幕墙防雷设计ppt课件.ppt
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1、幕墙防雷设计-建筑物防雷设计规范GB50057-2010介绍,一、雷电形成二、现行防雷设计规范三、雷害分类四、防雷方案五、防雷原理六、幕墙防雷设计,目 录,一、雷电形成,大气的冷热变化流动 雷云 雷云带电荷 感应相反电荷 电场 空气层电离击穿 雷云放电,二、现行防雷设计规范,建筑物防雷设计规范GB50057-2010自2011年10月1日起实施。GB50057-94(2000年版)同时作废。(1)新规范修订的主要内容:1)增加了术语一章。2)变更了防接触电压和防跨步电压的措施。3)补充了外部防雷装置采用不同金属物的要求。4)修改了防侧击的规定。5)详细规定了电气系统和电子系统选用电涌保护器的要
2、求。6)简化了雷击大地的年平均密度计算公式,并相应调整了预计雷击次数判定建筑物的防雷分类的数值。7)部分条款作了更具体的要求。8)第3.0.2、3.0.3、3.0.4、4.1.1、4.1.2、4.2.1(2、3)、4.2.3(1、2)、4.2.4(8)、4.3.3、4.3.5(6)、4.3.8(4、5)、4.4.3、4.5.8、6.1.2条(款)为强制性条文,必须严格执行。,现行防雷设计规范(续),(2)按照现行规范设计的防雷装置的防雷安全度不是100%。将需要防雷的建筑物的年损坏风险(概率)R值减到小于或等于可接受的最大损坏风险(概率)RT值,即RRT,RT=10-5/a。,现行防雷设计规范
3、(续),规范将建筑物按防雷分为4类:第一类防雷建筑物第二类防雷建筑物第三类防雷建筑物不需考虑防雷的建筑物幕墙涉及的防雷建筑物是后三类。,三、雷害分类,1.直击雷-闪击直接击于建(构)筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上,产生电效应、热效应和机械力者(2.0.13)。包括顶击和侧击.2.闪电感应雷闪电放电时,在落雷附近的导体上产生闪电静电感应和闪电电磁感应,它可使金属部件之间产生火花放电。(2.0.16)闪电静电感应-由于雷云的作用,使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷,雷云主放电时,先导通道中的电荷迅速中和,在导体上的感应电荷得到释放,如没有就近泄入地中就会产生很高的电位(万伏以上)。(2.
4、0.14)闪电电磁感应-由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场,使附近导体上感应出很高的电动势。(2.0.15)3.闪电电涌侵入当架空线或金属管道遭受直击雷或产生感应雷而产生高电位,便会沿着电源线、信号线、天线馈线的耦合、金属管道(如上下水管、煤气管)、电缆金属外皮等侵入建筑物内,称为闪电电涌(雷电波)侵入,会对电气设备造成危害或使建筑物内的金属设备放电,引起破坏作用。,雷害分类(续),4.雷击电磁脉冲雷击电磁脉冲-雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应,包含闪电电涌和辐射电磁场。-对电气和电子系统中的集成电路和微电子器件有害。它们耐受雷击电磁脉冲的能力极低。5.雷电反击(闪络或
5、旁侧闪络)-1)在泄流通道上产生非常高的暂态的对地电压;2)对周围金属物体的巨大的电位差而发生放电。6.人生伤害-跨步电压、接触电压。,雷害分类(续),当跨步电压达到4050V时,将使人有触电危险,规范对防雷的规定,四、防雷方案,外部防雷-防直击雷,不包括防止外部防雷装置受到直接雷击时向其他物体的反击;内部防雷-防闪电感应、防闪电电涌侵入、防反击、防生命危险;防雷击电磁脉冲-防雷电流引发的电磁效应,包含经导体传导的闪电电涌和防辐射脉冲电磁场效应。用以对建筑物内系统包括线路和设备的保护。,五、防雷原理,1.接闪。即拦截。就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道,而只能按照人们事
6、先设计的防雷系统规定的通道,将雷电能量泄放到大地中去。2.均压-即等电位,将分开的诸金属物体直接用连接体或经电涌保护器连接到防雷装置上以减小雷电流引发的电位差。(2.0.19)构件间等电位、对地等电位。 连接体导线-均压环、其他导线;电涌保护器-避雷器、其他保护器3.屏蔽-利用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来,使雷电电磁脉冲波入侵的通道全部截断-所有的屏蔽套、壳等均需要接地。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。4.接地-将等电位连接网络和接地装置连在一起,使与地等电位,避免发生反击。(2.0.23)5.分流-增加雷电流的泄流通道,降低泄流通道上的电压降.避免
7、流过被保护物-接入避雷器,增加引下线、增加接地极。6.躲避-躲开多雷区或易遭雷击点;当雷电发生时关闭设备、掉电源插头。7.隔离-即防止接近。如绝缘层、遮栏、护罩、护盖、箱匣等把带电体同外界隔绝开来。8.综合防治。,六、幕墙防雷设计 -防雷内容,1.屋面及周边防顶击雷-外部防雷装置-接闪器、引下线、接地装置;2.墙面顶段防侧击雷-外部防雷装置;3.其余墙面及地下室做等电位连接、屏蔽导体、设间隔距离-内部防雷装置-用于减小雷电流在所需防护空间内产生的电磁效应的防雷装置,由屏蔽导体、等电位连接件和电涌保护器、间隔距离等组成。部分建筑尚应考虑防闪电感应和雷击电磁脉冲。,幕墙防雷设计,1)防直击,幕墙防
