浅谈建筑幕墙的防火防雷设计

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摘要：通过对建筑幕墙火灾和雷击危害的剖析，阐明了幕墙建筑物防火防雷的重要性。结合一些相关法律、法规、规范及经验，从专业角度提出建筑幕墙防火防雷在设计方面的技术处理要点。

关键词：建筑幕墙；防火；防雷；安全

Abstract: Through the analysis of the building curtain wall fire and lightning hazard, and illustrates the importance of curtain wall of building fire protection. Combined with some relevant laws, regulations, rules and experience, technical processing points from a professional point of view put forward in the design of curtain wall of building fire protection.

Key words: building curtain wall; fire protection; lightning protection; safety

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

建筑幕墙是近代科学发展的产物，它是由金属构架与板材组成，不承担主体结构荷载与作用的建筑护结构。建筑幕墙根据面材的材料可以分为玻璃幕墙、金属幕墙和石材幕墙。现在还有发展得较快新型的气循幕墙、智能幕墙与光电幕墙等等。建筑幕墙是现代建筑派的主要表现特征，在新世纪的现代化城市建筑中具有不可替代的艺术地位。

建筑幕墙一般应用在人群密集的、大型的公共建筑，重要的高层、超高层建筑物的外墙上，其安全性是尤为重要的。在人群密集的公共场所，预防火灾发生便是重中之重。建筑幕墙的火灾危险性大，因为其面材玻璃、石材都是脆性材料，其抗火性差，温度达到250度时玻璃即会炸裂。一般幕墙的玻璃、石材、复合铝板均不耐火，当受热或遇火烧时易变形、破碎毁坏而造成幕墙大面积掉落，火焰就从幕墙破碎洞口的外侧卷进上层室内，造成火势迅速蔓延，酿成大火灾，危害人身和财产的安全，出现所谓的“引火风道”。所以幕墙的防火是一项非常重要的工作，建设主体各方都应该视之为重中之重。

一、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瓦斯延到另一个未着火的空间去，即具有较好的密封性但不具备较好的热绝缘性。

二、幕墙的防火设计

1. 建筑幕墙的设置、层数、长度、面积和防火分区、防火间距及建筑幕墙的防火节点的耐火极限要求等应符合《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》。

2.建筑幕墙作为护，构件要求密封性好，尤其是玻璃幕墙其开启部分面积要求不宜大于幕墙面面积的15%，且开启部分宜采用上悬结构，开启角度不宜大于45度。所以，以建筑幕墙为护结构的建筑物基本上是属于封闭性建筑物，防火设计应遵循预防为主、防消结合的工作方针，采取可靠的防火措施立足自防自救，幕墙防火措施要与建筑主体的消防系统结合考虑。防火封堵是目前建筑设计中应用比较广泛的防火、隔烟方法。它是通过在缝隙部分填充不燃活难燃材料或由此形成的系统，以达到防止火焰和高温烟气在建筑物内部扩散的目的。

3.设计幕墙分格时要力求杆件与柱、梁、墙、楼板位置一致，避免交叉。一般地，幕墙竖框与柱要重合，幕墙横梁与建筑物楼板或主框梁、防火墙裙要吻合，避免一玻璃跨越两个防火分区，这样幕墙的主杆件才可以与建筑物主体可靠连接，防火区才得以封闭。

4.幕墙防火封堵构造系统的填充料及其保护性面层材料，应采用耐火极限符合设计要求的不燃烧或难燃烧材料。

5.窗间墙、窗槛墙的填充材料应采用不燃烧材料。当其外墙面采用耐火极限不低于1.0小时的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。

6.无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1.0 小时，高度不低于0.8m的不燃烧实体裙墙或防火玻璃裙墙。计算试题裙墙高度时，可以计入钢筋混凝土楼板厚度或边梁的高度。

7.幕墙与各层楼板、隔墙外沿间的缝隙，当采用岩棉或矿棉时，其厚度不应小于100mm，并应填充密实；楼层间水平防烟带的岩棉或矿棉宜采用厚度不小于1.5mm的镀锌钢板承托；承托主题结构、幕墙结构及承托之间的缝隙宜填充防火岩棉，其耐火极限应符合设计要求。幕墙用防火玻璃主要包括单片防火玻璃，以及由单片防火玻璃加工的中空玻璃、夹层玻璃。

