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摘要：由于幕墙结构中有大量的金属材料，大气环境中的静电、电荷感应产生并聚集大量不同的电荷，导致幕墙附近的电气空间场强增大。建筑幕墙的金属框架是良好的导体，并且幕墙的防雷措施不当可能会被雷电损坏，并在严重时可能引起火灾，因此幕墙雷电防护设计施工必须严格按照有关规范进行。
关键词：建筑幕墙；防雷；设计
前言
随着我国社会经济的快速发展，建筑装饰行业也得到了飞速发展，建筑幕墙作为建筑的外墙围护结构和建筑外立面的主要装饰手段，得到了广泛的应用。然而，幕墙的金属龙骨架等金属材质由于雷电的效应会产生静电感应，在雷云瞬间放电后，若接地不良，幕墙的金属材质感应电荷不能相应地快速散流，将产生对地高电位，造成室内电位差，带来极大危害，因此，如何保证建筑物幕墙防雷的安全性已是当今一个重要问题。我国现行的电气施工及验收规范、图集对这方面内容的阐述尚不明确，建筑幕墙设计单位对建筑幕墙防雷技术的做法也不具体，对其做法的说明常见的是“符合设计规范要求”等字样，给从事具体施工的技术人员把握施工技术要求带来一定的难度。为防止或减少雷击建筑幕墙所发生的人身伤害和财产损失，并做到安全可靠、技术先进，做好建筑幕墙的防雷措施越来越重要。
1雷电对玻璃幕墙产生的危害
在高层建筑中使用玻璃幕墙，往往对雷电的危害性有所忽略。因高层建筑本身就放电的云层很近，地表的电磁场会发生严重的变形混乱，高层建筑的电场强度比一般的建筑更大，从而形成了雷电的发展条件。高层建筑在使用玻璃幕墙对大楼表面进行覆盖后，建筑自身设置的避雷装置被玻璃幕墙完全的隔绝开，，无法发挥其作用。导致玻璃幕墙被雷电击中，而玻璃幕墙的使用往往是大面积的，其材料本身具有脆性，易碎。在遭遇雷击后，玻璃幕墙极易发生大面积的炸裂，形成的碎片从高空掉落，造成很大的安全隐患。
2国家规范、标准对幕墙防雷的具体要求
JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》第4.4.13条规定：“玻璃幕墙的防雷设计应符合国家现行标准《建筑物防雷设计规范》GB50057和《民用建筑电气设计规范》JGJ16的有关规定。幕墙的金属框架应与主体结构的防雷体系可靠连接，连接部位应清除非导电保护层。”JGJ133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》第4.4.2条规定：“金属与石材幕墙的防雷设计除应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057）的有关规定外，还应符合下列规定：1在幕墙结构中应自上而下地安装防雷装置，并应与主体结构的防雷装置可靠连接；2导线应在材料表面的保护膜除掉部位进行连接；3幕墙的防雷装置设计及安装应经建筑设计单位认可。”
GB/T21086-2007《建筑幕墙》第5.2.2条规定：“建筑幕墙的防火、防雷功能应符合JGJ102、JGJ133的规定。”第14.9条规定：“防雷检验应测量幕墙框架与主体结构之间的电阻，幕墙表面潮湿或其他可能影响测试结果的情况下，不宜进行电阻的测量。”
3建筑玻璃幕墙设计特征与应用
建筑玻璃幕墙主要包括隐框玻璃幕墙、半隐框玻璃幕墙以及明框玻璃幕墙。相较于隐框、半隐框玻璃幕墙，明框玻璃幕墙使用效果较差。因此，通常在规模较小工程项目上使用明框玻璃幕墙，针对大规模或对建筑外环美化程度要求较高工程项目主要使用隐框、半隐框玻璃幕墙。建筑玻璃幕墙受力主体采用铝合金结构与钢结构，针对建筑幕墙空间受力主体结构复杂，在进行玻璃幕墙设计阶段，重点考虑幕墙作用、负荷、幕墙结构承重力以及结构变形等情况。在安装后进行质量检测，预测幕墙性能薄弱环节对幕墙整体结构影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑玻璃幕墙封口封边主要包括幕墙直线度、幕墙拼接缝平整程度以及幕墙玻璃材料和其他组成材料多形式封边封口。幕墙封口封边施工非常复杂，技术要求极为严格。在实际幕墙封口封边过程中非常容易受到外界因素影响，例如施工技术、交叉作业、施工材料以及设计工艺等，极大程度上增加了玻璃幕墙封口封边质量管控难度。针对这些特征与问题，分析建筑玻璃幕墙设计要点和主体结构复杂程度，全面掌握和控制施工质量与效率，确保玻璃幕墙施工稳定进行。