8、雷设计1)屋顶防直击雷-接闪器,接闪器-由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成(2.0.8)。4.3.1、 4.4.1 第二(三)类防雷建筑物外部防雷措施,宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。还可用屋顶建筑构件内的钢筋网做接闪器。实际工程接闪线少用。天面上设有小屋时,所安装的铝合金门窗是容易受到雷击的部位,门窗框必须与主体结构防雷体系连接成电气通路。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-接闪网,4.3.1、 4.4.1 接闪网、接闪带应按本规范附录B的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并与周边
9、引下线均匀连接(二类不大于18m、三类不大于25m)。并应在整个屋面组成不大于:二类10m10m或12m8m、三类20m20m或24m16m的网格;接闪网-明网、 暗网结构钢筋网(详后),幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-接闪带,4.3.1、 4.4.1当建筑物高度超过45m(三类60m)时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。其安装位置宜略为突出屋顶外沿。如果把接闪带改为接闪网,则保护效果更有提高,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-接闪杆、接闪线,5.2.2 接闪杆采用热镀锌圆钢或钢管制成时,其直径应符合下列规
10、定: 1 杆长1m以下时,圆钢不应小于12mm,钢管不应小于20mm。 2 杆长1m2m时,圆钢不应小于16mm,钢管不应小于25mm。 3 独立烟囪顶上的杆,圆钢不应小于20mm,钢管不应小于40mm。5.2.3 接闪杆的接闪端宜做成半球状,其最小弯曲半径宜为4.8mm,最大宜为12.7mm。5.2.5架空接闪线和接闪网宜采用截面不小于50mm2热镀锌钢绞线或铜绞线。5.2.6 明敷接闪导体固定支架的间距小宜大于表5.2.6的规定。固定支架的高度不宜小于150mm。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-金属屋面作接闪器,5.2.7 除第一类防雷建筑物外,金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器,并应
11、符合下列规定: (考虑是否被击穿)1 板间的连接应是持久的电气贯通,可采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接。2 金属板下面无易燃物品时,铅板的厚度不应小于2mm,不锈钢、热镀锌钢、钛和铜板的厚度不应小于0.5mm,铝板的厚度不应小于0.65mm(原规定0.5),锌板的厚度不应小于0.7mm。3 金属板下面有易燃物品时,不锈钢、热镀锌钢、钛板的厚度不应小于4mm,铜板的厚度不应小于5mm,铝板的厚度不应小于7mm。4 金属板应无绝缘被覆层。注:薄的油漆保护层或1mm厚沥青层或0.5mm厚聚氯乙烯层均不应属于绝缘被覆层。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-屋顶构件做接闪器,5.2.8
12、第一类防雷建筑物和本规范第4.3.2条第1款的规定外,屋顶上永久性金属物宜作为接闪器,但其各部件之间应连成电气贯通,并应符合下列规定:1 旗杆、拦杆、装饰物、女儿墙上的盖板等明设金属物,其截面应符合本规范表5.2.1条的规定,其壁厚(考虑是否被击穿)应符合本规范第5.2.7条的规定。玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003规定:“兼有防雷功能的幕墙压顶板宜采用厚度不小于3mm的铝合金板制造,压顶板截面不宜小于70mm2(幕墙高度不小于150m时)或50mm2(幕墙高度小于150m时)。幕墙压顶板体系与主体结构屋顶的防雷系统应有效的连通。”,图 女儿墙上的盖板做接闪器,幕墙防雷设计1)屋顶防直
13、击雷-屋顶构件做接闪器(续),2 输送和储存物体的钢管和钢罐的壁厚不应小于2.5mm;当钢管、钢罐一旦被雷击穿,其内的介质对周环境造成危险时,其壁厚不应小于4mm。3 利用屋顶建筑构件内钢筋作接闪器应符合本规范第4.3.5条和第4.4.5条的规定。(详下页)4.3.5-1、4.4.5 -1 本规范第3.0.3条第24款、笫9款、第10款的建筑物,当其女儿墙以内的屋顶钢筋网以上的防水和混凝土层允许不保护时,宜利用屋顶钢筋网作为接闪器;本规范第3.0.3条第24款、第9款、笫10款的建筑物为多层建筑,且周围很少有人停留时,宜利用女儿墙压顶板内或檐口内的钢筋作为接闪器。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷
14、-结构钢筋做接闪器,附: 3.0.3 :2 国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物。注:飞机场不含停放飞机的露天场所和跑道。3 国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。4 国家特级和甲级大型体育馆;9 预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其它重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。10 预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。而以下不在此列:1 国家重点文物保护的建筑物。5 制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物,且电
