玻璃幕墙防雷接地的做法

福州置地广场玻璃幕墙防雷接地的做法

[提要] 本文结合福州置地广场建筑工程，对高层建筑的雷电危害及防雷措施

进行分析，阐述玻璃幕墙防雷及接地的做法。

1 概述

随着人们对雷电的认知，防雷技术水平的提高，因雷击引起火灾、爆炸和人身伤亡的事故逐渐减少，但雷击破坏建筑物及其内部电气设备的事件时有发生，特别是高层、超高层建筑玻璃幕墙，在雷雨天，由于高层建筑的基础电阻小和一百多米高的玻璃幕墙，这些使地表的电场分布发生严重的畸变，其电场强度比一般建筑物大得多，更易受到雷击。本文结合福州置地广场玻璃幕墙工程，阐述其防雷措施和做法。

2 工程概况

福州置地广场：大楼位于福州市五四路与湖东路交叉口的东北角，其结构为地下两层，地上31层，建筑面积61138 m2，幕墙工程装饰总面积为23000m2,一至五层裙楼为花岗岩干挂幕墙，局部为玻璃橱窗；六至三十一层为单层铝板和玻璃幕墙。大楼防雷是按二类防雷建筑物设计，在各平屋面及突出屋面水箱装设明装避雷带，为了防止侧击雷，在30米以上每隔三层沿建筑四周采用-40×4镀锌扁钢设均压带与楼板钢筋，金属铝门窗以及利用柱内作引下线的两主钢筋焊接并与建筑物基础下部利用做自然接地体的桩基及底板钢筋焊接，使之成为良好电气通路。该幕墙于2001年3月1日开工，2001年12月30日竣工。本工程荣获2003年全国建筑工程装饰奖。

3 玻璃幕墙的雷电危害

（1）在雷雨天，天空的雷云与地面上的物体各带不同的电荷，当电荷积累到一定的程度，就会产生电场畸变而发生雷击。当地面上某处没有足够强大的上行先导时，雷电是不会打到该处的。而高层建筑的基础电阻很小，又有一百米高的玻璃幕墙，这些使地表的电场分布发生严重的畸变，其电场强度比一般建筑物大得多，加上离放电云层近，其瞬间发生的上行先导容易与下行先导会合，容易遭受雷击。

（2）雷击是严重的自然灾害之一，当雷电击中建筑物时，由于雷电是具有高电压、大电流，作用时间极短的瞬变过程，通常在瞬间释放出巨大的能量，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，或分解成氢气和氧气，产生爆炸，使建筑物遭到破坏。雷击产生的高温引起建筑物燃烧构成火灾和产生高压引起触电。

（3）高层建筑安装玻璃幕墙后，玻璃幕墙对高层建筑防雷装置形成屏蔽效应，难以防范直接雷击，从而产生雷电对玻璃幕墙的雷击。

（4）强大的闪电产生静电场、电磁场和电磁辐射，使高层建筑玻璃幕墙的金属材料产生静电感应作用，在幕墙的金属体聚积与雷云极性相反的大量感应电荷，当雷云瞬间放电后，云与大地的电场突然消失，由于幕墙的金属体感应电荷无法以相同速度消散，将产生数万伏对地的静电感应电压，对人和设备产生危害。

4 玻璃幕墙的防雷措施

（1）建筑物的防直击雷或感应雷，最终都是通过防雷装置将雷电流送入大地，通常建筑物的防雷装置有三部分：接闪器、引下线、接地装置。

（2）置地广场防雷是按二类防雷建筑物设计，为了防止侧击雷，在30米以上每隔三层沿建筑四周采用-40×4镀锌扁钢设均压带与楼板钢筋，金属铝门窗以及利用柱内作引下线的两主钢筋焊接并与建筑物基础下部利用做自然接地体的桩基及底板钢筋焊接，使之成为良好电气通路。在玻璃幕墙安装过程中，充分利用建筑物的原有防雷装置，将幕墙竖向立柱、横向梁和建筑物防雷网接通，连成一个防雷整体，把玻璃幕墙遭受的巨大雷电能量通过建筑物的接地装置迅速释放，保护玻璃幕墙和建筑物免遭雷电破坏。

