玻璃幕墙防雷接地的作法探讨
一、 前言
随着建筑装饰工程的不断发展，玻璃幕墙在中高档建筑工程中得到了广泛的应用。但随之而来玻璃幕墙及建筑物的安全性如何保证已是当今一个重要问题。我国现行的电气施工及验收规范、标准施工图集对这方面内容的阐述尚未十分明确，设计单位对玻璃幕墙防雷技术作法说明常见的也不十分具体，从而给从事具体施工和监理的技术人员准确把握质量安全技术要求带来一定的难度。
二、雷电对玻璃幕墙高层建筑的危害
众所周知，雷电是天空云层中一种自然的放电现象，雷电流是一种强度极大，作用时间极短的瞬变过程。雷电击中建筑物时，通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流在瞬间释放出的巨大能量，会把被击中金属熔化，使物体水份受热膨胀，产生强大的机械力，或者分解成氢气和氧气，产生爆炸，使建筑物遭到破坏，甚至雷电的高温引起建筑物燃烧构成火灾和引起触电。
高层或超高层建筑玻璃幕墙使地表的电场分布发生了严重的畸变，其电场强度比一般建筑物大得多，容易构成雷电发展条件，加上离放电云层近，所以易遭受雷击。
高层建筑玻璃幕墙围护高层建筑物后，建筑物防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应，难以防止直接雷击，往往闪电造成对玻璃幕墙的雷击。
高层建筑玻璃幕墙的金属材质由于雷电的效应，将会产生静电感应作用，当天空雷云和大地形成电场时，幕墙的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷，当雷云瞬间放电后，云与大地的电场忽然消失，这时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生高达万伏以上的对地电位，这就是静电感应电压，对人和设备产生危害。
三、高层建筑玻璃幕墙防雷措施
通常建筑物的防雷装置有三部分：接闪器、引下线和接地装置。在玻璃幕墙的防雷设计中，应充分利用建筑物的这些装置，将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通，连成一个防雷整体，把玻璃幕墙获得的巨大雷电能量，通过建筑物的接地系统，迅速地输送到地下，保护玻璃幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。
高层建筑玻璃幕墙的顶部的女儿墙的盖板，是人为地设立的良好导体，它沿建筑物女儿墙的顶部分布，其电场强度很大。雷电先驱很自然地被吸引过来，是雷击率最大的部位。作为防止雷击的直击措施，可将盖板设计成直接接受雷击的装置，起到引雷作用的接闪器。其作用在于接受雷电流，同时又安全地把雷电流与建筑物防雷网接通，并导通入地达到避雷作用。
高层建筑幕玻璃墙顶部的接闪器，不能防止电流的侧面横向发展绕击作用。在30m以上的高层建筑玻璃幕墙部位，每三层设置一圈均压环，并和建筑物防雷网及玻璃幕墙自身的防雷体系接通。
四、高层建筑玻璃幕墙的防雷接地要求及某大厦玻璃幕墙防雷接地作法
4.1通过查阅一些有关防雷接地的技术资料并结合某大厦及其它以往竣工工程的经验，我们认为玻璃幕墙防雷必须在以下几个重要方面满足要求：
4.1.1玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB500057－94）的有关规定。
4.1.2引下线截面应符合要求
玻璃幕墙竖向主龙骨应视为引下线，竖向主龙骨的跨接用扁钢制品时截面必须达到100mm2。 4.1.3满足机械强度的要求
除去焊接方式以外，采用压接方式其金属材料厚度达到4mm。 4.1.4采用焊接方式要满足施工规范的要求
