淺談超高層建筑幕墻防雷設計與施工

文/徐廈、張延偉、宣惠哲 中建八局裝飾工程有限公司大連分公司 遼寧大連 116000

隨著建筑科技難題的不斷突破，城市建筑開始向高度發起了挑戰，建筑幕墻作為高端建筑裝飾的標志也得到了更多的應用，隨之出現的幕墻防雷問題也越來越成為建筑行業關注的焦點。幕墻所應用的面材都是脆性，如果收到雷擊，所破壞形成的碎片勢必會對周末造成不可估量的損失，因此幕墻防雷設計必須受到行業的高度重視。

1、高層建筑幕墻防雷設計的必要性

雷電是一種在夏季尤為強烈的自然現象，但卻有著極大的破壞力并且它的發生具有不確定性。有的雷擊電壓會達到幾百萬伏特甚至更高，瞬間產生的電流強度更是超過十萬安培，這必將會導致非常嚴重的破壞，比如：1.機械性破壞，有兩種力產生，一種是巨大的電流在導體內部通過物體時產生的電動力；另一種是巨大的電流在導體內部通過物體時產生的熱量，熱量又使物體內部水分迅速蒸發產生的內壓力而將造成劈裂破壞。2.熱力性破壞，由于雷擊產生極大的熱量而導致物體燃燒和金屬材料熔化。3.由絕緣而造成的擊穿性破壞，雷擊產生的電壓過高在擊中電氣系統中絕緣材料時而將其擊穿，致使破壞的范圍和程度增大。這種破壞在電氣系統中是非常危險的。

2、高層建筑幕墻防雷的基本設計原理

雷電對建筑的破壞形式大致分為四類：雷電直擊破壞、雷電側擊破壞、雷電電磁脈沖破壞、雷電波侵入破壞。在高層建筑幕墻設計中，主要是為了預防雷電直擊破壞、雷電側擊破壞、雷電電磁脈沖破壞等三種形式。

（1）防雷電直擊破壞：在高層建筑幕墻防雷電直擊破壞設計中，應充分考慮為建筑物安裝一些裝置，并根據國家相關規定，在建筑物收到雷擊的時候通過這些裝置組成的防雷系統將所獲得的巨大電流快速的穿到地下，避免高層建筑物收到破壞。高層建筑幕墻的防雷系統主要依靠接閃器、引下線和接地裝置。在建筑幕墻當中，接閃器一般是由幕墻上部的女兒墻壓頂或者獨立安裝的避雷針充當，引下線是依靠幕墻龍骨橫豎框構成，通過連接形成了一個整體的防雷體系。

（2）防雷電側擊破壞：接閃器安裝在建筑物的頂部，不能防止雷電側擊破壞。幕墻防雷設計時為了防雷電側擊破壞，要在30m以上的高層建筑幕墻的部位要設置一圈均壓環，均壓環每三層設置一圈，并通過可靠的連接與建筑物和幕墻的防雷系統形成一個等電位的連接，這樣所形成的系統會降低雷電電流的電位差，起到了防雷電側擊破壞的作用。

（3）防雷電電磁脈沖破壞：雷擊可以產生電磁感應，會對建筑內的電子設備和網絡系統形成干擾，但如果建立一個屏蔽效應就能防止這一破壞。幕墻防雷設計就是要構建一個屏蔽效應，利用上下立柱的連貫導通，形成防雷網格區域進而構建成一個金屬導通網籠狀格局。

3、高層建筑幕墻防雷施工要求

3.1 材料要求

金屬立柱作為幕墻的主要承重構件厚度不應小于3mm，并且要采用鋁合金材料或者鋼材，鋼材要做熱浸鍍鋅處理或者其他的防腐處理。豎向龍骨的插接部位要進行有效連接，一般采用扁鋼且截面要大于100mm，使整個豎向龍骨形成防雷系統的引下線。所采用的材料必須保證符合國家標準，產品合格。

3.2 連接要求

幕墻在安裝龍骨時，必須保證龍骨與主體結構防雷系統的可靠連接，可以采用焊接等方式，焊接長度及方式符合國家規范要求，使整個龍骨與主體結構形成安全穩固的電流回路。采用圓鋼作為搭接導體時，其搭接長度不小于圓鋼直徑的6倍，且雙面焊接；如若采用扁鋼作為搭接導體，其搭接長度不小于扁鋼寬度的2倍，且三面焊接；所有焊接位置都要做防腐處理。

3.3 嚴把質量關

對于防雷施工前期要對可能出現的問題進行分析，在實施過程中嚴格按照方案施工，對重點部位、關鍵工序實施專項檢查。設計人員要對現場管理人員及施工人員做好設計交底，使其完全理解設計理念，施工操作人員需具備電氣操作技能并在設計人員制定的方案下進行施工。現場質量檢測人員要對重點部位逐一驗收。

3.4 完工檢測

防雷系統施工完成后要由專業的檢測部門進行接地電阻測試。檢測要避免在陰天雨天進行，為了不影響測試效果，測試完成以后要對測試點進行還原。

結語：

高層建筑幕墻的防雷體系施工是一項即專業又復雜的過程，經過上述的設計及施工方法質量控制，將整個建筑物和幕墻連接成一個可靠的防雷體系。一旦遭遇雷擊時，可以使建筑物，幕墻及室內的電子設備等都得到有效的保護。