关于高层建筑金属幕墙防雷接地施工方法及检测要点 梁建文

发表时间:2021/7/26   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:梁建文
[导读] 层建筑项目当中,幕墙的防雷接地属于较为关键的施工设计和测定节点,直接关系着项目总体设计施工品质及效果

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        摘要:层建筑项目当中,幕墙的防雷接地属于较为关键的施工设计和测定节点,直接关系着项目总体设计施工品质及效果。鉴于此,本文主要围绕着高层建筑项目幕墙部分防雷接地施工方法和检测要点开展深入的研究和探讨,仅供参考。
        关键词:金属幕墙;高层建筑;防雷接地;施工;检测要点;


        前言:
        金属幕墙通常在高层建筑项目当中占据较高位置,其防雷接地施工到位与否,还有检测结果,关系着整栋建筑物的使用安全。因而,综合分析高层建筑金属幕墙防雷接地施工方法及检测要点,有着一定的现实意义和价值。
        一、实例分析
        1.1 工况
        某地国际中心项目工程,占地总面积约3456.41㎡,地处雷电的高发带,建筑总面积约71370.4㎡。此工程项目是1栋28层的办公楼,属于高层一类建筑,长宽度均是51m,建筑总体高度是135m。该项目工程幕墙形式是穿孔铝板式幕墙、全隐框式玻璃幕墙这种幕墙组合形式,幕墙龙骨设定铝合金龙骨。
        1.2 雷击危害
        一是,金属幕墙属于建筑外围护结构及外立面一种装饰形式,因此,也容易遮挡安装在建筑主体的防雷装置,使得防雷装置的接闪功能难以发挥作用,那么在雷雨天气,金属幕墙极易直接遭到雷击。由于金属幕墙未安装防雷装置,雷击后会使得幕墙内部的金属附件不能及时释放雷击电流,产生对地的高电位。二是,当雷云逐渐接近建筑物时,金属幕墙内部的金属附件会感应到一种与雷云相反的极性电荷,雷云放电过后,金属附件上面感应电荷逐步释放,如果此时金属幕墙接地未做好,亦或者是金属附件相互间并未实现电气的可靠性联接,则电荷难以就近泄放至大地,促使高电位逐步形成,严重危害者人员及设备。三是,雷云放电期间,因雷电流变化较为迅速,极易有瞬变类型强电磁场产生。由于屏蔽措施并未做到位,机房内部电子装置在瞬间变化的电磁辐射下,极易遭到损坏。
        二、工程实践
        2.1 防雷设计
        1)在防雷类别层面
        N=k*Ng*Ae为建筑物雷击年预计次数,k为校正系数,取值为1.0。雷击大地平均平均年密度是Ng=0.1*Td,通过查阅当地气象局相关资料可确定,当地雷暴日年平均是81.6d,Ng=8.16。建筑高度在100m以上,结合建筑防雷设计现行规范及要求,截收同等雷击次数等效面积计算列式是:Ae=[LW+2H(L+W)+πH2]×10-6,H代表建筑高度、W代表建筑宽度、L代表建筑长度。计算截收同等累积次数等效面积Ae=0.0873675k㎡,该建筑预计雷击年次数N=0.71,该建筑属于防雷二类建筑物[2]。
        2)在防侧击雷层面
        高层建筑,时有侧击雷发生,尤其是表面角、边缘和点等易受雷击位置。金属幕墙防侧击雷,其主要是把金属幕墙与均压环、金属框架、引下线钢筋所连接预埋件予以连通来实现。依照建筑物防雷设计规范规范及要求,高于60m高层建筑,其上部占高度20%并超过60m的部位应采取防侧击雷措施,建筑物结构圈梁钢筋需至少每间隔三层连成一个闭合回路,并与防雷引下线连接。依照着玻璃幕墙项目工程的质检标准,幕墙金属材质框架和防雷装置所在水平的连接点应在防雷的引下线18m间距范围内,其垂直间距应维持均压环间距范围。
        3)在防直击雷层面
        若幕墙地处女儿墙体外侧部位,亦或者是覆盖着女儿墙,则其屋面周边位置极易遭到雷击。高层建筑物的幕墙顶部设接闪装置,亦或者是借助幕墙金属的封修板作为接闪材料,需要把该建筑物所有防雷装置密切连接起来,并连接成一个整体;做好引下线与接地装置连接,接地装置应利用主体建筑基础作为防雷接地体,如此一来,防直击雷完整系统便可形成。
        4)在放闪电的感应层面
        雷击引起的雷电感应是一种干扰源,会影响网络系统和电子设备的实际运行,采取屏蔽措施,减少其损害,可以借助幕墙金属式框架构成金属材质多面体网格,屏蔽雷电所致闪电感应。金属框架和接地装置妥善连接,泄放静电电荷。
        5)在附属设备层面
        金属幕墙上面安置景观等相关装置,其金属外壳需和幕墙的金属框实现等电位有效连接,入户的配电箱与接线箱位置均需安装好适配的电涌保护装置。



