高层幕墙防雷浅谈

摘要：近年来，为了建筑外装饰的美观，建筑外立面大面积采用幕墙。幕墙是由金属构架与板材组成的、不承担主体结构荷载与作用的建筑护结构。但是玻璃幕墙的材料比较脆弱，不及石材幕墙、金属幕墙等牢固，遇到雷雨天气，存在很大的安全隐患。笔者结合了多年实际工程的工作经验，简单介绍了玻璃幕墙在防雷设计方案。

关键词：高层幕墙；防雷；设计；施工

中图分类号：S611文献标识码： A

一、引言

随着建筑幕墙在建筑物上的广泛应用，建筑幕墙的防雷设计和施工已成为幕墙的一个重要问题。目前，建筑物防雷设计、施工与验收的新规范《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已经颁布实施，但是建筑幕墙的相关技术规范尚未根据新规范完成修订，建筑设计单位对建筑幕墙的防雷措施一般也不作具体的设计，使从事幕墙设计、施工和监理的技术人员在如何把握防雷安全要求的问题上存在一定的困难。

二、雷电对玻璃幕墙的危害性

高层建筑玻璃幕墙离放电云层近,使地表的电场分布发生了严重的畸变,其电场强度比一般建筑物大得多,容易构成雷电发展条件。而高层建筑玻璃幕墙围护高层建筑物后,建筑物防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应,难以防止直接雷击,往往造成闪电对玻璃幕墙的雷击。高层建筑玻璃幕墙的金属材质由于雷电的效应,将会产生静电感应作用,当天空雷云和大地形成电场时,幕墙的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷,当雷云瞬间放电后,云与大地的电场忽然消失,这时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散,将会产生高达万伏以上的对地电位,这就是静电感应电压,对人和设备产生危害。

高层建筑的防雷设计和施工, 是利用钢筋混凝土屋面、梁、板、柱中的钢筋作引下线, 基础内的钢筋作接地装置避雷的, 当建筑物高度超过45m 时,每隔三层还设有防侧击雷的等电位连接措施。但在采用玻璃幕墙围护结构以后, 现行国家标准《建筑物防雷设计规范》规定玻璃幕墙应具有自身的防雷体系。而目前不少玻璃幕墙的避雷系统起不到真正的防雷作用, 如玻璃幕墙铝合金型材与建筑结构钢筋连接未作处理, 因而未形成一个完整的避雷体系, 由于玻璃幕墙的屏蔽效应, 建筑物的原防雷装置就不能起到防雷作用, 对工程质量存在着一定的安全隐患。因此, 无论明框、隐框、半隐框, 均存在着如何将这些框架中的铝合金型材和原建筑结构中用作防雷的钢筋进行可靠的电气连接这一共同性问题。

特别要指出的是, 由于雷云形成和运动轨迹是随机的, 对采用玻璃幕墙围护的高层建筑来说, 若不采用特殊措施处理这一问题, 盲目乐观, 认为在建筑屋顶已设置了良好的接闪器, 建筑物就不会遭受雷击, 或者建筑物内的人员、仪器、设备就安全了, 这是很不科学的。

