摘 要 ： 本文通过对建筑幕墙的简单介绍，分析建筑幕墙需要防雷的原因，阐述其防雷设计的现状及存在的问题，并提出改进要点及做法。

关键词 ： 建筑幕墙 防雷设计 措施分析

1.建筑幕墙简介

近年来，为了建筑外装饰的美观，建筑外立面大面积采用幕墙。幕墙是由金属构架与板材组成的、不承担主体结构荷载与作用的建筑外围护结构。目前，建筑幕墙主要有玻璃幕墙、铝合金幕墙、石材幕墙。玻璃幕墙、铝合金幕墙的构架为铝合金型材，石材幕墙的构架为钢结构。

2.建筑幕墙防雷的必要性

雷击放电方向的选择，决定于大气中最大电场强度方向。由于建筑幕墙的构架为大量的金属材料组成，在大气雷电环境中，受雷云电荷的静电感应，会产生和集聚大量的与雷云底层电荷异号的电荷，从而引起幕墙附近空间电场强度增大。当下行先导流注到达建筑物击距距离时，放电通道是选择电场强度最大的地方进行，下行先导流注便会与幕墙产生的迎面先导流注汇合，幕墙就遭到了雷击。

另一种情况是，当幕墙处于接闪器的保护范围之内，当有小于滚球半径相对应的雷电流通过时，就有可能穿过接闪器的保护空间，击在幕墙上。因此，建筑幕墙必须防雷。

3.建筑幕墙防雷设计的现状及存在的问题

由于《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）、《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）、《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）没有对幕墙防雷设计作出明确的规定，设计人员仅根据自己的认识进行防雷设计，因此方案五花八门，水平良莠不齐。存在的问题归纳起来主要有：

3.1幕墙的防雷接地点少

大的幕墙每层或隔一层楼才有一、二个接地点，小的幕墙仅有一个接地点，有的幕墙甚至没有接地点。

根据雷闪数学模型：

h_r=2=I 30(1－ ) （1）

经简化

h_r =10I^0.65 （2）

式中，h_r——雷闪的最后闪络距离（击距），即滚球半径（m）;

I—与h_r相对应的得到保护的最小雷电流幅值（kA）,即比该电流小的雷电流可能击到被保护的空间。

与h_r相对应的雷电流按式（2）整理为

I=（h_r／10）^1.54 （3）

若防雷等级为第二类防雷建筑物，h_r＝45m，则I＝10.1kA;

若防雷等级为第三类防雷建筑物，h_r＝60m，则I＝15.8 kA。

防雷装置地上高度H处的电位为

U ₌ HL_o（di／dt） Ir IR （4）

式中：L₀—单位长度电感（µH／m ）;

H— 防雷装置某点距接地体的高度（m）;

di／dt—雷电流陡度（kA／µs）;

I— 雷电流幅值（kA）;

r—引下线电阻（Ω）;

R—接地电阻（Ω）。

假定幕墙只有一个接地点，距地高度为20米，一般情况下r很小可以忽略，取I＝10kA， L_o＝1.5µH／m， t＝10µs，R＝10Ω。

则U＝130（kv）。

如此高的电压会对幕墙里的人、设备和幕墙的板材必然产生反击。

假设幕墙接地点增加为10个，各个接地点平均分配雷电流，其它条件同上，则U＝13（kv）。

由此可见，增加接地点数量，会大大降低反击电压。

3.2幕墙未充分利用建筑结构防雷体系

有的幕墙自身设置了均压环，但与主体结构钢筋连接很少，有的幕墙从接地装置引出一根接地线来接地。

现代建筑多为钢筋混凝土结构，利用建筑物的金属体做防雷装置有很多优点，如泄流能力强、均衡电位、节省费用、接地电阻稳定、使用周期长等等，因此建筑防雷设计大多利用建筑结构钢筋作防雷导体。因而建筑幕墙防雷也应充分利用建筑物的结构钢筋。

4.建筑幕墙防雷设计要点及做法

4.1建筑幕墙防雷设计要点

第一，充分利用建筑结构防雷体系；

第二，尽可能地增加幕墙接地连接点；

第三，可靠的电气连接。

4.2建筑幕墙防雷设计的措施

4.2.1幕墙每层与各引下线连接

玻璃幕墙和铝合金幕墙每层用25mm×4mm镀锌扁钢作均压环，并与各立柱连接，然后镀锌扁钢与各引下线连接。石材幕墙的构架为钢构架，只须将钢结构互相可靠焊接，每层与各引下线连接即可。这里须注意的是土建时每层各引下线处应留出接地端子板。

若幕墙部位没有引下线，就利用建筑边梁的钢筋通长焊接并与各引下线连接形成建筑的均压环，然后每隔18米与幕墙的均压环或者钢构架连接一次。

4.2.2各防雷导体之间应可靠电气连接

玻璃幕墙、铝合金幕墙的立柱与均压环，均压环与接地端子板应可靠电气连接。石材幕墙的立柱、横梁、斜撑之间应可靠焊接，钢构架与接地端子板应可靠电气连接。当同时具有玻璃幕墙与石材幕墙或铝合金幕墙与石材幕墙时，均压环应与石材幕墙的钢构架可靠电气连接。具体可参阅国家建筑标准设计图集《建筑物防雷设施安装》（99D501-1）有关玻璃幕墙与防雷装置连接做法。钢构件之间应采用焊接，铝合金构件之间、铝合金构件与钢构件之间可采用角件螺栓连接或者编织软铜线螺栓连接。

参考文献

1.建筑物防雷设计规范 GB50057-94 北京：中国计划出版社，2000

2.倪林，吴刚 防雷设计审核探索 北京：气象出版社 2005

3.玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003 北京：中国建筑工业出版社 2003

4.金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001 北京：中国建筑工业出版社 2001