15、火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。6 具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。7 具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。8 有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-接闪器材料选用,5.2.1 接闪器的材料、结构和最小截面应符合表5.2.1的规定。,5.2.1 接闪器的材料、结构和最小截面应符合表5.2.1的规定。,5.2.1 接闪器的材料、结构和最小截面应符合表5.2.1的规定。,5.2.1 接闪器、引下线的材料、结构和最小截面应符合表5.2.1的规定。 表5.2.1,注:1.如使用不锈钢材料,详本规范5.2
16、.9 除利用混凝土构件钢筋或在混凝土内专设钢材作接闪器外,钢质接闪器应热镀锌。在腐蚀性较强的场所,尚应采取加大截面或其他防腐措施。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-接闪器材料选用(续),镀锌层宜光滑连贯,无焊剂斑点,镀锌层圆钢至少22.7g/m2、扁钢至少32.4g/m2;仅应用于接闪杆,当应用于机械应力没达到临界值之处,可采用直径10mm,最长1m的接闪杆,并增加固定;仅应用于入地之处;不锈钢中,铬的含量等于或大于16%,镍的含量等于或大于8%,碳的含量等于或小于0.08%;对埋于混凝土中以及与可燃材料直接接触的不锈钢,其最小尺寸宜增大至直径10mm的78mm2(单根圆钢)和最小厚度3mm的7
17、5mm2(单根扁钢);在机械强度没有重要要求之处,50mm2(直径8mm)可减为28mm2(直径6 mm),并应减小固定支架间的间距;当温升和机械受力是重点考虑之处,50mm2加大至75mm2;避免在单位能暈10MJ/下熔化的最小截而是铜为16 mm2、铝为25mm2、钢为50mm2、不锈钢为50mm2;截面积允许误为-3%。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-专设引下线,引下线-用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。 2.0.9 4.3.3 、4.4.3 专设引下线不应少于2根,并应沿建筑物四周和内庭四周均匀对称布置,其间距沿周长计算不宜大于18m(三类25m)。当建筑物的跨度较大,无法在跨
18、中设引下线时,应在跨距两端设引下线并减小其他引下线间距,专设引下线的平均间距不应大于18m(三类25m)。从法拉第笼的原理看,网格尺寸和引下线间距越小,对闪电感应的屏蔽越好,可降低屏蔽空间内的磁场强度和减小引下线的分流系数。雷电流通过引下线入地,当引下线数量较多且间距较小时,雷电流(较小且)在局部区域分布也较均匀,引下线上的电压降减小,反击危险也相应减小。5.3.1 引下线的材料、结构和最小截面应按本规范表5.2.1的规定取值。5.3.2 明敷引下线固定支架的间距不宜大于本规范5.2.6的规定。5.3.3 引下线宜釆用热镀锌圆钢或扁钢,宜优先采用圆钢。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-专设引下线
19、(续),5.3.4 专设引下线应沿建筑物外墙外表面明敷,并应经最短路径接地(为减小引下线的电感量);建筑外观要求较高时可暗敷,但其(考虑维修困难要加大)圆钢直径不应小于10mm,扁钢截面不应小于80mm2。5.3.6 采用多根专设引下线时,应在各引下线上距地面0.3m1.8m处装设断接卡。 当利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地体时,可不设断接卡,但利用钢筋作引下线时,应在室内外的适当地点设若干连接板。当仅利用钢筋作引下线并采用埋于土壤中的人工接地体时,应在每根引下线上距地面不低于0.3m处设接地体连接板。采用埋于土壤中的人工接地体时应设断接卡,其上端应与连接板或钢柱焊接。连
20、接板处宜有明显标志。5.3.7 在易受机械损伤之处,地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地线,应采用暗敷或采用镀锌角钢、改性塑料管或橡胶管等加以保护。,幕墙防雷设计1)屋顶防直击雷-自然引下线,4.3.5-1、4.4.5 -1 建筑物宜利用钢筋混凝土屋顶、梁、柱、剪力墙基础内的钢筋作为引下线和接地装置。 构件之间必须连接成电气通路。即预埋连接板(线)与上述钢筋的连接应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接;后锚固顶端和底端的每块锚板用8钢筋连接后,再与主体结钩中的钢筋均匀连接(一类不大于12m、二类不大于18m、三类不大于25m);幕墙立柱应与主体结构圈梁或柱子钢筋连接的预埋件可靠连接。5.3.5
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