三、建筑幕墙防雷装置

3.1 接闪器

接闪器是直接接受雷击的避雷针、避雷带、避雷网,以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。建筑幕墙常用的防雷装置的接闪器，通常是采用直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网作为接闪器。用于作接闪器的避雷针所采用的尺寸，若按热稳定性检验，则只要很小的截面就够了，所采用的尺寸主要是考虑机械强度和防腐蚀问题，避雷针宜采用圆钢或焊接钢管，其直径不应小于下列数值：针长1m以下，圆钢为12mm，钢管为20mm；针长1-2m，圆钢为16mm，钢管为25mm；而对做接闪器的避雷网和避雷带宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢, 圆钢直径不应小于8mm，扁钢截面不应小于48mm2，其厚度不应小于4mm。在同一截面下，圆钢的周长比扁钢的小，其与空气的接触面也小，受空气腐蚀相对也小，此外，圆钢易于施工，材料易得，所以，建议优先采用圆钢。在建筑幕墙设计时，我们通常是将建筑幕墙顶部女儿墙的盖板部分，有目的地把它设计成幕墙接闪器，因为该部分处于建筑幕墙的顶部，常用3mm铝单板(或4mm铝塑板)做为盖板。铝板是一种良好的导体，其电场强度很大，当它沿建筑物女儿墙的顶部分布时，雷电先驱很自然地被吸引过来，是雷击率最大的部位，从而起到接闪器的作用。这样，幕墙接闪器接受到的雷电流，就可以通过幕墙女儿墙的避雷均压环和防雷引下线，安全地把雷电流引到建筑物的防雷网，并导通到接地装置，达到避雷的作用。普通的金属屋面的防雷处理是在屋面板上设置网格状避雷带作为接闪器，这种做法会影响屋面的美观性，同时由于固定避雷带需要在屋面板上打螺钉，增加了漏水隐患。如今, 越来越多的金属屋面建筑物,不单独做接闪器，而是利用建筑物其本身屋面作为接闪器，通过网格交叉点设置引下线，将电流引至底板，由底板传至结构主檩条，形成避雷体系,并与主体结构防雷体系可靠的连接。当利用建筑物本身屋面作为接闪器时应符合下列要求：金属板之间采用搭接时，其搭接长度不应小于100mm；金属板下面无易燃物品时，其厚度不应小于0.5mm；金属板下面有易燃物品时，其厚度，钢板不应小于4mm，铜板不应小于5mm，铝板不应小于7mm；金属板无绝缘被覆层。屋面板满足上述所有条件时，可以将屋面板作为接闪器，从而大大地使整个屋面更加整洁美观。

3.2 引下线

引下线是连接接闪器与接地装置的金属导体，建筑幕墙常用的防雷装置的引下线是利用建筑幕墙竖向主龙骨作为引下线，竖向主龙骨在伸缩缝的连接处采用电导铜线制成的可伸缩的避雷连通导线并上下相连接，连接处上下各用M6不锈钢螺栓进行压接，并加不锈钢平垫和弹簧垫。设置均压环的楼层所有竖向主龙骨与横向龙骨的连接处，并加不锈钢平垫和弹簧垫。

3.3 接地装置

接地装置是接地体和接地线的总合，建筑幕墙常用的防雷装置的接地装置埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢，埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢，圆钢直径不应小于10mm，其厚度不应小于4mm；角钢厚度不应小于4mm；钢管壁厚不应小于3.5 mm。在腐蚀性较强的土壤中，应采取热镀锌等防腐措施或加大截面。建筑幕墙在通常的情况下可以不用单独设计防雷接地装置，而是通过与土建的防雷接地装置共用，这种情况下，建筑幕墙避雷体系必须上下连通，依靠主体避雷体系进行防雷布置。布置时，建筑幕墙自身防雷系统要与土建防雷系统中的土建避雷主筋可靠连接, 所有的引下线均应连到均压环上，均压环可用直径12mm镀锌钢筋焊接而成。幕墙的主梁通过预埋件及避雷均压环和避雷引出线与土建主体避雷主筋相连焊接牢固，焊缝搭接长度不小于100mm。

四、结语

毫无疑问，采取了上述的措施,玻璃幕墙的安全性一定能够提高，雷电发生时,不论是侧击雷直接击中玻璃幕墙产生的雷电流(发生可能性极小)还是由于静电感应聚集的大量电荷都能够快速有效的泄放,从而达到保护效果。 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。

参考文献

[1]季永鑫.单元式幕墙设计的几个问题[J]，门窗，2012(01)；

[2]王冬,范荣广.选煤厂集控系统防雷技术初探[J]，中小企业管理与科技(下旬刊)， 2012(01)；

[3]陈伟.高层建筑玻璃幕墙防雷施工探讨与应用[J]，福建建设科技， 2011(01)；

[4]张弘.给高层建筑幕墙防雷系统设计和施工的几点建议[J]；建材发展导；

[5]张欣.建筑物玻璃幕墙防雷技术初探[J]，山东气象，2009.B09。