(一)雷电与建筑物的关系
雷电是天空云层中一种自然的放电现象 ，大气的对流和冷热变化形成了雷雨云， 在气流的作用下，雷雨云下部的水滴带负电荷，上部冰晶带正电荷，由于雷云的负电感应，使附近地面及建筑积聚着正电荷，如同电容器一样，使地面和雷云之间形成了强大的电场。随着对流的加强，电场强度增大到极限值时，超过了空气的击穿强度，于是空气电离产生云间放电并发出火花，这就是闪电。闪电主要有云际闪电和云地闪电两种，而云地闪电对人们关系较大。强大的电流把闪电通道内的空气加热到一万度以上，空气骤然膨胀，发出巨大的响声，这就是雷。
雷击有规律吗 ?凡是空气中导电微粒较多的，地面有高耸物体，地面和地下的电阻率较小的地带都易落雷，因为雷电流总是选取最易导电的途径。地面上建筑物性质和形状对雷电的发展也有影响，由于建筑物改变了地面电场强度的分布，而建筑物本身的电场强度的分布也不是均匀的，由于在建筑的尖顶及边缘棱角处感应电荷最多，电场强度最大，附近气体离子增多，最易击穿导电，往往构成了雷电发展的条件，雷电下行先导就自然被吸引向这些地方，屋顶就会由尖端放电，导致迎面先导，与云下的先导会合，形成主放电通导，强大的雷电流就会指向房屋；建筑物本身构造及其附属构件能积聚蓄电荷的多少，对雷击影响很大，如金属屋顶、金属墙面、金属天沟、幕墙外露框、金属水箱、金属栏杆…具有良好导电性能，都是易遭受雷击的部位。
雷电流是一种强度极大，作用时间极短的瞬变过程 。闪电成灾分两种，一种是直击雷，另-种是间接雷，直击雷击中建筑物时，通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流的瞬时电流高达几万安培，在瞬间释放出巨大能量，会把被击中金属熔化，使物体水份汽化，产生强大的机械力，或者水被分解成氢气和氧气，产生爆炸，使砖墙击碎，木结构劈裂，建筑物遭到破坏，其震动力有时可以将人震死，再有雷电的高温引起建筑物燃烧，构成火灾和引起触电。间接雷击更常见，有时比直击雷危害大得多。雷雨云中的电荷使地面金属物感应出大量异号电荷。雷雨云放电后，感生的电荷如来不及立刻消失，它会产生几万伏的高电压，会对周围放电而出现感应雷的雷击现象 。1989年8月12日发生震惊全国的黄岛油库特大雷击火灾，烧了四天四夜，大火的起因就是电磁感应造成的雷击，并非避雷针失效。
(二)铝合金幕墙特别需要注意防雷
高层或超高层建筑以及它的铝合金幕墙，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，易遭受雷击，通常年雷击次数和当地年均雷暴日成正比，和建筑物高度的平方成正比。根据美国学者统计得出的经验公式，年平均雷击次数N可用下面公式算出：
N＝O.015(1KZ)10-4·k1·k2·H2
式中IKZ一年平均雷暴日。如北京的IKZ为36.8；上海的IKZ为32.3；广州的IKZ约为90，其余城市的IKZ可查年平均雷电日数分布图及从有关气象资料中获得。
k1一落雷不均系数，对发电厂变电所k1＝8～12；一般易受雷击的建筑物，k1=1．5～2．0
k2一建筑材料影响系数。金属材料k2 =1．5非金属材料k2=0.15
H-建筑物高度(m)
由公式可以看出，楼层愈高，受雷击的雷暴日愈大。同一高度幕墙，用金属材料比用非金属材料雷暴日大十倍。
铝合金幕墙围护高层建筑物后，建筑物原防雷装置由于铝合金幕墙的屏蔽效应，不能直接起到接闪和防雷作用，闪电对建筑的雷击往往变成闪电对铝合金幕墙的雷击。对幕墙十分不利，这是因为建筑物结构材料所积蓄电荷量的多少，直接影响建筑物的接闪频率。铝合金幕墙的金属构件较多，能够积累大量电荷， 成为雷击选择性的主要因素，更容易接闪，引雷入室， 使大楼的笼式避雷网失去作用。
铝合金幕墙的金属材质由于雷电的效应 ，也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。这对独立的裙房幕墙以及高层建筑的铝合金门窗，需要特别注意的。
高层金属幕墙通常超过50m， 超高层幕墙超过100m，如果强大的雷电流全程通过幕墙构件时，由于持续时间极短，只有几十微秒，则每米的电位差可达万伏以上，高达100m的幕墙，在通过雷电流时可达百万伏的电位差，将会和周围的金属体之间产生反击放电和电磁感应。
雷电现象非常复杂 、与自然界许多因素有关， 如地形、地质、风向、气温、宇宙射线、大气污染、建筑物等等，随机性很大，地区差别也大，特别是铝合金幕墙大量用在建筑物上后。使得防雷设计更复杂了，这要引起我们重视。
玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准《建筑防雷设计规范》GB50057 的有关规定，玻璃幕墙应形成自身的防雷体系，并与主体结构的防雷体系可靠地连接。
通常建筑物的防雷装置有三部分：接闪器(如避雷针、避雷网、避雷环等)，引下线和接地装置，它们的作用就是把闪电吸引到自身，导入地下消散闪电的能量。在铝合金幕墙的防雷设计中，应充分利用建筑物的这些装置 ，根据国家有关规范的建筑幕墙的防雷装置， 立柱横梁应和建筑物防雷网接通，把建筑幕墙获得的巨大电能量，通过建筑物的接地系统，迅速地输送到地下，使其两部分成为一个防雷整体，共同起到保护铝合金幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。
铝合金幕墙要形成自身的防雷体系，整个幕墙系统应形成连贯的电气通路，相互之间的连接不要非金属材料隔离，以免阻碍强大雷电流的通行。高层建筑幕墙顶部的接闪器，不能防止闪电电流的侧面横向发展绕击作用。虽然闪电绕击概率较少，但决不等于绕击不存在，不能忽略。
(三)不同类型铝板幕墙的防雷
铝板幕墙在用材料的不同分为：铝塑复合板幕墙、蜂窝板幕墙和铝单板幕墙。有时和铝合金玻璃幕墙配合使用。因其所用材料特殊性质不同，对防雷的要求不同。
1、铝塑复合板幕墙
铝塑复合板是内外两层为0．5mm厚的纯铝板(室内用铝塑板内外两层铝板厚度0.2-0.25mm)，中间夹层为3-4mm厚的聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)，连续辊压及单片热压而成，内外层铝板表面为氟碳表面辊涂漆，漆层厚度一般为20μ左右，该产品优点是：表面光洁，平整，同方向看不出色差，体轻有一定强度，使用寿命十年左右。多用于商店门面装修，包括室内装饰、旧楼翻新、高架走廊、人行天桥、群楼及低层幕墙。原依靠进口，现国内已大批量生产，但质量差异较大，内外层铝板厚度不一样或偏薄。复合板表面辊涂的不是氟碳漆或含KA-NAR 500达不到70％，但好的产品已达到国外同类产品标准。
铝塑复合板做幕墙板要求很严。铝塑复合幕墙板的制作，首先在复合板四边开槽，切去一定宽度和一面铝板和塑料层仅留0．5mm厚的外层铝板。四边弯90度成矩型，再用铝型材制作同一大小的矩形付框，放在铝塑板矩形槽内，付框底面用结构胶粘在铝塑板背面，复合板弯起的四边用拉铆固定在附框四边，矩形中间再用结构胶粘上一个至几个铝型材加强筋。国内确有不少公司并非按上述正规的做法制作，而是在复合板开槽后四边弯成90度，只在复合板的四个角加角铝固定，这样板面自重和所受任何外力，任何荷载均由四个边0.5mm铝板承受， 安全性很小，因为任何幕墙随时都在受不同的正负风荷载压力，板面四边O.5mm很易断裂，断裂现象已在不少城市建筑中可见 。因此铝塑复合板幕墙板制作必须加铝合金付框和加强筋。
从幕墙防雷观点来看，由于铝塑复合板是用两层0．5mm厚的铝薄板与聚乙烯加压粘合而成，由于聚乙烯是不良导体，两层铝薄板处于绝缘状态，虽在铝塑复合板制作时内层加铝合金门框，铆钉和铝复合板上弯的四边固定接通 。由于铆接面太小，更重要的是O.5mm的铝薄板太薄，在遇雷电时，大的闪电电流在建筑侧面横向发展绕击幕墙薄板时，会击穿0．5mm铝薄板，强大的雷电流也难以通过复合板接地，使建筑物遭到雷击。
铝合金材料作接闪器，国内防雷标准没有规定， 参照国际防雷技术标准(IECl024-1．1993)和日本防雷标准， 再加上国内外对高层金属幕墙的实施经验，我们认为高层建筑铝板厚度应为2.5mm-3mm 比较合适。对于雷电活动强烈地区超高层金属幕墙接闪器，为了保证安全，铝板厚度可以超过3.0mm。
2、蜂巢铝复合扳幕墙
蜂窝铝复合板简称蜂窝铝板，是用两块铝板中间加不同材料用夹胶制成的各种蜜蜂窝形状夹层，两层铝板各有不同， 用于墙外侧铝板一般厚度略厚，这是为了抵抗风压，一般为1．2-1．8mm，内侧板厚为O．8-1．2mm 。蜂巢板总厚度为10-25mm，中间蜂巢夹层材料是： 铝箔巢芯，玻璃钢巢芯，混合纸巢芯。蜂巢形状一般有：波纹条形、正六角形、长方形、十字形、双曲度形、夹芯材料要经特殊处理，否则其强度低，寿命短。
本文关键字：幕墙 避雷器_防雷接地，电工技术 - 避雷器_防雷接地
上一篇：通信局点防雷接地方式及要求