        2.2 施工方法
        铝合金材质龙骨截面最小是50m㎡,2.5mm厚度,铝合金板厚度最小是0.65mm;设幕墙拐角和突出位置为遭雷击最高概率位置,施工作业期间需注意其接闪装置保护范围,如有需要则需增设相应接闪短针,起到保护作用;以幕墙顶部为主金属的封修板作为接闪装置情况下,封修板和钢构架需做好电气连接处理,如有需要还可借助铜带予以跨接处理,幕墙顶部位置框架和建筑主体防雷的引下线需连接好;为避免侧雷击产生,其上部占高度20%并超过60m的部位即本项目108m,幕墙的金属框架需和建筑引下线或均压环妥善连接好,水平连接点间距应小于18m,垂直间距需把控至均压环间距范围;幕墙预埋件和接地装置、均压环等均借助卡夹器或圆钢Ф10mm跨焊予以妥善连接,促使电气通路形成[3];幕墙所在上下龙骨和横梁之间,均借助铜编织带予以连通处理,铜编织带为25mm2截面;铝板幕墙实际选材期间,建议选定单层铝板,严禁选定铝塑的复合板,这主要是因复合板的中间夹着聚乙烯的塑料,其无法导电,复合板的幕墙电气会有连接断接现象产生,对雷电无法起到预防作用,对于建筑幕墙危害极大。
        三.检测要点
        3.1 制定检测方案
        根据建筑物防雷装置检测技术规范要求,建筑物防雷装置施工过程中的检测,应对其结构、布置、形状、材料规格、尺寸、连接方法和电气性能进行分阶段检测。竣工检测应按设计文件要求进行检测。检测项目包括:防雷分类、接闪器、引下线接地装置、防雷区划分、雷击电磁脉冲屏蔽、等电位连接,共8大项。高层建筑中幕墙防雷竣工检测前,相关检测人员应对检测项目的防雷装置设计图纸、施工使用材料及隐蔽工程施工质量进行相应的了解,并制定出与项目相适应、具有实用性的检测方案,做好方案后应与项目施工负责人员、建筑单位负责人、监管部门人员做好沟通与交流,确保检测方案准确性、有效性。
        3.2检测前准备相关细节
        根据检测方案准备好在检定有效期内的仪器设备,包括接地电阻测试仪、过渡电阻测试验仪等。进入现场进行检测时,检测人员必须做好人身安全措施,遵从先检测外部防雷装置再到内部防雷装置的检测原则,按照检测方案逐项进行检测,同时做好检测数据的记录。
        3.3检测具体内容
        1)基础接地体检测
        高层建筑物通常都会利用其基础钢筋作为接地装置,图纸设计要求接地电阻一般不小于1.0欧姆。高层建筑幕墙防雷在检测中应先对建筑基础的钢筋材料规格、焊接工艺、幕墙接地点数量及间距等内容实施检测,确保幕墙接地与高层接地装置相连接成一个整体,并满足建筑设计要求。
        2)引下线检测
        高层建筑物通常都会利用其柱内钢筋作为引下线,二类防雷建筑物引下线平均间距不应大于18米,幕墙框架和建筑主体防雷引下线之间应连成电气通路。例如,采用铜锌合金焊、熔焊、螺钉或螺栓连接,可以用过渡电阻测试仪测试主体防雷引下线与幕墙框架的过渡电阻,过渡电阻应小于0.2欧姆。
        3)接闪器检测
        接闪器一般安装在建筑物屋脊、屋角、屋檐等易受雷击的位置,在对接闪器进行检测时,应对其材料规格、敷设方式、连接工艺、接闪弯角、支持卡间距和高度、支持卡垂直拉力、防腐措施进行检测并计算接闪器保护范围。高层建筑金属幕墙可以作为建筑物接闪器使用,检测铝合金板厚度是否大于0.65mm,检测幕墙所在上下龙骨和横梁之间连接情况,幕墙是否和屋面防雷装置连接成整体,测试它们之间的过渡电阻,过渡电阻应小于0.2欧姆。
        4)防侧击雷装置检测
        高于60m高层建筑,其上部占高度20%并超过60m的部位应采取防侧击雷措施,检测金属幕墙与均压环连接情况,测试它们之间的过渡电阻,过渡电阻应小于0.2欧姆。
        5)内部防雷装置检测
        高层建筑一般其内部系统包括强电、弱电两大系统,内部防雷装置进行检测时,注意检查低压电源入户处是否安装有一级试验电涌保护器,采用过渡电阻测试仪测试配电系统与接地装置间过渡电阻,检测和检查电气坚井内线路敷设情况,总等电位连接及各局部等电位连接状况,共用接地装置状况,电梯控制系统、消防系统、给排水设备系统、监控控制系统等电位接地情况,通过以上检测,确定各项过渡电阻满足规范要求,保证建筑物整体的使用安全。
        结语
        从总体上来说,高层建筑项目幕墙部分防雷接地的设计施工有效方法和检测要点属于极具复杂性的过程,需设计施工和检测专家们做好此方案经营累积,做好沟通交流,把握设计施工和检测实施要点,以为高层建筑整个幕墙项目建设质量提供基础保障。
        参考文献:
        [1]李俊,范宪鹏.高层建筑幕墙设计控制要点探讨[J].视界观,2020,20(003):119-120.
        [2]郝元元.建筑幕墙设计常见问题分析与要点控制探究[J].建筑·建材·装饰,2019,14(011):205-206.
        [3]杜永顺.建筑幕墙设计常见问题分析与要点控制探究[J].中国室内装饰装修天地,2019,10(006):145-146.

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