幕墙防雷设计探讨

摘要：幕墙是悬挂在建筑主体结构外的建筑护系统，而当建筑幕墙对建筑物进行围护，建筑物的原防雷装置因为建筑幕墙的屏蔽，不能够直接对防雷起到作用，建筑物遭到雷击，通常是对建筑幕墙的直接雷击。所以，建筑幕墙的防雷设计是十分重要的。本文介绍了建筑幕墙防雷的重要性及幕墙防雷设计相关的技术规范，并提出了一些建筑防雷的措施。

关键词：幕墙防雷；C；措施

中图分类号：TU856文献标识码： A

幕墙是由面板和相应承力结构组成，其能够承受一定量的变形并能直接悬挂在墙体的主体结构上面，这样的建筑结构不仅可以承担一定量的载荷，并且拥有良好的美观作用与防护作用。对现在的建筑工程的施工项目来说，幕墙除了要有比较成熟的技术体系外，其施工工艺和方法也比较完善。经过多年的工程建设经验来分析，现在幕墙结构按施工材料大体可分为金属幕墙、石材幕墙、混凝土幕墙和玻璃幕墙等。然而随着建筑工程项目的大量增加，新型的光电幕墙、智能幕墙和气循幕墙也逐渐被应用，也成为幕墙工程的重要结构形式之一。当前的建筑工程行业中，幕墙是现代建筑派系的主要体现，其在整个工程项目中有着不能取代的艺术特色和艺术地位。在现在社会发展过程中，建筑幕墙的结构主要被应用于人群比较密集的商业及大型公共建筑物的外墙上面。正因为其处于建筑结构的最，所以在应用的过程当中存在着非常大的雷击隐患。其主要的原因是由于幕墙结构大多数由石材、玻璃等组成的，然而这些材料本就是一种脆性的材料，抗雷击能力差，并且发生高温的候也极易引起破碎和炸裂的现象。

一、建筑幕墙防雷的重要性

当雷电击中建筑物的时候, 往往会发生热效应、电效应和机械力。金属被击中后会被雷电流在一瞬间所释放出的巨大能量熔化, 使物体的水分受热发生膨胀,从而产生强大的机械力, 或分解成氧气和氢气, 导致爆炸, 使建筑物受到损害, 甚至雷电高温可以使建筑物燃烧, 引起一场火灾。幕墙是建筑物的外衣, 而幕墙的金属龙骨架等金属材质因为雷电效应会造成静电感应作用。在天空雷云与大地形成电场的时候, 幕墙金属体会积聚和雷云极性相异的许多感应电荷。在雷云一瞬间放电之后, 如果接地不良, 并且幕墙金属材质感应电荷也不能够快速的散流, 这将会导致对地高电位, 容易造成室内的电位差,从而产生极大的损害。幕墙当中有着大量的金属物, 其导电性能良好, 是容易遭到雷击的位置。建筑物的最很容易遭到雷电的侧击和直击。工程本身的防雷装置虽然很完善, 但是加以幕墙围护建筑物之后, 建筑物的防雷装置因为幕墙的屏蔽效应, 从而不能够直接起到防雷的作用,闪击常常会变成对幕墙侧击。雷击放电的方向受大气当中最大的电场强度方向影响。因为建筑幕墙的构架是由众多金属材料组成的, 在大气雷电环境当中受到雷云电荷静电感应, 就会产生集聚大量和雷云底层电荷相反极性的电荷, 进而导致幕墙周围空间的电场强度变大。当此时下行先导流注到达建筑物的雷击距离的时候, 放电通道要选择电场强度最大的位置, 而下行先导流注就会汇合幕墙所产生的迎面先导流注, 幕墙就会遭到雷击。幕墙在接闪器的保护范围当中, 当有低于滚球半径的雷电流通过的时候, 就有可能会穿过接闪器保护空间, 击到幕墙上面。如果建筑物的幕墙没有做好防雷的设施从而遭到雷击, 就会发生上述的情况。所以, 建筑幕墙一定要进行防雷。

二、建筑幕墙防雷设计相关技术规范

《建筑物防雷设计规范》GB50057―2010与《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601―2010 作为对建筑物防雷设计和施工及验收上进行规范的现行版本。其标准的制订和修订都参照并采纳了国际电工委员会 IEC62305 系列标准，是和国际雷电的防护新标准体系接轨的标准规范。和建筑幕墙防雷设计有关的规范还有《民用建筑电气设计规范》JGJ16、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102 和《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133。JGJ16 因为并没有采纳国际的雷电防护新标准体系，而存在着一些和《建筑物防雷设计规范》GB50057―2010 相抵触的规定。JGJ102 和 JGJ133 现在正进行修订，其有关幕墙的防雷设计条文也会参照《建筑物防雷设计规范》GB50057―2010 和《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601―2010 的规定进行修订。

