玻璃幕墙防雷技术探讨

陈州川 季芬琴 陈承滨

（福建省泉州市气象局 362000）

1 玻璃幕墙遭雷击原因

随着社会的发展，人们对建筑物要求在一步步提高，从开始仅满足居住需求，上升到现在的视觉美观，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近年来得到了很大的发展。然而，闪电产生的静电场、电磁场和电磁辐射，玻璃幕墙的金属材料因为雷电的作用，将会产生静电感应效应，在幕墙的金属体聚积与雷云极性大量相反的感应电荷，在雷云瞬间放电后，云与大地的电场骤然消失，玻璃幕墙的金属体感应电荷无法以相同速度流散，将产生高达数万伏对地的电位差，对建筑物内的人和设备产生危害。

2 制定防雷技术服务方案的必要性

随着社会的进步，建筑工程材料的不断发展，玻璃幕墙在各种建筑中被广泛应用，只要遭受雷击将会产生严重的安全责任事故。因此，通过制定科学合理的技术方案，确保建筑物特别是建筑物内人员安全，是十分必要的，制定完整的技术方案，可以预防和减少雷击建筑物玻璃幕墙所产生的人身伤亡和财产损失，具有现场指导意义。虽然我国现行的电气施工规范，标准图集在此方面已有明确规定，但设计单位只对建筑物总体的防雷措施及接地电阻有要求，对于玻璃幕墙子项目的防雷措施没有具体要求。

3 技术方法和技术路线：

3.1 根据玻璃幕墙的特点，从直击雷防护、侧击雷防护、雷击电磁脉冲三个方面，制定防雷设计方案。

3.2 根据玻璃幕使用性质，发生雷电事故时产生的危害性，对建筑物以及建筑物内人员造成安全隐患，分析研究各类玻璃幕墙防雷工程的做法，设置有效的预防措施。

3.3 根据规范设计并绘制防雷施工标准图纸，以便在施工单位在施工过程中作参考。

3.4 进一步完善各类型玻璃幕墙、玻璃采光顶防雷措施，结合首次检测数据实例，验证雷电防护效果。

4 玻璃幕墙的防雷措施

4.1 玻璃幕墙的防雷设计方案应符合现行国家规范的要求，依靠幕墙所在建筑物本身结构的防雷体系。通过各种途径将其遭受的雷电安全的传递给建筑物，利用建筑物的主体的防雷系统将雷电流安全送达大地，保证了建筑物和幕墙的安全。建筑物外部防雷装置由接闪器、引下线、接地装置三部分组成。

4.2 安装有玻璃幕墙的高层建筑物，一般按第二类防雷建筑物设计防护措施。在对玻璃幕墙设计防雷保护措施方案中，应充分利用建筑物本身的防雷装置，将玻璃幕墙的竖向龙骨、横向龙骨以及建筑物的防雷网联通，连成一个防雷整体。把幕墙上接闪到的雷电，经过建筑物本身的防雷系统，迅速运送到大地上，保护幕墙免遭雷电灾害造成破坏。

4.3 接闪器的做法。接闪器的作用是接收雷电流，并把雷电流通过建筑物防雷体系导通，输送大地达到防护自身的作用。

根据（GB50057-2010）要求，屋顶上永久性金属物宜作为接闪器，女儿墙的上的金属盖板（即玻璃幕墙的上封口），只要截面及厚度符合规范要求，就能作为引雷作用的接闪器。且金属盖板又是良好的导电体，在整栋建筑物中属于累计率最大的部位。作为直击雷防护装置，应将金属盖板与女儿墙上的接闪带相连作为直接接闪装置，并与建筑物主体防雷引下线焊接，从而起到引雷作用，保护了建筑物的安全。

4.4 引下线的做法。高于60m的建筑物仅靠建筑物屋面的布设的接闪器，不能预防雷电流的侧击，因此高于60米的建筑物，闪击击到其侧面是可能发生的，根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）的有关规定，建筑物应专设等电位连接环，环间垂直距离不应大于12m。建筑物四周采用-40×4mm镀锌扁钢布设等电位连接环与楼板钢筋，建筑物外墙金属门窗相连通。玻璃幕墙竖向布设的主龙骨可以视为引下线，竖向主龙骨用扁钢或铝合金制成可伸缩的“欧姆弯”做好跨接，满足机械强度的要求，连接处各用两个不锈钢螺栓进行压接处理。

4.5 接地装置的做法。依据《建筑物防雷设计规范》中规定，接地装置是接地体和接地线的总合，用于传导雷电流并将其流散入大地。所以，玻璃幕墙的接地装置不应单独设置，宜利用主体建筑物的接地装置，形成共用接地。自然接地体底板钢筋敷设完成，应按设计要求做接地施工处理，处理后经检查确认合格后浇灌混凝土。在混凝土浇灌之前，各金属构件之间必须组成电气连接，特别是作为接地体的桩筋、梁筋与承台的连接，焊接长度不得小于扁钢宽度的 2倍且要三面焊。并且接地体的材料、结构和最小尺寸应符合现行国家规范要求。

在玻璃幕墙竖向主龙骨、横梁安装过程中，应充分利用建筑物自身的防雷系统，将幕墙的竖向主龙骨、横梁和建筑物整个防雷系统连通，把玻璃幕墙遭受的巨大雷电流迅速通过建筑物的接地装置释放，保护玻璃幕墙和幕墙所在建筑物免遭雷电灾害破坏。（如图1所示）。

图1 竖向主龙骨及预埋件与主体防雷系统连接示意图

4.6 玻璃幕墙立柱与等电位连接环之间连接方法。幕墙立柱与预埋件的连接采用扁钢、圆钢或编制导线通过焊接或压接连通，扁钢截面不宜小于5mm×40mm，圆钢直径不宜小于12mm，铜质导线截面积不宜小于25mm2，铝质导线截面积不宜小于 30mm2。为了防止钢材与其它材质的电化学反应引起腐蚀，在两者之间加垫厚度为1mm的不锈钢垫片和弹簧片。

立柱伸缩缝位置采用防雷铜索连接片与立柱连接，确保导电性能良好。应在幕墙顶部和底部以及从底部其垂直间距不大于12m处分别设置等电位连接环，并与建筑物柱内的防雷引下线连接。设置等电位连接环的楼层所有竖向主龙骨与横梁的连接处，通过-4mm×40mm以上扁钢两端各用不锈钢对穿螺栓进行压接，并加金属平垫和弹簧垫。

5 结束语

雷电流在路径选择上总是选择最易导电的途径，而作为建筑物“外衣”玻璃幕墙，其金属框具有良好的导电性能，属于易遭雷击的部位。做好玻璃幕墙的防雷防护，是保护建筑物和建筑物内人员安全的重要保障。在幕墙施工过程中应对施工质量加大控制力度，明确建设主体及施工各方的质量责任，严格按现行有效的规范设计。施工完毕后，要由有资质的防雷检测机构对幕墙的雷电防护装置进行安全检测，并对是否符合设计文件做出判定。使得玻璃幕墙在遭受雷击时，能够免遭雷电灾害造成建筑物破坏和人员伤亡。