（3）玻璃幕墙的上封口即顶部女儿墙的铝质盖板是沿着建筑物屋面四周女儿墙的顶部安装，且铝质盖板是良好的导电体，是雷击率较高的部位。作为防止雷击的直击措施，将盖板与女儿墙避雷带、引下线相连作为直接接受雷击的装置，起到引雷作用的接闪器。其作用是接受雷电流，并把雷电流与建筑物防雷装置导通送入大地达到避雷作用。

（4）大楼高度有一百米高仅靠屋顶的接闪器，不能防止雷电流的侧面横向绕击，因此在玻璃幕墙的30米以上每三层设置一圈均压带，并与建筑物的防雷网及玻璃幕墙自身的防雷系统连通。

5 玻璃幕墙防雷接地的做法

（1）建筑结构施工阶段，在混凝土浇灌前，各钢筋之间必须构成电气连接，主要是作为接地体的桩筋、梁筋与承台的连接，选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁、柱、板筋驳接处必须作牢固的焊接，焊接长度不得小于扁钢宽度的2倍且要求三面焊，圆钢直径的6倍且要求双面焊。使之成为可靠的电气连通。

（2）从六层、九层、十二层直至三十一层，每隔三层在建筑物四周结构楼板表面敷设一根-40×4镀锌扁钢，并与防雷引下线引出钢筋Ф12焊接，焊接长度必须符合要求，不得出现裂纹和焊瘤咬边和表面气孔等现象，焊接处刷两道防锈漆（所有焊接要求相同），从而形成一道均压带。

（3）为了使玻璃幕墙竖向铝合金主立柱保持良好的接地导通，用-40×4镀锌扁钢一端与均压带焊接，焊接长度应不小于扁钢宽度的2倍且要三面焊，另一端用两个M8不锈钢对穿螺栓与竖向铝合金主立柱进行压接，为防止镀锌扁钢与铝合金的电化学反应腐蚀，在两者之间加垫1mm厚的不锈钢垫片，并加不锈钢平垫和弹簧垫。

（4）所有竖向铝合金主立柱之间连接采用40×4铝合金制成的可伸缩的欧姆弯“Ω”进行压接，连接处上下各用两个M8不锈钢对穿螺栓进行压接，并加不锈钢平垫和弹簧垫。对穿螺栓压接要避开竖向立柱自身连接用的芯管（如图1所示）。

（5）设置均压带的楼层所有竖向主立柱与横向梁的连接处，通过40×4铝合金角码

两端各用M8不锈钢对穿螺栓进行压接，并加不锈钢平垫和弹簧垫。

（6）玻璃幕墙顶部女儿墙的铝质盖板是起到引雷作用的接闪器。用Ф12镀锌圆钢沿女儿墙周圈安装，并与结构防雷引下线焊接（如图2所示）。

在盖板内侧安装40×4镀锌角钢,每块铝板安装两段角钢，每段长为300mm，两段之间用Ф12镀锌圆钢焊接连通。并与女儿墙顶Ф12镀锌圆钢焊接。每段镀锌角钢与铝质盖板侧边之间用四个M6×20不锈钢自攻螺丝压接，在两者之间加垫1mm厚的不锈钢垫片，并加不锈钢平垫和弹簧垫锁紧。

6结语

通过上述施工方法和施工过程的质量控制，使玻璃幕墙与建筑物的防雷系统连接成为一个整体。从2001年12月30日竣工至今，未发生雷击和雷电对大楼内的通信设备、电子计算机、电子控制系统等干扰现象，表明玻璃幕墙与大楼的防雷系统是安全可靠。