王路亚
江西省气象局雷电中心江西南昌330046
摘要：玻璃幕墙也成为现代建筑派的主要表现特征，在新世纪的现代化城市建筑中具有重要的地位，在城市中高档建筑装饰工程中被广泛的应用。玻璃幕墙属于脆性材料，一般在建筑中大面积采用，有的甚至整个建筑物外墙均采用玻璃幕墙，如遭遇雷击，玻璃破裂形成碎片会造成严重的安全隐患。玻璃幕墙一般应用在人群密集的、大型的公共建筑和重要的高层、超高层建筑的外墙上，防雷设计应是项目的工作重点。
关键词：玻璃幕墙；建筑物；防雷设计
0引言
雷电是天空云层中一种自然的放电现象，雷电流是一种强度极大，作用时间极短的瞬变过程。雷电击中建筑物时，通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流在瞬间释放出的巨大能量，会把被击中金属熔化，使物体水份受热膨胀，产生强大的机械力，或者分解成氢气和氧气，产生爆炸，使建筑物遭到破坏，甚至雷电的高温引起建筑物燃烧构成火灾和引起触电。高层或超高层建筑玻璃幕墙使地表的电场分布发生了严重的畸变，其电场强度比一般建筑物大得多，容易构成雷电发展条件，加上离放电云层近，所以易遭受雷击。
1雷电对玻璃幕墙的危害
高层建筑玻璃幕墙围护高层建筑物后，建筑物防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应，不能直接起到接闪和防雷作用，闪电对建筑的雷击往往变成闪电对玻璃幕墙的雷击。同时高层建筑玻璃幕墙的金属材质由于雷电的效应，将会产生静电感应作用，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，云与大地的电场忽然消失，这时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生高达万伏以上的对地电位，这就是静电感应电压，对人和设备产生危害。
2高层建筑玻璃幕墙设置防雷系统基本原理
一般来说雷电对建筑物的破坏形式有四类：直击雷、侧击雷、雷击电磁脉冲、雷电波侵入。高层建筑玻璃幕墙主要预防直击雷、侧击雷、雷击电磁脉冲三类。
2.1防直击雷
通常建筑物的防直击雷装置有三部分：接闪器（如避雷针、避雷网及避雷带等）、引下线和接地装置。在高层建筑玻璃幕墙的防雷施工中，应充分利用建筑物的这些装置。根据国家有关规范规定，高层建筑玻璃幕墙防直击雷是利用玻璃幕墙顶部女儿墙的盖板、立柱、横梁与建筑物防雷系统构成可靠连接，把建筑幕墙获得的巨大电能量，通过建筑物的防雷系统，迅速地输送到地下，使其两部分成为一个防雷整体，共同起到保护高层建筑玻璃幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。
2.2防侧击雷
高层建筑幕玻璃墙顶部的接闪器，不能防止电流的侧面横向发展绕击作用。目前防止侧击雷的常见做法是：在30m以上的高层建筑玻璃幕墙部位，每三层设置一圈均压环，并与建筑物的防雷系统及玻璃幕墙自身的防雷体系可靠连接。同时，每幅幕墙接通数量不得小于2个。防雷区域内均压环及每幅幕墙防侧击雷网格应符合表1规定，均压环除了有通过玻璃幕墙受侧击雷电流外，还有等电位及分流作用。
2.3防雷击电磁脉冲
雷击电磁脉冲是一种干扰源，高层建筑物防雷击电磁脉冲利用玻璃幕墙的铝合金立柱和横梁作为建筑物的大空间屏蔽，在玻璃幕墙防雷网格区域内，有防雷要求的上下立柱应连贯导通，在其断开处，用铝合金板进行跨接；横梁与立柱用铝合金角码进行跨接。
3玻璃幕墙防雷设计的具体做法
玻璃幕墙防雷做法在图集中比较模糊，难以作为施工依据指导施工，给设计与施工人员对幕墙的防雷做法带来一定的困惑，而雷击破坏建筑物及其内部电气设备的事件时有发生，特别是高层建筑玻璃幕墙，在雷雨天，由于高层建筑的基础电阻小和近百米高的玻璃幕墙，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，更易受到雷击。
3.1明确雷电产生条件及危害
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，又有近百米高的玻璃幕墙，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。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。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。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。
3.2玻璃幕墙防雷设计的具体要求及施工
第一，根据有关防雷接地的技术资料并结合以往竣工工程的经验，我们认为玻璃幕墙防雷必须在以下几个重要方面满足要求：
（一）玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB500057-94）的有关规定。
（二）玻璃幕墙竖向主龙骨应视为引下线，竖向主龙骨的跨接用扁钢制品时截面必须达到100m㎡。
（三）除焊接方式以外，采用压接方式其金属材料厚度应达到4mm。
（四）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；焊接处做防腐处理。
（五）不同金属压接，要做防电化腐蚀处理。如：钢与铝连接时，钢要镀锡；或在钢、铝之间加不锈钢垫片。
（六）施工完成后，要有权威检测机构进行检测，必须达到设计和规范要求的接地电阻值。第二，以某大厦为例谈玻璃幕墙防雷接地的作法
该大厦地上22层，高80米，外墙使用大面积花岗岩挂板、玻璃幕墙及复合铝板。下面说明其玻璃幕墙防雷接地具体作法：
（一）从六层开始，九层、十二层、十五层直至二十二层，每三层在建筑物四周结构楼板表面敷设一根40×4镀锌扁钢，并与建筑物四周防雷引下线的引出钢筋（Φ12）焊接，焊接长度为圆钢直径的6倍，双面施焊、焊接处刷两道防锈漆（以后焊接处均刷两道防锈漆），从而形成一道均压环。为使玻璃幕墙竖向铝合金主龙骨保持接地的贯通，用40×4镀锌扁钢一端与均压环焊接，焊接长度应为其宽度的2倍，并三面施焊，另一端用两个M8不锈钢对穿螺栓与竖向主龙骨进行压接，为防止镀锌扁钢与铝合金的电化学腐蚀，在其间加垫1mm厚不锈钢垫片，并加不锈钢平垫和弹簧垫。
（二）所有竖向主龙骨的连接处采用40×4铝合金制成的可伸缩的“欧姆弯”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。
（三）设置均压环的楼层所有竖向主龙骨与横向龙骨的连接处，通过40×4铝角码两端各用两个M6不锈钢对穿螺栓进行压接，并加不锈钢平垫和弹簧垫。
参考文献：
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[2]黎云黎雷.高层建筑中玻璃幕墙施工质量控制[J].中国科技信息.2011.09期
[3]邓上峰.高层建筑玻璃幕墙的节能技术应用与分析[J].大众科技.2010.05期