雷電是天空云層中一種自然放電現(xiàn)象，其擊中建筑物時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生電效應(yīng)，雷電流在瞬間釋放出的巨大能量，會(huì)使被擊中的建筑物遭到破壞。高層建筑幕墻的金屬材質(zhì)由于雷電的效應(yīng)，將會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用，當(dāng)天空雷云和大地形成電場(chǎng)時(shí)，幕墻的金屬體就會(huì)積聚與雷云極性相反的大量感應(yīng)電荷，當(dāng)雷云瞬間放電后，云與大地的電場(chǎng)忽然消失，將會(huì)產(chǎn)生高達(dá)萬伏以上的對(duì)地電位，這建筑物會(huì)產(chǎn)生極大的危害。所以，建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)必須做好防雷設(shè)計(jì)，以防范雷電對(duì)建筑幕墻的損害。
對(duì)此，建筑幕墻防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)就顯得十分重要。依據(jù)有關(guān)國(guó)家防雷規(guī)范的要求，及相應(yīng)建筑物本身的特點(diǎn)，建筑幕墻的防雷裝置應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面要求。
一、建筑幕墻的防雷分類
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057—2010)的規(guī)定，建筑物的防雷共分三類，其中第一類主要是屬于具有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，如使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥等爆炸物質(zhì)的建筑物等；第二類為國(guó)家級(jí)的重點(diǎn)部門的建筑物及預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑或一般性工業(yè)建筑；第三類為省級(jí)的重點(diǎn)部門的建筑物及預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)小于0.25次/a且大于0.05次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑或一般性工業(yè)建筑；建筑幕墻常用到的防雷分類主要是屬于第二類或第三類的。
二、建筑幕墻的防雷措施
對(duì)于第一類建筑物和具有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物的防雷措施，除了防直擊雷外，還需防雷電侵入的措施;而對(duì)于第二類或第三類的常用建筑幕墻的防雷措施主要是防直擊雷。主要防直擊雷的建筑幕墻，不僅要考慮頂層直擊雷，還要考慮側(cè)向直擊雷，防頂層直擊雷的防雷措施是在建筑物頂上裝設(shè)避雷網(wǎng)(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器，其避雷網(wǎng)一般按規(guī)定沿著屋角、屋脊、屋檐、檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)，并在整個(gè)屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的網(wǎng)格(第三類防直擊雷為20m×20m或24m×16m的網(wǎng)格)，防側(cè)向直擊雷的防雷措施是通過在建筑幕墻層間部位設(shè)置一圈圈閉合的均壓環(huán)，然后通過引下線傳到接地裝置。
三、建筑幕墻的防雷系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)
建筑幕墻的防雷裝置主要包括接閃器、引下線和接地裝置。在建筑幕墻的防雷設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用建筑物的這些裝置，將建筑幕墻豎向龍骨、橫向龍骨和建筑物防雷網(wǎng)接通，連成一個(gè)防雷整體，把建筑幕墻獲得的巨大雷電能量，通過建筑幕墻的防雷系統(tǒng)，迅速地輸送到地下，保護(hù)建筑幕墻免遭雷電破壞的作用。
(一)接閃器
接閃器是直接接受雷擊的避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等。建筑幕墻常用的防雷裝置的接閃器，通常是采用直接裝設(shè)在建筑物上的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)作為接閃器。
用作接閃器的避雷針?biāo)捎玫某叽�，若按熱穩(wěn)定性檢驗(yàn)，則只要很小的截面就夠了，所采用的尺寸主要是考慮機(jī)械強(qiáng)度和防腐蝕問題，避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管，其直徑不應(yīng)小于下列數(shù)值：針長(zhǎng)1m以下，圓鋼為12mm，鋼管為20mm;針長(zhǎng)1～2m，圓鋼為16mm，鋼管為25mm;而對(duì)用作接閃器的避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm，扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。在同一截面下，圓鋼的周長(zhǎng)比扁鋼的小，其與空氣的接觸面也小，受空氣腐蝕相對(duì)也小。
