玻璃幕墙防雷及做法

浅谈玻璃幕墙防雷及其做法

摘要：本文以自己几年以来的玻璃幕墙建筑的防雷以及接地的施工经验，来探讨如何确保建筑物玻璃幕墙如何在雷击的情况下确保建筑物内人与设备的安全。

关键词：玻璃幕墙、雷击、接闪器、均压环、电气通路

1、前言：随着社会的发展，人们对建筑物要求在一步步提高，从开始满足居住到现在的要求视觉美观，从玻璃幕墙出现至今不过20多年，玻璃幕墙以外形美观，楼内视野平阔等优点在十年来得到了很大的发展，但随之而来的问题是：怎样确保玻璃幕墙以及建筑物在雷击的情况下安全。我国现行的电气施工及验收规范，标准图集在此方面有明确规定及相应的作法，设计单位只要求总建筑物的防雷等级及接地电阻，对于玻璃幕墙的防雷作法也未有明确的规定，从而给我们施工单位如何对玻璃幕墙防雷接地施工带来了一些困难。

2、高层建筑玻璃幕墙的防雷措施：

要对高层建筑玻璃幕墙进行防雷，首先必须明白雷电是如何形成，及对玻璃幕墙的危害。

雷是一种天空的放电现象，雷雨在形成的过程中，它的某些部分积聚正电荷，另外的一部分积聚负电荷，当电荷积聚到一定的程度时，就会放电，有时是在云层与云层之间进行，有时是在云层和大地之间进行，后一种放电通常成为落雷。落雷又分为直雷击、感应雷、球形雷。

直雷击的破坏作用是雷电直接击在建筑物上，因雷电的热效应，产生高温而引起建筑物的燃烧，在雷电通道上水分受热膨胀，产生强大的机械力使建筑物受到机械力破坏。

感应雷：在直击雷放电时，由于雷电流变化梯度大而产生强大的交流磁场，使周围的金属构件中产生感应电动势，容易产生火花放电，它造成危害重要是火灾或附近的电气设备遭受电磁力的破坏。

球形雷：产生于雷雨季节偶尔产生球形发光气团。球雷在空中漂移的时间大约几秒到几分钟,速度1-2m/s,距地面0.5-3米,有时会从开着的窗户飘然而入，如雷击就会释放能量造成为危害，为了防止球形雷，可把门窗的金属框接地和加装金属网。

弄清雷电成因之后，根据雷电的成形浅谈它对高层玻璃幕墙的危害，高层玻璃幕墙使地表的电场分布发生了严重的畸变，其电场强度比建筑物大得多，容易构成雷电的发展条件，加之高层建筑距云层较近，所以易遭受雷击，高层建筑的玻璃幕墙的金属材质由于雷电效应将产生静电场感应作用，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相反的大量感应电荷，当雷云瞬间放电后，云与大地的感应电场忽然消失，此时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生上万伏的对地电位，这样对设备与人会产生严重的危害。

高层建筑玻璃幕墙的防雷应与一般的建筑物的防雷有异曲同工之处，普通建筑物的防雷装置有三部分，分别为：接闪器，引下线和接地装置。接闪器：根据被保护物体的不同，接闪器形状不同主要有避雷针、避雷网、避雷带，其主要的作用是直击雷起到接闪功能。在60年代，英国人gold等人提出“雷击距离理论:滚球法是依据雷电闪击距离为基础用来确定接闪器的保护作用，当雷击被导达到接闪器放电距离以前，其闪击点有一定的范围要求：被保护的建筑物的接闪器有若干个上行先导，最后在容易放电击穿的路径上形成主放电，接闪器正好设置在

被保护在闪电击点概率较高的点。

引下线：作对接闪器的接闪的雷电起导流作用。

接地装置：主要的作用是消耗雷电产生的能量。

所以在玻璃幕墙的防雷过程中应注意以下三点：

①：充分利用建筑物的接闪器、引下线、接地装置

②：将均压环层的幕墙横竖向龙骨联结成一个电气通路，并与建筑物防雷网联通。

③:将首层的幕墙的横竖龙骨联结成一个电气通路,并与建筑物的防雷网联通。

通过以上玻璃幕墙在遭受雷击的过程中，由于其玻璃幕墙的防雷与建筑物防雷联成一体，则玻璃幕墙能将获得的电能，通过建筑物的接地系统迅速地输送到地下，从而达到保护建筑物和玻璃幕墙免遭雷电的破坏。

高层玻璃幕墙的顶部为了美观，一般都采用铝板，铝板是入地较好的导体，它沿建筑物顶部分布，其电场强度很大，雷电就很容易被吸引过来，受雷击最大的部位，铝板则是很好的接闪器，可以接受雷电流，将固定铝板的主横担与建筑物避雷系统联成一体，这样就可以安全的将雷电流导入大地。

高层建筑的玻璃幕墙顶部的接闪器可以有效地防雷直击，但不能防止侧雷击，在玻璃幕墙防侧雷时，其要根据建筑物防雷等级来确定其的作法：一类防雷30m，二类防雷在45m，三类防雷在60m，综合建筑物的防雷等级在30m、45m 或60m以上的高层玻璃部位，每层设一个均压环，并将建筑物防雷网及玻璃幕墙防雷系统联通，形成一个电气通路

为了防止球形雷,在将玻璃幕墙首层的横竖龙骨联结成一个电气通路,并与建筑物的接地网联成一体。

3、高层建筑物的玻璃幕墙的接地要求及皇城大厦的玻璃幕墙防雷接地的作法

3.1.通过查阅防雷设计的设计规范等技术资料和结合皇城大厦的竣工经验，我认为玻璃幕墙的防雷接地应将满足以下的要求：

a、必须符合防雷设计要求，符合国家标准《建筑物防雷设计规范》GB500057-94的有关规定

b、引下线的截面积应符合以下的要求：

玻璃幕墙竖向龙骨应视为明辐射引下线，根据《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）中表24.2.2中的要求引下线圆钢直径不得小于8mm，扁钢截面积不得小于100mm2，所以竖向龙骨的跨接联结线的截面积应不小于100mm2

c、满足机械强度要求，除去焊接方式，采用压接方式根据根据《建筑电气工程施工质量验收《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）中表

24.2.2中要求，其金属材料厚度必须达到4mm

d、采用焊接方式应满足，圆钢搭接长度为其直径的6倍，且双面施焊，扁钢搭接长度为其宽度的2倍，且三面施焊，并在焊接处做防腐处理：

e、不同金属的压接如钢与铝连接时，为了防止产生电化反应，钢应镀锌，或在钢铝之间加不锈钢垫片。

f、施工完毕后，应进行检测，其必须达到设计和规范要求

3.2、XX大厦的防雷接地作法：

XX大厦的总面积约为10.7万平方米，结构类型为全现浇混凝土结构，基础