摘要：文章从雷电对建筑物的危害性谈起，依据相关规范对防雷的要求入手，提出了建筑幕墙防雷设计的具体做法，并且辅以相应的节点图构造做法详细说明；同时对比了各类建筑幕墙的防雷设计和导电用材上的异同处，提出了在幕墙防雷设计中应当注意的问题，以方便今后工程的应用。
关键词：雷电危害；建筑防雷分类；幕墙防雷设计；
About the building curtain wall lightning protection design
Tong Kelong 1
（1．China Construction Eighth Engineering Division The Second Construction Co.Ltd，Shandong JiNan 250014，China）
1 引言
雷电是发生在大气中一种自然放电现象。它给人类的生产和生活带来了巨大的影响。科学发现，雷电在生物进化和人类文明的发展中可能具有重大的进步作用，但是雷电也具有巨大的破坏作用，它威胁生命的安全，影响人类的生存环境，对现代社会的建筑等构成巨大的威胁并不时的造成巨大破坏。
随着我国经济的高速发展，各大城市陆续出现了大量的高层超高层建筑，幕墙在建筑工程中得到了广泛的应用。大家在满足生活舒适的同时对安全性要求也更高。这样就对建筑幕墙的安全提出了更高的要求。建筑幕墙的金属骨架是良导体，幕墙的防雷措施不当，可能会遭到雷电的侧击破坏，严重的可能招至雷灾，所以幕墙的防雷必须严格按照有关规范进行设计和工。结合相关标准、规范，需要工程技术人员对建筑幕墙防雷功能的实施方案、构造原理、材料选用、工艺方法等进行学习和反思，有利于幕墙工程设计。做好建筑幕墙的防雷是必不可少的，作为高层建筑物外围护结构，建筑幕墙的防雷对整个建筑物及人员的安全性的作用毋庸置疑。
2 对建筑物防雷的认知
2.1 雷电的危害
雷电的反击危害：当避雷针、避雷带、构架、建筑物等在遭受雷击时，雷电流通过以上物体及接地装置泄入大地，由于以上物体及接地装置具有电阻，在其上产生很高的冲击电位。当附近有人或其它物体时，可能对人或物体放电，这种放电称为反击。雷击架空线路或空中金属管道时，雷电波可能沿以上物体侵入室内，对人身及设备放电，造成反击。雷电的反击会对设备和人身都构成危险。
2.2 国家规范对幕墙的规定
《建筑幕墙》规定如下：建筑幕墙的防雷、防雷功能应符合JGJ102、JGJ133 的规定。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。
2.3 建筑幕墙防雷组成
建筑物的防雷装置分为两大类：外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成，即传统的防雷装置。建筑幕墙设计就是避免外部雷击造成的危害。在幕墙的防雷设计中，应充分利用建筑物的这些装置，将建筑幕墙横竖向龙骨、建筑物防雷网接通，连成一个防雷整体，把建筑幕墙获得的巨大雷电能量，通过建筑幕墙的防雷系统，迅速地输送到地下，保护建筑幕墙免遭雷电破坏的作用。接闪器是直接接受雷击的避雷针、避雷带、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。建筑幕墙常用的防雷装置的接闪器，通常是采用直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网作为接闪器。引下线指连接接闪器与接地装置的金属导体。防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。接地体和接地线的总和，用于传导雷电流并将其流散入大地。
3 防雷设计原理
3.1 雷设计原理：
《建筑物防雷设计规范》GB50057所提出的接闪器保护范围是以滚球法为基础的，所谓滚球法是以hr为半径的一球体沿需要防直接雷的部位滚动，当球体只触及接闪器或只接触及接闪器和地面而不触及需要保护的部位时，则该部位就得到接闪器的保护。用许多防雷导体以下列方法盖住需要防雷的空间，即用一给定半径的球体滚过上述防雷导体时不会接触要防雷的空间。
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3.2 滚球法-滚球半径：
