建筑幕墙的防火防雷设计与施工

张昭智 刘立军

摘要：作为近代科学产物的幕墙，在具体建筑之中有着十分重要的作用，通过具体的应用可以发现，建筑幕墙比较容易遭到火灾以及雷击。本文主要论述了建筑幕墙的防火以及防雷设计。

关键词：建筑幕墙；防火；防雷

中图分类号：TU198 文献标识码： A

引言

建筑幕墙主要是通过金属构架以及面材构成，不承担主体结构荷载的建筑外围护结构。技术发展较成熟的建筑幕墙种类有玻璃幕墙、金属幕墙以及石材幕墙。现在发展得比较快的建筑幕墙种类有强调大空间通透性的点驳式幕墙以及新型的双层气循环幕墙、智能幕墙与光电幕墙。建筑幕墙是现代建筑外立面的主要表现方式，在新世纪的现代化城市建筑中具有重要的艺术地位。

1、幕墙的基本含义

幕墙是一种由面板与相应承力结构组成的能够承受一定变形并且直接悬挂在建筑主体结构上，这种建筑结构不但能够承担一定的外围荷载，而且具有着良好的防护作用与美观作用。就目前的建筑工程施工项目而言，幕墙不但有熟的技术体系，而且施工方法和工艺也较为完善。通过多年的工程建设经验分析总结，目前幕墙结构按照其面材施工材料可以分为玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙和清水混凝土幕墙等等。但随着近年来建筑工程项目的不断增加，新型的气循幕墙、智能幕墙和光电幕墙也较为常见，成为幕墙工程的主要结构形式之一。在当前的建筑工程领域中，幕墙是现代建筑派系特征的主要体现者，在整个工程项目中具有不可替代的艺术地位和艺术特色。在当前社会发展中，建筑幕墙结构主要应用于人群较为密集的商业和大型的公共建筑物外墙上。正因为其位于建筑结构最为外围，因此其在应用的过程中存在着极大的火灾与雷击隐患。这主要是由于幕墙结构多数由玻璃、石材等组成，而这些材料本身是一种脆性材料，抗火和抗雷击的能力较差，当发生高温时极容易引起炸裂和破碎现象。同时，在建筑物发生火灾时，这些材料极容易受到高温作用而变形，进而出现下滑，使得火焰从这些材料缺口涌入室内，造成房间内部出现浓烟。因此，需要在工程项目中对这一问题进行谨慎处理。就近几十年的幕墙历史中，由于这些原因带来惨痛教训不胜枚举。此外，室内发生大火和雷击故障更是容易引起材料软化，进而造成材料大块大块的从天而降，威胁行人和居民的生命安全。可见在目前的工程项目中，幕墙防火是一项非常重要的工作任务，因此在施工的过程中参与建设的各方都不应掉以轻心。

2、建筑幕墙的防火设计及施工要点

2.1、幕墙的防火基理

当构件受到火的攻击时，应在规定的时间内保持其原有的力学强度指标，并且不产生失稳的现象。同时在规定的时间内不使着火那一空间的火焰和热量扩散到另一个未着火的空间去，即具有较好的密封性且具备较好的热绝缘性。

2.2建筑幕墙的防火设计

在对建筑幕墙进行防火设计时需要注意以下几点：第一，建筑幕墙的窗间、窗槛部位需要采用不燃烧材料，如果外墙的不燃烧体耐火极限超过1h，则墙内可以填充难燃烧材料。第二，对于没有窗间和窗槛部位的幕墙，楼板外沿需要使用耐火极限高于1h的材料，也可以在幕墙内部设置定距离喷水水龙头。第三，要使用不燃烧材料进行幕墙与楼板之间空隙的填充，使楼板和隔墙之间能够形成防火带。第四，防火层的厚度取决于防火材料的耐火极限，一般需要采用厚度不小于1.5mm的耐热钢板，而不能采用铝板。

2.3、建筑幕墙的防火施工

建筑幕墙的防火施工直接影响到幕墙的防火效果，进行施工的单位需要具备相应的技术水平，并且要为防火施工负责。在施工时需要按照设计的文件和图纸进行施工，全程不能对设计擅自进行修改。