三、幕墙防火节点举例

注意事项：

a、转接件尽量封在两道防火层内侧。

b、防火封修尽量在横框部位。

四、雷电对玻璃幕墙高层建筑的危害

雷电是天空云层中一种自然的放电现象，雷电流是一种强度极大，作用时间极短的瞬变过程。雷电击中建筑物时，通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流在瞬间释放出的巨大能量，会把被击中金属熔化，使物体水份受热膨胀，产生强大的机械力，使建筑物遭到破坏，甚至雷电的高温引起建筑物燃烧构成火灾和引起触电，给人们生命和财产造成严重的损失。

五、幕墙防雷设计

1.高层建筑物必然是钢筋混凝土结构（钢结构）的建筑物，应该充分利用其金属物做防雷装置的一部分，将其金属物尽可能连成一个整体。《建筑物防雷设计规范》对第二三类防雷建筑物没有要求要专设均压环，因为高层建筑物均为钢筋混凝土和钢构架建筑物，而且钢筋混凝土为现浇，钢筋已通过绑扎流通，整个建筑物已处于均压中。幕墙防侧雷是通过将幕墙立柱于每层与圈梁或柱子的钢筋连接的预埋件连通即可。这就要求在主体结构施工时，埋入的每个埋件的直锚筋应和圈梁或楼板中的钢筋用绑扎法连接或焊接。如果采用后设锚板（例如使用膨胀螺栓）时，应将每块锚板与主体结构的钢筋连接（可以每块与伸出的钢筋连接，也可以先将每块锚板串联起来，再相隔一定的距离12-18m与主体结构钢筋连接）。总之，预埋件与主体结构之间必须连接成电气通路。通常，玻璃幕墙的铝合金立柱，在不大于10m 范围内宜有一根立柱采用柔性导线上、下连通，铜质导线的截面积不宜小于，铝制的导线截面积不宜小于。

2.在主体建筑有水平均压环的楼层，对应导电通路立柱的预埋件或固定件应采用圆钢或扁钢与水平均压环焊接连通，形成防雷通路，焊缝和连接线应涂防锈漆。扁钢截面积不宜小于5mm×40mm，圆钢直径不宜小于12mm。

3.幕墙自身横竖框与连接件、紧固件之间也应形成连通的回路。相邻板块之间用导线连接，并与建筑物主体结构的防雷体系有可靠的连接。特别需要注意的是导线应在材料表面的保护膜除掉部位进行连接。幕墙自身的防雷网不宜大于。

4.铝板幕墙在选材上注意宜选用单层铝板而不要选用铝塑复合板，因为复合板中间夹有的聚己烯塑料是不能导电而致使复合板幕墙无法接地，无法预防雷电对建筑物幕墙的危害，且用该料做成的幕墙不耐用。单层铝板不仅几十年不变形、寿命长，更重要的是其导电性能好，易和幕墙一起接地预防雷击。

5.幕墙顶的防雷可用避雷带或避雷针，由建筑物防雷系统统一考虑。建筑幕墙位于女儿墙外侧时可沿屋顶周边设避雷带，其安装位置略为突出女儿墙顶部；也可用屋顶其他明设金属物作为接闪器；也有直接利用建筑幕墙与女儿墙之间的封顶金属板作接闪器，这时要求金属板厚度大于0.5mm，板与板之间的搭接长度大于100mm，金属板无绝缘覆盖层，金属板与女儿墙内的钢筋连接成电器通路。在女儿墙部位幕墙构架与避雷带装置的连接节点应明露。

六、幕墙防雷节点举例

注意：图中S形金属连接片是为了连通上下两个单元板块而设置的。

七、结束语

随着《建设工程质量管理条例》和《建设工程标准强制性条文》的颁布实施，我国的建设活动走向了规范化和法规化道路，迈进了法制化管理轨道，不仅明确了建设主体各方的质量责任、义务及刑法法律责任，而且还确立了凡涉及人民生命财产、人身健康、环境质量和其他公众利益的为必须严格执行的强制性标准条文，为参与建设活动各方执行标准规范质量行为保证工程质量和建筑物的安全性及使用功能提供了法律和技术依据。建设主体各方要明确自己的职责，按建设程序办事，严格按规范设计和施工。