圆钢搭接长度为其直径的6倍，且双面施焊；扁钢搭接长度为其宽度的2倍，且三面施焊；焊接处做防腐处理。
4.1.5不同金属压接，要做防电化腐蚀处理
如：钢与铝连接时，钢要镀锡；或在钢、铝之间加不锈钢垫片。
4.1.6施工完成后，要有权威检测机构进行检测，必须达到设计和规范要求的接地电阻值。 4.2某大厦玻璃幕墙防雷接地的作法
该工程总建筑面积约22万平方米，为全现浇钢筋混凝土结构。A、B、C、D四栋塔楼座落在连体裙房之上，A、B栋为写字楼，C、D栋为公寓。A栋地上27层，檐高108.57米;B栋地上16层，檐高73.7米；C栋地上22层，檐高94.10米；D栋地上24层，檐高93.48米；裙房5层（28.60米）。
该工程外墙使用大面积花岗岩挂板、玻璃幕墙及复合铝板。下面以A栋为例，说明其玻璃幕墙防雷接地具体作法：
4.2.1从六层开始，九层、十二层、十五层直至二十七层，每三层在建筑物四周结构楼板表面敷设一根40×4镀锌扁钢，并与建筑物四周防雷引下线的引出钢筋（Φ12）焊接，焊接长度为圆钢直径的6倍，双面施焊、焊接处刷两道防锈漆（以后焊接处均刷两道防锈漆），从而形成一道均压环。为使玻璃幕墙竖向铝合金主龙骨保持接地的贯通，用40×4镀锌扁钢一端与均压环焊接，焊接长度应为其宽度的2倍，并三面施焊，另一端用两个M8不锈钢对穿螺栓与竖向主龙骨进行压接，为防止镀锌扁钢与铝合金的电化学腐蚀，在其间加垫1mm厚不锈钢垫片，并加不锈
本文主要介绍建筑物玻璃幕墙防雷电及接地的一些做法，确保建筑物玻璃幕墙不受雷击.
一、前言
随着建筑装饰工程的不断发展，玻璃幕墙在中高档建筑工程中得到了广泛的应用。但随之而来玻璃幕墙及建筑物的安全性如何保证已是当今一个重要问题。我国现行的电气施工及验收规范、标准施工图集对这方面内容的阐述尚未十分明确，设计单位对玻璃幕墙防雷技术作法说明常见的也不十分具体，从而
给从事具体施工和监理的技术人员准确把握质量安全技术要求带来一定的难度。
二、雷电对玻璃幕墙高层建筑的危害
众所周知，雷电是天空云层中一种自然的放电现象，雷电流是一种强度极大，作用时间极短的瞬变过程。雷电击中建筑物时，通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流在瞬间释放出的巨大能量，会把被击中金属熔化，使物体水份受热膨胀，产生强大的机械力，或者分解成氢气和氧气，产生爆炸，使建筑
物遭到破坏，甚至雷电的高温引起建筑物燃烧构成火灾和引起触电。
高层或超高层建筑玻璃幕墙使地表的电场分布发生了严重的畸变，其电场强度比一般建筑物大得
多，容易构成雷电发展条件，加上离放电云层近，所以易遭受雷击。
高层建筑玻璃幕墙围护高层建筑物后，建筑物防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应，难以防止直接雷
击，往往闪电造成对玻璃幕墙的雷击。
高层建筑玻璃幕墙的金属材质由于雷电的效应，将会产生静电感应作用，当天空雷云和大地形成电场时，幕墙的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷，当雷云瞬间放电后，云与大地的电场忽然消失，这时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生高达万伏以上的对地电位，这就是静
电感应电压，对人和设备产生危害。
三、高层建筑玻璃幕墙防雷措施
通常建筑物的防雷装置有三部分：接闪器、引下线和接地装置。在玻璃幕墙的防雷设计中，应充分利用建筑物的这些装置，将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通，连成一个防雷整体，把玻璃幕墙获得的巨大雷电能量，通过建筑物的接地系统，迅速地输送到地下，保护玻璃幕墙和建筑物免遭雷电破
