高层建筑玻璃幕墙防雷技术分析研究
中图分类号：TU208文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0000-00
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，很多高层建筑物中都运用了玻璃幕墙。然而随着玻璃幕墙在高层建筑物中的应用越来越广泛，怎样做好高层建筑玻璃幕墙雷电防护工作已经成为影响玻璃幕墙发展的一个重要因素。本文就结合当前我国高层建筑玻璃幕墙应用的基础上，重点对其防雷技术进行详细的探讨，以便使其能够达到国家防雷标准。
1 高层建筑玻璃幕墙设置防雷系统基本原理
雷电主要是通过直击雷、侧击雷、雷击电磁脉冲、雷电波入侵这四种形式来破坏建筑物，所以在高层建筑玻璃幕墙设置防雷系统主要是为了防止以下三种：直击雷、侧击雷、雷击电磁脉冲。
1.1.直击雷的预防
当前我国建筑物主要由三部分来对直击雷进行防治，即接闪器、引下线以及接地装置。所以人们可以充分利用以上三部分来满足高层建筑玻璃幕墙的防雷系统。经过研究发现，高层建筑玻璃幕墙在防直击雷时的基本原理为：对玻璃幕墙最上部分女儿墙的立柱、盖板充分利用起来，跟建筑物防雷系统可靠连接进而使其有效结合在一起，从而使建筑幕墙能够承受非常大的雷电流，一旦有雷电流经过可以将这些电能量经过高层建筑物的防雷系统，快速的传送到地下，这样就可以使两个独立的防雷系统有效结合在一起，形成一个防雷整体，减少和避免雷电击中建筑物或者玻璃幕墙所产生的热效应和机械力对玻璃幕墙的破坏，进而在最大程度上提高高层建筑玻璃幕墙防直击雷的效果。
1.2.侧击雷的预防
接闪器正常情况下是安装在高层建筑幕玻璃墙的顶部，其弊端就是对电流的侧面横向发展没有相应的预防作用。当前我国主要采用以下方法来对侧击雷进行相应的预防，即高层建筑玻璃幕墙在其三十米以上的部位，确保每三层就要有一圈均压环设置，而且设置的均压环还要跟玻璃幕墙自身金属结构的和建筑物防雷系统有效结合在一起，在这里需要注意的是每幅幕墙都要与原有的建筑物防雷体系可靠连接，且连接点数量都要在两个以上。
1.3.雷击电磁脉冲的预防
雷击电磁脉冲从本质上来说就是一种信号的干扰源，高层建筑玻璃幕墙在防雷击电磁脉冲时的基本原理为：将玻璃幕墙的铝合金立柱和横梁这两部分有效利用起来，使他们能够成为建筑物的大空间屏蔽，另外还需要注意的是，在玻璃幕墙防雷网格范围内，对于上下两个具有防雷要求的立柱必须确保他们连接贯通，而且必须用铝合金板在两个立柱断开处连接，除此之外，铝合金角码还要在立柱和横梁之间进行跨接。
2 雷电对玻璃幕墙高层建筑的危害
相关的统计表明，我国每年有3500人左右会受到雷击，给社会带来的经济损失高达一百亿元以上。由此可以看出，雷电的频繁发生，已经对我国人民财产、生命以及社会经济健康发展带来了巨大的危害，严重影响着我国社会的快速发展。因此，相关部门必须采取相应的措施，制定出方针政策，决不能心存侥幸心理，因为，一旦出现雷击现象，将会给人们、社会带来不可挽回的损失，这些损失不是能够金钱来衡量的，所以在高层建筑玻璃幕墙设置防雷技术已经迫在眉睫。
2.1.雷电流危害的分类
当前国际公认的十大自然灾害之一就有雷电灾害，由此可以看出，雷电灾害对人类的危害是非常大的。根据雷电的性质，可以将雷电危害主要分为以下三方面：一是直接雷击危害。该危害主要是指在发生雷电时，直接击中在大地、建筑物等物体上，从而能够在第一时间产生电效应、机械力效应的一种危害，该雷电对人类造成的危害是巨大的；二是间接雷击危害。该危害主要是指在发生雷电时，由于周围的导体会产生相应的电磁感应和静电感应，从而会致使金属之间有电火花的产生的一种危害；三是雷电电磁波侵入的危害。当发生直击雷或者是雷电感应现象时，会通过一些金属将其引入高层建筑物内，进而会有闪击现象发生的一种危害。
2.2.雷击对玻璃幕墙高层建筑的危害
雷电就是其大自然中一种常见的放电现象，就雷电流本身来说它是一种强度非常大的电流，并且可以在极短的时间内造成很强的破坏的一种瞬间就会发生的过程。雷电流能够在瞬间释放出非常大的具有高电压、强电流、瞬时性以及随机选择性的强大能量，正常情况下雷电电压就能够达到数百万伏的电压值，瞬间电流也能够达到几十万安培，由此可以看出，无论是雷电电压还是雷电瞬间电流值都是非常大的，所以说雷击能够在瞬间释放出巨大的脉冲电流，而这些脉冲电流能够在瞬间产生非常大的机械能和热能，并且还能诱发脉冲过电压、过电流，从而融化击中的金属物体，这样就会使物体的水分由于受到巨大的热膨化，而产生非常巨大的机械力，严重的就会在瞬间发生爆炸现象，对周围的建筑物、设施、环境、人员等造成严重的危害，而且还会中断通信设施，从而造成系统瘫痪，进而造成非常严重的后果，有时候雷电发生时，会使周围的温度剧烈升高，这样就会使周围的建筑物发生自燃，引起触电、火灾等危害的发生。
