铝板幕墙的防雷

作者:磨石学校 | 来源:磨石学校 | 最后更新:2014-01-09  | 点击:
文章导读:

(一)雷电与建筑物的关系 雷电是天空云层中一种自然的放电现象,大气的对流和冷热变化形成了雷雨云,在气流的作用下,雷雨云下部的水滴带负电荷,上部冰晶带正电荷,由于雷云的负电感应,使附近地面及建筑积聚着正电荷...

 

  (一)雷电与建筑物的关系
  雷电是天空云层中一种自然的放电现象,大气的对流和冷热变化形成了雷雨云,在气流的作用下,雷雨云下部的水滴带负电荷,上部冰晶带正电荷,由于雷云的负电感应,使附近地面及建筑积聚着正电荷,如同电容器一样,使地面和雷云之间形成了强大的电场。随着对流的加强,电场强度增大到极限值时,超过了空气的击穿强度,于是空气电离产生云间放电并发出火花,这就是闪电。闪电主要有云际闪电和云地闪电两种,而云地闪电对人们关系较大。强大的电流把闪电通道内的空气加热到一万度以上,空气骤然膨胀,发出巨大的响声,这就是雷。
  雷击有规律吗?凡是空气中导电微粒较多的,地面有高耸物体,地面和地下的电阻率较小的地带都易落雷,因为雷电流总是选取最易导电的途径。地面上建筑物性质和形状对雷电的发展也有影响,由于建筑物改变了地面电场强度的分布,而建筑物本身的电场强度的分布也不是均匀的,由于在建筑的尖顶及边缘棱角处感应电荷最多,电场强度最大,附近气体离子增多,最易击穿导电,往往构成了雷电发展的条件,雷电下行先导就自然被吸引向这些地方,屋顶就会由尖端放电,导致迎面先导,与云下的先导会合,形成主放电通导,强大的雷电流就会指向房屋;建筑物本身构造及其附属构件能积聚蓄电荷的多少,对雷击影响很大,如金属屋顶、金属墙面、金属天沟、幕墙外露框、金属水箱、金属栏杆…具有良好导电性能,都是易遭受雷击的部位。
  雷电流是一种强度极大,作用时间极短的瞬变过程.闪电成灾分两种,一种是直击雷,另-种是间接雷,直击雷击中建筑物时,通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流的瞬时电流高达几万安培,在瞬间释放出巨大能量,会把被击中金属熔化,使物体水份汽化,产生强大的机械力,或者水被分解成氢气和氧气,产生爆炸,使砖墙击碎,木结构劈裂,建筑物遭到破坏,其震动力有时可以将人震死,再有雷电的高温引起建筑物燃烧,构成火灾和引起触电。间接雷击更常见,有时比直击雷危害大得多。雷雨云中的电荷使地面金属物感应出大量异号电荷。雷雨云放电后,感生的电荷如来不及立刻消失,它会产生几万伏的高电压,会对周围放电而出现感应雷的雷击现象.1989年8月12日发生震惊全国的黄岛油库特大雷击火灾,烧了四天四夜,大火的起因就是电磁感应造成的雷击,并非避雷针失效。
  (二)铝合金幕墙特别需要注意防雷
  高层或超高层建筑以及它的铝合金幕墙,使地表的电场分布发生了严重的畸变,其电场强度比一般建筑物大得多,容易构成雷电发展条件,加上离放电云层近,易遭受雷击,通常年雷击次数和当地年均雷暴日成正比,和建筑物高度的平方成正比。根据美国学者统计得出的经验公式,年平均雷击次数N可用下面公式算出:
  由公式可以看出,楼层愈高,受雷击的雷暴日愈大。同一高度幕墙,用金属材料比用非金属材料雷暴日大十倍。
  铝合金幕墙围护高层建筑物后,建筑物原防雷装置由于铝合金幕墙的屏蔽效应,不能直接起到接闪和防雷作用,闪电对建筑的雷击往往变成闪电对铝合金幕墙的雷击。对幕墙十分不利,这是因为建筑物结构材料所积蓄电荷量的多少,直接影响建筑物的接闪频率。铝合金幕墙的金属构件较多,能够积累大量电荷,成为雷击选择性的主要因素,更容易接闪,引雷入室,使大楼的笼式避雷网失去作用。
  铝合金幕墙的金属材质由于雷电的效应,也会产生静电感应作用,当天空雷云和大地形成电场时,幕墙的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷,当雷云瞬间放电后,云与大地的电场忽然消失,这时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散,将会产生高达万伏以上的对地电位,这就是静电感应电压,对人和设备产生危害。这对独立的裙房幕墙以及高层建筑的铝合金门窗,需要特别注意的。
  高层金属幕墙通常超过50m,超高层幕墙超过100m,如果强大的雷电流全程通过幕墙构件时,由于持续时间极短,只有几十微秒,则每米的电位差可达万伏以上,高达100m的幕墙,在通过雷电流时可达百万伏的电位差,将会和周围的金属体之间产生反击放电和电磁感应。
  雷电现象非常复杂、与自然界许多因素有关,如地形、地质、风向、气温、宇宙射线、大气污染、建筑物等等,随机性很大,地区差别也大,特别是铝合金幕墙大量用在建筑物上后。使得防雷设计更复杂了,这要引起我们重视。
  玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准《建筑防雷设计规范》GB50057的有关规定,玻璃幕墙应形成自身的防雷体系,并与主体结构的防雷体系可靠地连接。
  通常建筑物的防雷装置有三部分:接闪器(如避雷针、避雷网、避雷环等),引下线和接地装置,它们的作用就是把闪电吸引到自身,导入地下消散闪电的能量。在铝合金幕墙的防雷设计中,应充分利用建筑物的这些装置,根据国家有关规范的建筑幕墙的防雷装置,立柱横梁应和建筑物防雷网接通,把建筑幕墙获得的巨大电能量,通过建筑物的接地系统,迅速地输送到地下,使其两部分成为一个防雷整体,共同起到保护铝合金幕墙和建筑物免遭雷电破坏的
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