此外，圓鋼易于施工，材料易得，所以，建議優(yōu)先采用圓鋼。建筑幕墻接閃器布置時(shí)，對(duì)于第一類防雷的建筑物，避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不大于5m×5m(或6m×4m);第二類防雷的建筑物，避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不大于10m×10m(或12m×8m);第三類防雷的建筑物，避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不大于20m×20m(或24m×16m)。在建筑幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，我們通常是將建筑幕墻頂部女兒墻的蓋板部分，有目的地把它設(shè)計(jì)成幕墻接閃器，因?yàn)樵摬糠痔幱诮ㄖ粔Φ捻敳�，常�?mm鋁單板(或4mm鋁塑板)作為蓋板。
我們知道，鋁板是一種良好的導(dǎo)體，其電場(chǎng)強(qiáng)度很大，當(dāng)它沿建筑物女兒墻的頂部分布時(shí)，雷電先驅(qū)很自然地被吸引過來，是雷擊率最大的部位，從而起到接閃器的作用。這樣，幕墻接閃器接受到的雷電流，就可以通過幕墻女兒墻的避雷均壓環(huán)和防雷引下線，安全地把雷電流引到建筑物的防雷網(wǎng)，并導(dǎo)通到接地裝置，達(dá)到避雷的作用。建筑幕墻頂部女兒墻防雷節(jié)點(diǎn)圖，如圖示。
屋頂防雷示意圖
建筑幕墻頂部的接閃器，通常只能防頂層直擊雷，對(duì)于防側(cè)向直擊雷，主要是在建筑幕墻的層間部位，每隔三層設(shè)置一圈閉合的均壓環(huán)，均壓環(huán)可用直徑12mm鍍鋅鋼筋(或采用40mm×4mm鍍鋅鋼板)焊接而成，然后通過引下線引到接地裝置。均壓環(huán)的設(shè)置，對(duì)于第二類防雷的建筑物，均壓環(huán)環(huán)間垂直距離不應(yīng)大于10m，引下線的水平距離不大于10m。
對(duì)于金屬屋面的建筑物，普通的金屬屋面的防雷處理是在屋面板上設(shè)置網(wǎng)格狀避雷帶作為接閃器，這種做法會(huì)影響屋面的美觀性，同時(shí)由于固定避雷帶需要在屋面板上打螺釘，增加了漏水隱患。
如今，很多金屬屋面建筑物不單獨(dú)作為接閃器，而是利用建筑物其本身屋面作為接閃器，通過網(wǎng)格交叉點(diǎn)設(shè)置引下線石材幕墻工程公司，將電流引至底板，由底板傳至結(jié)構(gòu)主檁條，形成避雷體系，并與主體結(jié)構(gòu)防雷體系可靠的連接。
當(dāng)利用建筑物本身屋面作為接閃器時(shí)應(yīng)符合下列要求：金屬板之間采用搭接時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm;金屬板下面無易燃物品時(shí)，其厚度不應(yīng)小于0.5mm;金屬板下面有易燃物品時(shí)，其厚度，鋼板不應(yīng)小于4mm，銅板不應(yīng)小于5mm，鋁板不應(yīng)小于7mm。
(二)引下線
引下線是連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體，建筑幕墻常用的防雷裝置的引下線是利用建筑幕墻豎向主龍骨作為引下線，豎向主龍骨在伸縮縫的連接處采用電導(dǎo)銅線(或采用40mm×4mm鋁合金片)制成的可伸縮的避雷連通導(dǎo)線并上下相連接，連接處上下各用M6不銹鋼螺栓進(jìn)行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
設(shè)置均壓環(huán)的樓層所有豎向主龍骨與橫向龍骨的連接處，通過L40mm×4mm鋁角碼兩端，各用兩個(gè)M8不銹鋼對(duì)穿螺栓進(jìn)行壓接，并加不銹鋼平墊和彈簧墊。
對(duì)于單獨(dú)作為引下線的建筑物，宜采用圓鋼或扁鋼，通常優(yōu)先采用圓鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。引下線應(yīng)沿建筑物外墻明敷，并經(jīng)最短路徑接地;裝飾效果要求較高者可以采用暗敷，但其圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm，扁鋼截面不應(yīng)小于80mm2。
(三)接地裝置
接地裝置是接地體和接地線的總合，建筑幕墻常用的防雷裝置的接地裝置埋于土壤中的人工垂直接地體，宜采用角鋼、鋼管或圓鋼;埋于土壤中的人工水平接地體，宜采用扁鋼或圓鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm設(shè)計(jì)效果圖，扁鋼截面不應(yīng)小于100mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm;角鋼厚度不應(yīng)小于4mm;鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5mm。
在腐蝕性較強(qiáng)的土壤中，應(yīng)采取熱鍍鋅等防腐措施或加大截面。建筑幕墻在通常的情況下可以不用單獨(dú)設(shè)計(jì)防雷接地裝置，而是通過與土建的防雷接地裝置共用，在這種情況下，建筑幕墻避雷體系必須上下連通，依靠主體避雷體系進(jìn)行防雷布置。
布置時(shí)，建筑幕墻自身防雷系統(tǒng)要與土建防雷系統(tǒng)中的土建避雷主筋可靠連接，所有的引下線均應(yīng)連到均壓環(huán)上，均壓環(huán)可用直徑12mm鍍鋅鋼筋(或采用40mm×4mm鍍鋅鋼板)焊接而成。幕墻的主梁通過預(yù)埋件及避雷均壓環(huán)和避雷引出線與土建主體避雷主筋相連焊接牢固，焊縫搭接長(zhǎng)度不小于100mm。
建筑幕墻所有龍骨安裝完畢后，必須用電阻表進(jìn)行檢測(cè)構(gòu)造介紹，檢測(cè)所有引下線接地電阻值應(yīng)符合建筑幕墻的防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。在通常情況下，對(duì)于第二類或第三類防雷的建筑物所有引下線接地電阻值≤10Ω;對(duì)于第一類防雷的建筑物所有引下線接地電阻值≤5Ω。
