铝板幕墙的防雷探讨

文章摘要： (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

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   (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。

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