坏的作用。
高层建筑玻璃幕墙的顶部的女儿墙的盖板，是人为地设立的良好导体，它沿建筑物女儿墙的顶部分布，其电场强度很大。雷电先驱很自然地被吸引过来，是雷击率最大的部位。作为防止雷击的直击措施，可将盖板设计成直接接受雷击的装置，起到引雷作用的接闪器。其作用在于接受雷电流，同时又安全地把
雷电流与建筑物防雷网接通，并导通入地达到避雷作用。
高层建筑幕玻璃墙顶部的接闪器，不能防止电流的侧面横向发展绕击作用。在30m以上的高层建筑玻璃幕墙部位，每三层设置一圈均压环，并和建筑物防雷网及玻璃幕墙自身的防雷体系接通。
四、高层建筑玻璃幕墙的防雷接地要求及某大厦玻璃幕墙防雷接地作法
4.1通过查阅一些有关防雷接地的技术资料并结合某大厦及其它以往竣工工程的经验，我们认为玻
璃幕墙防雷必须在以下几个重要方面满足要求：
4.1.1玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB500057－94）的有
关规定。
4.1.2引下线截面应符合要求
玻璃幕墙竖向主龙骨应视为引下线，竖向主龙骨的跨接用扁钢制品时截面必须达到100mm2。4.1.3
满足机械强度的要求
除去焊接方式以外，采用压接方式其金属材料厚度达到4mm。
4.1.4采用焊接方式要满足施工规范的要求
圆钢搭接长度为其直径的6倍，且双面施焊；扁钢搭接长度为其宽度的2倍，且三面施焊；焊接处
做防腐处理。
4.1.5不同金属压接，要做防电化腐蚀处理
如：钢与铝连接时，钢要镀锡；或在钢、铝之间加不锈钢垫片。
4.1.6施工完成后，要有权威检测机构进行检测，必须达到设计和规范要求的接地电阻值。
4.2某大厦玻璃幕墙防雷接地的作法
该工程总建筑面积约22万平方米，为全现浇钢筋混凝土结构。A、B、C、D四栋塔楼座落在连体裙房之上，A、B栋为写字楼，C、D栋为公寓。A栋地上27层，檐高108.57米;B栋地上16层，檐高73.7米；C栋地上22层，檐高94.10米；D栋地上24层，檐高93.48米；裙房5层（28.60米）。
该工程外墙使用大面积花岗岩挂板、玻璃幕墙及复合铝板。下面以A栋为例，说明其玻璃幕墙防雷
接地具体作法：
4.2.1从六层开始，九层、十二层、十五层直至二十七层，每三层在建筑物四周结构楼板表面敷设一根40×4镀锌扁钢，并与建筑物四周防雷引下线的引出钢筋（Φ12）焊接，焊接长度为圆钢直径的6倍，双面施焊、焊接处刷两道防锈漆（以后焊接处均刷两道防锈漆），从而形成一道均压环。为使玻璃幕墙竖向铝合金主龙骨保持接地的贯通，用40×4镀锌扁钢一端与均压环焊接，焊接长度应为其宽度的2倍，并三面施焊，另一端用两个M8不锈钢对穿螺栓与竖向主龙骨进行压接，为防止镀锌扁钢与铝合金的电化学
腐蚀，在其间加垫1mm厚不锈钢垫片，并加不锈钢平垫和弹簧垫。
4.2.2所有竖向主龙骨的连接处采用40×4铝合金制成的可伸缩的“欧姆弯”进行压接，连接处上下各用两个M8不锈钢对穿螺栓进行压接（可动的一端避开插芯），并加不锈钢平垫和弹簧垫（如图一所示）。
4.2.3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40×4铝角码两端各用两个M
6不锈钢对穿螺栓进行压接，并加不锈钢平垫和弹簧垫（如图二所示）。
4.2.4幕墙顶部女儿墙的盖板是起到引雷作用的接闪器。用φ12镀锌圆钢沿女儿墙周圈安装，并与主体结构防雷引下线焊接。在盖板内侧安装40×4×4镀锌角钢，每块铝板安装两段角钢（每段长300mm），两段之间用φ12镀锌圆钢焊接连通。并用φ12镀锌圆钢一端与女儿墙顶φ12镀锌圆钢焊接，另一端与角钢焊接。每段角钢与铝板之间用四个M6×20不锈钢自攻螺丝压接（角钢与铝板之间加垫1mm厚不锈钢垫