在进行防火材料的安装时要确保其安装牢固，不能有松动、脱落等问题出现。材料在安装时拼缝不能有缝隙，要保证材料直接的衔接能够严密牢固。防火棉需要保证其厚度高于100mm，铺设需要均匀，不能出现凹凸，也不能和玻璃有直接接触。防火材料要保证和幕墙玻璃保持距离，靠近玻璃面的防火材料需要用装修材料进行覆盖处理。要采用厚度1.5mm的镀锌钢板进行防火棉的搁置，如果防火层应用于金属和石材幕墙，则需要使用厚度＞1.5mm的耐热钢板，并且钢板在使用之前要先进行防腐处理。施工所需的镀锌钢衬板和铝合金型材之间要保持一定距离，钢衬板安装完毕以后要将其完全密封。如果幕墙的周围和建筑主体结构之间存在缝隙，一般使用防火保温材料进行填充，此种情况下绝对不能使用干硬性材料。填充完毕以后要将内外表面进行密封，确保其接缝没有任何空隙，如果有漏气则会对幕墙的防火性能造成影响。在进行建筑幕墙防火处理时要尽量控制双面胶、泡沫密封胶、复合铝板等材料的使用，如果需要大量使用，则需要做好相应的防火准备，也可以对此类材料进行特殊处理。在选择铝板时，可以使用单层铝板，其易燃性较低。幕墙防火问题成为幕墙施工的重点，从而央视大火到上海“11.15”大火可以发现，其成因都是外墙保温材料不合格。因此，材料的合理选用直接影响了建筑幕墙的防火性能。

3、幕墙的防雷

在目前的建筑工程项目中，防雷幕墙设计与施工是提高建筑整体防雷的主要手段，也是目前工程项目中应用最多的施工方案之一。由于雷击现象的产生不但造成严重的侧击破坏，甚至是招来火灾，因此就必须进行严格的处理。

3.1、幕墙防雷设计原则

幕墙的防雷设计原则是:首先把幕墙自身的横、竖龙骨通过导体连接在一起，根据该建筑物的防雷等级要求的网格尺寸将幕墙自身制成为一套防雷体系，再将幕墙与建筑自身的防雷装置进行可靠连接，使其两部分成为一个整体，形成一个完整的防雷系统，把雷电袭击幕墙时的巨大电流，迅速地输送到大地，共同起到保护幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。

3.2、主要方法有：

3.2.1、墙的防雷设施应当具备充足的防雷门与防火雷幕墙结构体系。在安装的过程中对于门窗等部位的防雷装置进行分析与总计，并利用幕墙门窗型材的金属导电特性，进而确定出一个经济、安全、可靠的防雷设计方案。

3.2.2、一般情况下，建筑物的每隔三层都需要设置一个环间，其中距离不能够大于 12m，通常情况下，这种焊接的环节还需要进行连接，并对所牵涉到的引线和相关金属结构以及设备进行连接。

3.2.3、防侧雷的办法

高层建筑幕墙顶部的防雷网，只能起到吸收顶部雷电的作用，不能防止电流的侧面横向发展绕击作用，因此在建筑幕墙超过30m以上的部分，根据建筑的层间高度每隔2~3层宜用10mm圆钢设置一圈避雷网，将其与建筑的均压环或预留的避雷引出线进行可靠连接。避雷网的间距宜控制在10m左右。

防侧雷的一般做法是:对一类防雷幕墙，每隔3m或4m以内的幕墙立柱与避雷网相连;对二类防雷幕墙，每隔10m或11m以内的幕墙立柱与均压环相连。立柱与立柱间的连通材料建议采用铜制编织线，俗称铜辫线。为增加连接钢板的导电性，同时也为延长其抗腐蚀的能力，将与立柱(铝合金)接触部分的保护膜去掉，钢板的接触面浸上锡，目的是使其具有良好的导电性;引出的部分即与避雷网格连接的部分采用热浸镀锌处理，提高防腐能力。再有，在连接钢板与立柱的接触处垫上与接触面相同规格的3mm素铝板，目的是如产生双金属腐蚀其首先腐蚀素铝板，对立柱(铝合金)起到一定的保护作用，并在周圈涂适量密封胶以提高耐久性。

4、结语

总之，建筑幕墙的防火、防雷施工是确保它的使用效果和安全较为重要的措施，在施工之前应该进行科学的规划以及设计，设计单位应该要具备专业设计资格。在进行施工之中，应该保证施工單位有合格的技术水平才可以进行操作。施工之时要严格按照设计要求以及设计图纸进行操作，将每一个细节都必须做到位，保证建筑幕墙做好严密的防火以及防雷工作，给日常的使用排除安全隐患。

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