4建筑幕墙防雷设计原理
4.1预防直击雷
目前，我国建筑可以通过接闪器引下线和接地装置防止直接雷击，这三部分就可以充分应用于高层建筑幕墙的防雷设计。系统分析，高层建筑幕墙防直击雷的原因应是对剥离幕墙上部分女儿墙的立柱、盖板利用起来，与建筑物的防雷系统紧密结合，提高建筑幕墙的雷电流承受能力。如雷电流通过，，这种能量经过防雷系统的高层建筑后可以迅速传播地下，两个独立的防雷系统连接在一起，形成整个防雷保护结构，可以防止和减少雷电击中建筑物或玻璃幕墙的热效应和机械力对玻璃幕墙的损害，以此能最大程度增强高层建筑玻璃幕墙的防雷效果。
4.2预防侧击雷
对于一类高层建筑和二类高层建筑的高度而言，不应使用滚球的计算半径，其侧面雷击的可能性较大。因此，针对这两类高层建筑的防雷设计，应以侧雷击为主。高层建筑普遍采用钢筋混凝土结构。当选择引下线时，钢筋是一个不错的选择。根据建筑施工标准应在每间隔三层楼，相应的金属管和钢柱应作为引下线与等电位线连接。对于超过30m的建筑部分，需要将金属门窗、栏杆与钢结构和引下线进行等电位连接。
4.3预防雷击电磁脉冲
从本质上讲，雷电电磁脉冲是信号干扰的根源。高层建筑幕墙防雷击电磁脉冲的设计原则是充分利用玻璃幕墙铝柱和横梁两部分，促使两部分成为建筑物的空间屏蔽。同时，在玻璃幕墙防雷格栅的范围内，要注意防雷上下两个具有防雷要求的立柱要保持贯通，对于两个立柱断开的位置，可以使用铝合金板连接它们。同时，立柱和横梁之间应采用铝合金角码进行跨接。
5高层建筑幕墙防雷设计
高层建筑幕墙的防雷设计，可采用防雷装置将幕墙的水平主龙骨与垂直主龙骨连接。防雷效果可以通过使用接闪器和保持与建筑物的引下线保持连接状态，就可以实现防雷的效果。这种设计需要连接所有垂直主龙骨，使用欧姆弯连接。欧姆弯曲采用铝合金制造，具有良好的延展性。然后用不锈钢连接螺栓。当然，高层建筑的幕墙顶部可以安装接闪器，通过安装避雷针的措施，可以达到防雷的效果。在高层建筑的幕墙顶部安装闪光可以达到一定的防雷效果，但不能防止电流的绕击。因此，在高层建筑的防雷设计中可以采用垂直主龙骨与水平烛龙利用压环压接的方式。相对高度较低的建筑物可由焊接位置的钢筋与龙骨焊接。幕墙框架由金属构成，在格栅内，有一定的屏蔽作用。幕墙框架的金属长度和宽度控制在5m以内，可以减少磁场强度，在一定程度上保护建筑物内的各种设备。同时还可以进行计算，将设备放置在固定位置。
结束语
综上所述，随着我国建筑行业的快速发展，采取一定的措施可以使建筑幕墙防雷技术与建筑本身防雷设施形成整体防雷系统，不论是侧击雷直接击中幕墙产生的雷电流还是静电感应聚集的大量电荷，都能够快速有效地散流，对预防雷击起着非常重要的作用，而且能够最大限度地降低雷电给人们带来的危害。因此，建筑幕墙的防雷应从设计、施工各个方面不断规范，消除安全隐患。
参考文献：
［1］机械工业部设计研究院.GB50057-2010建筑物防雷设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2011.
［2］中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.
论文作者:张伟业
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第12期
论文发表时间:2019/1/7
标签：幕墙论文; 防雷论文; 玻璃幕墙论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 雷电论文; 结构论文; 《建筑细部》2018年第12期论文;