片），并加不锈钢平垫和弹簧垫（如图三所示）。
五、检测结果
通过实施上述的技术质量安全措施，使玻璃幕墙与大厦的防雷系统成为一个整体，较好地完成了玻璃幕墙防雷系统的全部工作。后经北京市建工集团避雷装置安全检测站实地检测，在A栋共设置95个测试点实测，接地电阻值均在0.3～0.7Ω之间（具体检测数值见如下表格），完全满足设计（R≤1Ω）及规
范要求。 六、结语
该大厦于一九九九年六月峻工入住至今已经过三个雷雨季节，未发生雷击现象，证明玻璃幕墙与大厦的防雷体系是安全可靠的。关于高层建筑玻璃幕墙的防雷措施仍有许多细节需要我们总结和完善，本
文如有不妥之处，敬请专家、同行批评指正。
建筑幕墙防雷设计
我国有关建筑物的防雷规范，按建筑物的重要性，使用性质、以生雷电的可能性进行了建筑物的防雷分类。参照其规范的分类范围及方法，结合当前幕墙建筑的实际情况，我们不防将超高层建筑幕墙大于等于150m归为一类防雷幕墙，将高层幕墙大于等于100m归为第二类防雷幕墙，普通幕墙大于（30m-50m）归为第三类防雷幕墙。对于历史上雷害事故严重地区，位于土壤电阻率较小的地区的建筑物的铝合金
幕墙，可以适当提高其分类档次。
1、建筑幕墙有顶部队建设女儿墙上的铝合金防水盖板，是人为地设立良好导体，它沿建筑物女儿墙的顶部分布，其电场强度很大。雷电先驱很自然地被吸引过来，是雷击率最大的部位。作为防止雷击电流的直击措施，我们不妨将铝合金盖板设计成直接接受雷击的装置，起到引雷作用的接闪器，相当于原来女儿墙上的避雷带。其作用在于接受雷电流，同时又安全地把雷电流与建筑物防雷网接通。并导通入地达到避雷作用。接闪器可通过焊接在上钢件上的均压环，每隔12m（一类）、15m（二类）、18m（三类）和建筑物防雷网接通，每幅幕墙接通的数量不得少于2个。我国的防雷规范没有对铝合金材料作接闪器的具体规定，参照国际防雷技术标准（iec1204-1， 993）和日本防雷标准，同时根据我们对多个高层、超高层金属幕墙的实施经验，我们认为：对于作为接闪器的金属板厚度为：三类幕墙不小于2.0mm；二类幕墙不小于2.2mm；一类幕墙不小于2.5mm比较合适。既考虑了经济性，又不致于被击穿。对于雷活动强烈地区的超高层建筑幕墙，金属接闪器的厚度可大于2.5mn（二类）或大于3.2mn（一类）比较合适。其最小截
面积以70mn，（一类）或50mm，（二、三类）为好，材质可用l3（1100）或lf21（3003）。 2、高层建筑幕墙顶部的接闪器，不能防止闪电电流的侧面向发展绕击作用。虽然小强度的闪电绕击概率较少，但不能忽略。在30m以上的建筑幕墙部分，每隔三层高设置一圈焊接在上墙钢件上的均压环，均压环每隔15m（一类），18m（二、三类）和建筑物防雷网接通。同时每幅幕墙接通数量不得小于2个。
均压环除了有通过建筑幕墙受侧击雷电流外，还有等电位的作用和分流作用。
3、30m以下的金属幕墙部分，特别是独立裙房幕墙部分，每隔18m与建筑物防雷系统的引下线接地，
每幅幕墙接通数量不得少于2个，以防止静电感应电压对人和设备造成的危害。
4、建筑幕墙的均压环及与建筑防雷网连接的引下线除不低于规定外，如没有特殊规定可按下面要求执行，其尺寸不应小于以下数值：圆钢：直径为d=12mm（一类）或d=8mm（二、三类）。扁钢：厚度t>=4mm.截面积s=100mm（一类）或s=48mm（二、三类），如均压环及引下线长度不够，允许焊接接长，
焊缝的搭接长度圆钢不少于6d、扁钢不少于2b（b为宽度）。焊接应采对地面焊。
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