膜结构建筑也称张拉膜结构、索膜结构等, 是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式, 多百富策略白菜网于体育场馆、商场、展览中心、交通服务设施和公共服务场所, 公园休憩设施等。它打破了原有建筑风格和模式, 以独特曲面形状呈现出更具创造性的视觉特色。近几年兴建的鸟巢、水立方、世博轴等著名的膜结构建筑成为我国膜结构达到世界领先水平的证明。

膜结构建筑一般处于空旷场所, 建筑承重设施也基本上都是金属结构, 通常会承办大型活动, 为人员密集场所。因此, 从雷击的选择性和建筑的重要性上都应当对膜结构建筑防雷措施提高认识。但国内膜结构设计的权威标准《膜结构技术规程》 (CEES158:2004) 仅表述在防雷设计施工时要依据《建筑物防雷设计规范》设计防雷措施。由于膜结构的特殊性, 在实际施工时需要深入考虑防雷措施在设计施工中的百富策略白菜网问题。本文结合防雷理论与膜结构建筑特点, 对需要的注意的问题进行了分析阐述。

接闪器方面, 按照结构的形式, 膜结构可以分为悬拉体系、斜拉体系、张弦梁屋架、平面索桁架、单层索网、空间索网格、整体张拉结构和张拉膜结构。从接闪器设计上我们可以简化为以下三种情况:

这些构件将膜结构撑起, 形成建筑, 例如世博轴。对于这类型建筑在确定防雷类别后, 要按照滚球法计算主体支撑构件的防雷保护效果。如达到了保护要求, 接闪器以主体支撑构件为主;如未达到保护要求, 就要计算可以用来接闪的索和桁架的防护效果。结构用索线材 (如表1) 抗拉强度可以达到1.6——1.8kN/mm2, 弹性模量在190kN/mm2的数量级, 在拉伸范围内一般可以保持常数, 达到以上参数要求的索总截面积基本能够达到防雷要求, 其线材材质、密实度、单股截面积还要依据表2进行判定。另外, 索和桁架主要有以下两种防腐措施:第一是线材镀锌或镀铝;第二是对钢丝绳包裹适当的润滑材料和防护套。当仅采用镀锌镀铝防腐处理可以作为接闪材料, 但对线材、线股、线杆等锁具采取了喷塑、套管等防腐处理, 以及线材为有机纤维材质等无法起到接闪作用的, 要沿线材、线股、线杆应加敷避雷线。需要侧击雷防护的也要按照该方式考虑。

桁架和金属构件网格的规格可以根据金属管材的相关防雷标准规格做为接闪器设计施工。金属构架覆盖范围不足, 可采取垂直和水平方向增加金属短针的形式做为直击雷和侧击雷防护措施。

例如一些膜结构的室内场馆 (如图3) 。由于该类金属网格位于建筑结构内部, 不能起到接闪器的作用。因此, 需要在膜结构周边以接闪杆或接闪杆和接闪线相结合的方式等防护措施, 接闪器接地要与膜结构金属网格或金属构架进行等电位处理。目前在一些城市, 建筑物顶层扩建加装充气膜的设计也很多, 在设计时要统筹考虑原建筑和充气膜建筑的防雷设施。

在锁具与支撑架连接紧固处, 应做好跨接处理。跨接形式可以根据索膜结构的施工工艺采用压接、螺丝紧固等方式, 谨慎使用焊接工艺。建议对有充气膜结构建筑的气体与外界交换的空间也进行直击雷防护。突出膜结构的金属支架、铁艺造型字等要做接地处理。

膜结构采用织物膜材和箔片两类, 主要百富策略白菜网的仍然为织物膜材, 采用聚酯纤维和玻璃纤维等膜材作为覆盖物 (如图4, 表3) , 具有较好的阻燃性, 且膜材很轻, 雷击造成膜材跌落也不会造成人和设备等被砸伤的事故, 这是膜结构建筑防雷方面优于传统建筑之处。

引下线方面需要考虑的问题主要有以下几个方面。首先, 若膜材下方有传统建筑, 仍然按照传统建筑的钢筋混凝土内的结构柱主筋作为引下线。当采用支撑膜面的钢构件和起到垂直支撑作用的桁架等做为引下线时 (如图1) , 引下线要与膜结构建筑基础做好连接, 连接工艺按照规范要求。对于以支撑钢构件为主的膜结构建筑, 支撑钢构件数量达不到引下线间隔要求的应加粗钢构件的厚度或表面积。

目前膜结构对可能泄流的线材、线股、桁架很多采用膜材绝缘覆盖 (如表3) , 绝缘效果测试方式以传统电工测试方式为主, 不能全部达到耐受100kV冲击电压 (1.2/50μs波形) 的绝缘防护测试标准, 且其材质较薄 (如表3) , 容易损坏, 起不到接触电压防护作用。因此, 不能采用膜材代替传统的引下线的防护措施。对于没有作为引下线的线材和桁架等在仍可能向下传导电流, 且处于人员活动区域, 也要按照引下线相关防护措施进行处理。

接地设计需要注意的问题有以下几个方面。膜结构建筑基础结构采用传统结构的要按照常规做法进行接地处理, 金属构架位于基础之上或附近的要与基础接到一起 (如图1) , 连接工艺要按照接地材料连接方式连接。建筑内部有电子信息系统接地的, 可以采用共用接地, 接地电阻要按照最小值取值。由于膜结构的构架直接暴露在空气中, 发生雷闪时, 极易发生感应雷电流, 在采用基础钢筋做自然接地体同时, 在为进一步保证人员安全, 可以在人员活动区加密网格, 并且网格接地体埋设深度至少要达到0.8米以下, 最终形成一个完整的电气通路。另外要重点做好防止接闪和作为自然引下线构架的支撑架预防跨步电压的措施。例如, 对于支撑构架位于膜结构体外部且距离基础接地有一定距离的形式, 如慕尼黑奥林匹克体育场和上海世博轴大型支撑构架均位于体育场外部, 以及位于外部的锚块, 应当在做好自身接地的同时, 考虑采用铺设使地面电阻率不小于50kΩ.m的5cm厚的沥青层或15cm厚的砾石层等与加警示牌的方式, 避免跨步电压雷击事故发生。

由于膜结构建筑的特点, 建筑内的空间很大一部分应划为LPZ0B区。膜材的构造其屏蔽效果即使是与普通的砖混结构相比也是差距较大的, 根据测算砖混结构的建筑屏蔽能力也能达到8.93dB衰减。因此, 位于膜结构建筑内的电气和电子信息设备受雷电电磁脉冲的威胁也高于传统建筑。所以, 在膜结构内安装的信息系统要考虑设备与建筑内外分界处的安全距离, 有必要的可以采取更高级别的屏蔽防护措施。供电、通信、传输、控制线路敷设要采用有金属护套或套金属管, 金属管要与已接地的构架接地处理。并要合理布线, 布线位置、走向和防雷系统的距离达到规范要求。进出建筑, 以及建筑内的各种金属管道、支架、桥架等均宜在与防雷接地规范连接。

对于未达到第三类防雷类别的膜结构建筑物或构筑物, 如果是人员密集的滨河公园或景区内用于休憩场所等, 由于周边无高大建筑, 且根据地理和地质情况, 往往雷击的选择性概率较大, 应设置防雷警示标识, 避免雷击事故发生。

膜结构建筑目前急需出台相关防雷设计和施工规范, 首先是当前膜结构建筑快速发展的需要, 同时也是提高建筑领域安全生产必须重视的问题, 希望相关机构和部门将该类建筑的防雷问题纳入到考虑日程上来。