三、建筑幕墙的防雷设计

经过测验，若建筑幕墙大于50米，雷电通过幕墙所需的时间非常短，才几十微秒，然而每米的电位差却可以超过万伏，所以建筑幕墙一定要做好有效的防雷设计，不然就会对建筑产生极大的破坏。所以，为了确保建筑幕墙能具有良好的防雷能力，就需要其形成防雷网，而该防雷网是和主体防雷体系相连接，普通的防雷网设置不能够超过100平方米，不然就会影响到防雷效果。建筑要每隔一段的距离设立均压环，每个均压环间的垂直距离须要控制在 12米内。均压环的内部具有钢筋，它的纵向钢筋需加以接地处理，把金属设备、引下线等接到均压环上。当主材料选取的时候，尽量要选择飞铝塑复合板和单层铝板，相比之下单层铝板接地效果要更好，复合板间有着聚乙烯填充物，因为聚乙烯不能够导电，所以复合板不能实现接地。所以为了防止雷电对建筑幕墙造成损害，就需选择导电性能相对好的单层铝板，这种材料不容易受到雷电损害，比较耐用。其能够保持数十年而不变形，单层铝板的使用年限要比一般的材料长很多，且这种材料可以做到较好的防雷、防火效果，所以常被用于建筑幕墙的材料。

四、建筑幕墙的防雷措施

（一）防顶雷的措施

由于建筑物高，雷闪击中建筑物顶层周边的雷电流可能会很大，金属幕墙如果处于女儿墙的外侧就属于屋面的周边，是为容易受雷击位置，特别转角处是雷击率最高的部位，所以，此处的防雷十分重要的。可以在女儿墙上设立防雷网，而防雷网要用厚度 8毫米的圆钢或 者4毫米之上的扁钢，并且扁钢截面面积要大于 48平方毫米。圆钢或者扁钢的外表面要进行热浸镀锌的处理。而从装饰效果上来考虑，防雷引线应当尽量不在顶封板上引出，而是在女儿墙的后面引出来。当需要防雷引线在顶封板上引出的时候，也可以考虑在顶封板胶缝处引出。要在女儿墙上设立安全观光扶手或者不锈钢栏杆，让其同时做到接闪器和防雷网的作用。然而此时钢管壁厚要大于 2.5毫米, 避免被雷击穿。为了确保幕墙不受到雷击，让幕墙顶封板位于安全范围内，可以相应的调整顶封板宽度或不锈钢扶手高度，让保护角α、β 都小于 60°。从而做到防顶雷的目的。

（二）防侧雷的措施

建筑幕墙顶部的接闪器，不能防止电流的侧面横向发展绕击作用。因此在30 米以上的建筑幕墙部分，根据建筑层间的高度每隔2～3层宜用8mm的圆钢置一层避雷网，让其和建筑的均压环或者预留的避雷引出线进行可靠连接。避雷网的间距最好要控制在10m左右

防侧雷的一般的做法为：对一类防雷幕墙，要每隔5米或遮4米之内的幕墙立柱和避雷网相连。二类防雷幕墙，要每隔10米或8米之内的幕墙立柱和均压环相连接。立柱和立柱间的连通材料尽可能采取铜制编织线，俗称为铜辫线，其电阻一定要小于4Ω。为了增强连接钢板的导电性能，同时也为了强化防腐蚀的能力，要将和立柱接触部分的保护膜除掉，钢板的接触要浸上锡。目的是使其具有较好的导电性。引出部分即和避雷网格相连接的部分采取热浸镀锌处理，来提高防腐能力。还有就是在连接立柱和钢板的接触处垫上和接触面一样规格的3毫米的素铝板。原因是如果产生了双金属腐蚀，就要先腐蚀素铝板，能对立柱做到有效的保护，并且要在周围涂上适量的密封胶来用于提高耐久性。

五、结语

建筑幕墙的防雷设计为了保障建筑的使用效果和安全性，因此在施工前就要进行科学的设计和规划，设计单位一定要具有专业设计资格。而在进行施工的时候，就要保证施工单位具备合格的技术水平，这样才能着手操作。并且施工时要严格按照设计图纸和设计要求进行操作，把每一个环节都做到位，保证建筑幕墙能够做到优秀的防雷效果，为以后的日常使用排除了隐患。

参考文献：

[1]徐厦,刘维林. 建筑幕墙的防雷设计与施工[J]. 城市建设理论研究（电子版）, 2012,(36).

[2]李健. 关于建筑幕墙防雷设计的思考[J]. 中国房地产业, 2011,(9).