高层建筑玻璃幕墙对地表的电场分别也有着一定的影响，比如使其地表的电场出现畸变等现象，而且就装有玻璃幕墙的建筑物来说电场强度比一般建筑物更加大，这就为雷电的快速发展创造了有利条件，而且高层建筑玻璃幕墙也会离放电云层相对来说较近一些，所以它比其他的建筑更容易造成到雷击危害。
3 高层建筑玻璃幕墙设置防雷的措施
接闪器、引下线和接地装置这三部分是构成我国高层建筑玻璃幕墙防雷装置的主要结构。女儿墙的盖板是玻璃幕墙最高部分的设置地点，这主要是由于该部位是自然设立良好导体的最佳要求，该部分的电场强度也是非常巨大的，这样就会非常自然地吸引过来雷电先驱，从而致使该部位是出现雷击概率最大的地方。所以在设置防雷装置时，必须将女儿墙的盖板跟高层建筑物防雷设施有效的连接起来，这就是我们所说的防雷系统的接闪器，这样连接的主要作用是更加快速、有效的接受雷电流，并且还能够帮助雷电流以最安全的方式通过高层建筑玻璃幕墙的防雷设施，进而传输到大地，从而在最大程度上起到防雷的作用。高层建筑玻璃幕墙接闪器的主要作用是预防雷电流的直接雷击，而对于雷电流的侧面横向发展没有预防作用。因此，在高层建筑及玻璃幕墙设置防雷时主要通过以下几个方面： （1）接地体用基础内的钢筋网来完成，并且还要确保焊接连通桩、承台和地粱这三部分之间的连接，然后再通过地梁焊接形成最终的闭合网格，最后再使用φ16mm的镀锌圆钢把无地梁处焊接连通；
（2）要充分利用好结构柱主筋，使其经过相应的焊接连接后作为引下线，并且还要用箍筋焊接每一层的柱筋，使其最终成为短路环，然后再将基础接地体跟引下线这两者焊接连通起来，最终跟接闪带之间焊接连通起到良好的防雷效果。
（3）高层建筑玻璃幕墙通过引下线竖向主龙骨，用铜或热镀锌钢作为竖向主龙骨的跨接，这里需要注意的是铜和钢制品的横截面一定要确保在50mm2以上，另外，还可以使用40mm x4mm的铝合金制作的具有伸缩功能的“欧姆弯”来作为竖向主龙骨的跨接，然后使用两个M8的不锈钢在连接处的上下压接对穿螺栓，压接时一定要确保使用不锈钢平垫和弹簧垫。另外还要在引下线竖向主龙骨的最上部分和最下部分以及均压环部分，都必须将竖向立柱和均压环之间有效连接在一起，从而起到很好的防雷效果。
（4）用均压闭合来焊接天面封顶层的外圈梁，然后再将其跟引下线进行焊接连通。高层建筑玻璃幕墙也可采用接闪杆对其进行保护，接闪杆的高度必须确保是在50cm以上，使用截面不小于176mm2以上的热侵镀锌圆钢作为材料。接闪杆要设置在高层建筑玻璃幕墙周围最容易受到雷击的部位，可以安装在建筑物的阳角位及尖顶的部位，并与建筑物本身的接闪带就近作好的电气连接。
4 高层建筑玻璃幕墙的防雷工程施工过程中的要求
根据近几年高层建筑玻璃幕墙的防雷工程资料和竣工经验，高层建筑玻璃幕墙防雷技术在设置过程中需要注意以下几个方面：
（1）高层建筑玻璃幕墙防雷技术必须严格按照我国《建筑物防雷设计规范》（GB500057―2010）的要求来进行设计。
（2）根据《建筑物防雷设计规范》（GB500057―2010）标准要求，引下线截面必须符合以下要求：玻璃幕墙竖向主龙骨可以作为引下线使用，在使用扁钢制品作为竖向主龙骨跨接焊接时，其截面必须在50mm2以上且厚度不小于2mm。
（3）根据《建筑物防雷设计规范》（GB500057―2010）标准要求，机械强度必须符合以下要求：高层建筑玻璃幕墙在进行接闪时，雷电流会通过玻璃幕墙将电流传输到大地，在这个传输过程中会有电动力作用的产生，因此，针对高层建筑玻璃幕墙金属部件之间一方面要采用焊接方式进行连接，另一方面还可以使用压接方式把金属的厚度压缩到≥4mm。
（4）确保高层建筑玻璃幕墙全部的连接处都是良好的电气连接，其中过渡电阻在0.03Ω以下，而防雷接地的电阻，必须严格按照《建筑物防雷设计规范》（GB500057―2010）标准要求进行设置，达到国家规定的相应标准。
（5）在高层建筑玻璃幕墙防雷工程竣工后，必须经过国家相关部门的检测，确保该防雷技术达到了国家相关规定标准后，才能真正实现竣工。
5 结论
综上所述，随着我国建筑行业的快速发展，楼层建筑变得越来越高，而高层建筑玻璃幕墙防雷技术跟高层防雷设施形成了防雷整体系统，对预防雷击起着非常重要的作用，而且能够在最大程度上降低雷电给人们带来的巨大危害。
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