玻璃幕墻防雷技術探討

陳州川 季芬琴 陳承濱

（福建省泉州市氣象局 362000）

1 玻璃幕墻遭雷擊原因

隨著社會的發展，人們對建筑物要求在一步步提高，從開始僅滿足居住需求，上升到現在的視覺美觀，從玻璃幕墻出現至今不過20多年，玻璃幕墻以外形美觀，樓內視野平闊等優點在近年來得到了很大的發展。然而，閃電產生的靜電場、電磁場和電磁輻射，玻璃幕墻的金屬材料因為雷電的作用，將會產生靜電感應效應，在幕墻的金屬體聚積與雷云極性大量相反的感應電荷，在雷云瞬間放電后，云與大地的電場驟然消失，玻璃幕墻的金屬體感應電荷無法以相同速度流散，將產生高達數萬伏對地的電位差，對建筑物內的人和設備產生危害。

2 制定防雷技術服務方案的必要性

隨著社會的進步，建筑工程材料的不斷發展，玻璃幕墻在各種建筑中被廣泛應用，只要遭受雷擊將會產生嚴重的安全責任事故。因此，通過制定科學合理的技術方案，確保建筑物特別是建筑物內人員安全，是十分必要的，制定完整的技術方案，可以預防和減少雷擊建筑物玻璃幕墻所產生的人身傷亡和財產損失，具有現場指導意義。雖然我國現行的電氣施工規范，標準圖集在此方面已有明確規定，但設計單位只對建筑物總體的防雷措施及接地電阻有要求，對于玻璃幕墻子項目的防雷措施沒有具體要求。

3 技術方法和技術路線：

3.1 根據玻璃幕墻的特點，從直擊雷防護、側擊雷防護、雷擊電磁脈沖三個方面，制定防雷設計方案。

3.2 根據玻璃幕使用性質，發生雷電事故時產生的危害性，對建筑物以及建筑物內人員造成安全隱患，分析研究各類玻璃幕墻防雷工程的做法，設置有效的預防措施。

3.3 根據規范設計并繪制防雷施工標準圖紙，以便在施工單位在施工過程中作參考。

3.4 進一步完善各類型玻璃幕墻、玻璃采光頂防雷措施，結合首次檢測數據實例，驗證雷電防護效果。

4 玻璃幕墻的防雷措施

4.1 玻璃幕墻的防雷設計方案應符合現行國家規范的要求，依靠幕墻所在建筑物本身結構的防雷體系。通過各種途徑將其遭受的雷電安全的傳遞給建筑物，利用建筑物的主體的防雷系統將雷電流安全送達大地，保證了建筑物和幕墻的安全。建筑物外部防雷裝置由接閃器、引下線、接地裝置三部分組成。

4.2 安裝有玻璃幕墻的高層建筑物，一般按第二類防雷建筑物設計防護措施。在對玻璃幕墻設計防雷保護措施方案中，應充分利用建筑物本身的防雷裝置，將玻璃幕墻的豎向龍骨、橫向龍骨以及建筑物的防雷網聯通，連成一個防雷整體。把幕墻上接閃到的雷電，經過建筑物本身的防雷系統，迅速運送到大地上，保護幕墻免遭雷電災害造成破壞。

4.3 接閃器的做法。接閃器的作用是接收雷電流，并把雷電流通過建筑物防雷體系導通，輸送大地達到防護自身的作用。

根據（GB50057-2010）要求，屋頂上永久性金屬物宜作為接閃器，女兒墻的上的金屬蓋板（即玻璃幕墻的上封口），只要截面及厚度符合規范要求，就能作為引雷作用的接閃器。且金屬蓋板又是良好的導電體，在整棟建筑物中屬于累計率最大的部位。作為直擊雷防護裝置，應將金屬蓋板與女兒墻上的接閃帶相連作為直接接閃裝置，并與建筑物主體防雷引下線焊接，從而起到引雷作用，保護了建筑物的安全。

4.4 引下線的做法。高于60m的建筑物僅靠建筑物屋面的布設的接閃器，不能預防雷電流的側擊，因此高于60米的建筑物，閃擊擊到其側面是可能發生的，根據《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）的有關規定，建筑物應專設等電位連接環，環間垂直距離不應大于12m。建筑物四周采用-40×4mm鍍鋅扁鋼布設等電位連接環與樓板鋼筋，建筑物外墻金屬門窗相連通。玻璃幕墻豎向布設的主龍骨可以視為引下線，豎向主龍骨用扁鋼或鋁合金制成可伸縮的“歐姆彎”做好跨接，滿足機械強度的要求，連接處各用兩個不銹鋼螺栓進行壓接處理。

4.5 接地裝置的做法。依據《建筑物防雷設計規范》中規定，接地裝置是接地體和接地線的總合，用于傳導雷電流并將其流散入大地。所以，玻璃幕墻的接地裝置不應單獨設置，宜利用主體建筑物的接地裝置，形成共用接地。自然接地體底板鋼筋敷設完成，應按設計要求做接地施工處理，處理后經檢查確認合格后澆灌混凝土。在混凝土澆灌之前，各金屬構件之間必須組成電氣連接，特別是作為接地體的樁筋、梁筋與承臺的連接，焊接長度不得小于扁鋼寬度的 2倍且要三面焊。并且接地體的材料、結構和最小尺寸應符合現行國家規范要求。

在玻璃幕墻豎向主龍骨、橫梁安裝過程中，應充分利用建筑物自身的防雷系統，將幕墻的豎向主龍骨、橫梁和建筑物整個防雷系統連通，把玻璃幕墻遭受的巨大雷電流迅速通過建筑物的接地裝置釋放，保護玻璃幕墻和幕墻所在建筑物免遭雷電災害破壞。（如圖1所示）。

圖1 豎向主龍骨及預埋件與主體防雷系統連接示意圖

4.6 玻璃幕墻立柱與等電位連接環之間連接方法。幕墻立柱與預埋件的連接采用扁鋼、圓鋼或編制導線通過焊接或壓接連通，扁鋼截面不宜小于5mm×40mm，圓鋼直徑不宜小于12mm，銅質導線截面積不宜小于25mm2，鋁質導線截面積不宜小于 30mm2。為了防止鋼材與其它材質的電化學反應引起腐蝕，在兩者之間加墊厚度為1mm的不銹鋼墊片和彈簧片。

立柱伸縮縫位置采用防雷銅索連接片與立柱連接，確保導電性能良好。應在幕墻頂部和底部以及從底部其垂直間距不大于12m處分別設置等電位連接環，并與建筑物柱內的防雷引下線連接。設置等電位連接環的樓層所有豎向主龍骨與橫梁的連接處，通過-4mm×40mm以上扁鋼兩端各用不銹鋼對穿螺栓進行壓接，并加金屬平墊和彈簧墊。

5 結束語

雷電流在路徑選擇上總是選擇最易導電的途徑，而作為建筑物“外衣”玻璃幕墻，其金屬框具有良好的導電性能，屬于易遭雷擊的部位。做好玻璃幕墻的防雷防護，是保護建筑物和建筑物內人員安全的重要保障。在幕墻施工過程中應對施工質量加大控制力度，明確建設主體及施工各方的質量責任，嚴格按現行有效的規范設計。施工完畢后，要由有資質的防雷檢測機構對幕墻的雷電防護裝置進行安全檢測，并對是否符合設計文件做出判定。使得玻璃幕墻在遭受雷擊時，能夠免遭雷電災害造成建筑物破壞和人員傷亡。