建筑高度低于滚球半径的，只要滚球半径高度上部有避雷接闪器，下部一般是不需要专门做避雷系统。侧击雷具有短的吸引半径其相应的雷电流也是小的，高层建筑的结构通常能耐受这类小雷击电流的侧击。按照规范理解建筑幕墙作为第二类防雷建筑，当建筑高度低于45米时候，建筑物不需要做防侧雷击，只需要做防顶雷雷击即可；当建筑物高于45米时，高于45米以上的部分不仅需要做防顶雷，也要做防侧雷击。幕墙设计时只需做女儿墙防雷设计，屋面防雷网格由土建单位负责施工。
3.3 防雷设计网格：
《建筑物防雷规范》的规定：专门敷设的接闪器，可单独或任意组合采用接闪杆、接闪带、接闪网。按照规范要求建筑幕墙一般属于第二类防雷建筑，所以幕墙避雷网应组成不大于10m×10m或12m×8m的网格，才能有效避雷。建筑物有特殊要求时，可综合考虑。
4 幕墙防雷设计
4.1女儿墙盖板用作接闪器
在建筑幕墙设计时，通常是将建筑幕墙顶部女儿墙的盖板部分，有目的地把它设计成幕墙接闪器，该部分处于建筑幕墙的顶部，常用3mm铝单板做为盖板。铝板是一种良好的导体，其电场强度很大，当它沿建筑物女儿墙的顶部分布时，雷电先驱很自然地被吸引过来，是雷击率最大的部位，从而起到接闪器的作用。这样，它受到的雷电流，就可以通过幕墙女儿墙的避雷均压环和防雷引下线，安全地把雷电流引到建筑物的防雷网，并导通到接地装置，达到避雷的作用。
建筑幕墙顶部的接闪器，通常只能防顶层直击雷，对于防侧击雷，主要是在建筑幕墙的层间部位，每隔三层设置一圈闭合的均压环，均压环可用直径12mm镀锌钢筋焊接而成，然后通过引下线引到接地装置。均压环的设置，对于第二类防雷的建筑物，均压环环间垂直距离不应大于10米，引下线的水平距离不大于10米。
4.2 幕墙防侧雷雷击
引下线是连接接闪器与接地装置的金属导体。引下线是连接接闪器与接地装置的金属导体，建筑幕墙常用的防雷装置的引下线是利用建筑幕墙竖向主龙骨作为引下线，竖向主龙骨在伸缩缝的连接处采用电导铜线（或采用2mm铝合金片）制成的可伸缩的避雷连通导线并上下相连接。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2mm铝角码两端各用两个不锈钢螺钉进行连接。
4.3 接地装置
接地装置是接地体和接地线的总合，接地体是埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。接地线是从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体。建筑幕墙常的接地装置埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢，埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢，圆钢直径不应小于10mm，扁钢截面不应小于100 mm2，其厚度不应小于4mm；角钢厚度不应小于4mm；钢管壁厚不应小于3.5 mm。在腐蚀性较强的土壤中，应采取热镀锌等防腐措施或加大截面。建筑幕墙所有龙骨安装完毕后，必须用电阻表进行检测，检测所有引下线接地电阻值应符合设计要求。通常情况下，对于第二类或第三类防雷的建筑物所有引下线接地电阻值≤10Ω。接地装置通常由总承包单位来完成。
4.4 单元幕墙防雷设计
单元幕墙防雷跟框架幕墙防雷定义和原理基本相同，都是通过有效连接将幕墙立柱电压导入主体避雷系统。不同的是单元幕墙一般是插接，单元中间一般用胶条，使单元间电导通不畅，应采用导线连接。防雷其它做法同构架幕墙。
5 总结
通过对此幕墙防雷构造的详细分析，希望广大设计人员能够从中掌握幕墙系统防雷构造的设计要领。给出了一些具体的做法的措施；帮助设计师加深对现行规范的理解，试图解决困挠部分设计师的幕墙防雷问题。不妥之处，敬请各位同行和专家批评指正。
参考文献：
[1]GB/T21086-2007建筑幕墙[S].北京：中国建筑工业出版社，2008
[2]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
[3]GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011
[4]张芹.建筑幕墙与采光顶设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社.2006
论文作者:佟克龙1
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/11
标签：幕墙论文; 防雷论文; 建筑论文; 雷电论文; 建筑物论文; 装置论文; 导体论文; 《基层建设》2019年第30期论文;