筑幕墻種類的時候要選擇合適的建筑形式。同時還要保證建筑工程的質(zhì)量，符合相關部門的規(guī)定與要求。另外在進行幕墻設計的同時，要保證工程的安全性能達到使用的要求。這樣可有效加強工程的整體質(zhì)量。

2 建筑玻璃幕墻設計特征與應用

建筑玻璃幕墻主要包括隱框玻璃幕墻、半隱框玻璃幕墻以及明框玻璃幕墻。相較于隱框、半隱框玻璃幕墻，明框玻璃幕墻使用效果較差。因此，通常在規(guī)模較小工程項目上使用明框玻璃幕墻，針對大規(guī)模或?qū)ㄖ猸h(huán)美化程度要求較高工程項目主要使用隱框、半隱框玻璃幕墻。建筑玻璃幕墻受力主體采用鋁合金結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)，針對建筑幕墻空間受力主體結(jié)構(gòu)復雜，在進行玻璃幕墻設計階段，重點考慮幕墻作用、負荷、幕墻結(jié)構(gòu)承重力以及結(jié)構(gòu)變形等情況。在安裝后進行質(zhì)量檢測，預測幕墻性能薄弱環(huán)節(jié)對幕墻整體結(jié)構(gòu)影響。建筑玻璃幕墻封口封邊主要包括幕墻直線度、幕墻拼接縫平整程度以及幕墻玻璃材料和其他組成材料多形式封邊封口。幕墻封口封邊施工非常復雜，技術(shù)要求極為嚴格。在實際幕墻封口封邊過程中非常容易受到外界因素影響，例如施工技術(shù)、交叉作業(yè)、施工材料以及設計工藝等，極大程度上增加了玻璃幕墻封口封邊質(zhì)量管控難度。針對這些特征與問題，分析建筑玻璃幕墻設計要點和主體結(jié)構(gòu)復雜程度，全面掌握和控制施工質(zhì)量與效率，確保玻璃幕墻施工穩(wěn)定進行。

3 建筑幕墻防雷設計原理

3.1 預防直擊雷

目前，我國建筑可以通過接閃器引下線和接地裝置防止直接雷擊，這三部分就可以充分應用于高層建筑幕墻的防雷設計。系統(tǒng)分析，高層建筑幕墻防直擊雷的原因應是對剝離幕墻上部分女兒墻的立柱、蓋板利用起來，與建筑物的防雷系統(tǒng)緊密結(jié)合，提高建筑幕墻的雷電流承受能力。如雷電流通過，，這種能量經(jīng)過防雷系統(tǒng)的高層建筑后可以迅速傳播地下，兩個獨立的防雷系統(tǒng)連接在一起，形成整個防雷保護結(jié)構(gòu)，可以防止和減少雷電擊中建筑物或玻璃幕墻的熱效應和機械力對玻璃幕墻的損害，以此能最大程度增強高層建筑玻璃幕墻的防雷效果。

3.2 預防側(cè)擊雷

對于一類高層建筑和二類高層建筑的高度而言，不應使用滾球的計算半徑，其側(cè)面雷擊的可能性較大。因此，針對這兩類高層建筑的防雷設計，應以側(cè)雷擊為主。高層建筑普遍采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。當選擇引下線時，鋼筋是一個不錯的選擇。根據(jù)建筑施工標準應在每間隔三層樓，相應的金屬管和鋼柱應作為引下線與等電位線連接。對于超過30m的建筑部分，需要將金屬門窗、欄桿與鋼結(jié)構(gòu)和引下線進行等電位連接。

3.3 預防雷擊電磁脈沖

從本質(zhì)上講，雷電電磁脈沖是信號干擾的根源。高層建筑幕墻防雷擊電磁脈沖的設計原則是充分利用玻璃幕墻鋁柱和橫梁兩部分，促使兩部分成為建筑物的空間屏蔽。同時，在玻璃幕墻防雷格柵的范圍內(nèi)，要注意防雷上下兩個具有防雷要求的立柱要保持貫通，對于兩個立柱斷開的位置，可以使用鋁合金板連接它們。同時，立柱和橫梁之間應采用鋁合金角碼進行跨接。

4 高層建筑幕墻防雷設計

高層建筑幕墻的防雷設計，可采用防雷裝置將幕墻的水平主龍骨與垂直主龍骨連接。防雷效果可以通過使用接閃器和保持與建筑物的引下線保持連接狀態(tài)，就可以實現(xiàn)防雷的效果。這種設計需要連接所有垂直主龍骨，使用歐姆彎連接。歐姆彎曲采用鋁合金制造，具有良好的延展性。然后用不銹鋼連接螺栓。當然，高層建筑的幕墻頂部可以安裝接閃器，通過安裝避雷針的措施，可以達到防雷的效果。在高層建筑的幕墻頂部安裝閃光可以達到一定的防雷效果，但不能防止電流的繞擊。因此，在高層建筑的防雷設計中可以采用垂直主龍骨與水平燭龍利用壓環(huán)壓接的方式。相對高度較低的建筑物可由焊接位置的鋼筋與龍骨焊接。幕墻框架由金屬構(gòu)成，在格柵內(nèi)，有一定的屏蔽作用。幕墻框架的金屬長度和寬度控制在5m以內(nèi)，可以減少磁場強度，在一定程度上保護建筑物內(nèi)的各種設備。同時還可以進行計算，將設備放置在固定位置。

5 結(jié)束語

在建筑行業(yè)逐步發(fā)展的過程中，防雷系統(tǒng)對保證建筑物的安全具有重要意義。幕墻是防雷設計的重要組成部分。加強高層建筑幕墻的防雷設計和施工，確保高層建筑的施工質(zhì)量是非常必要的。

參考文獻

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收稿日期：2018-4-22