當前，隨著防雷技術(shù)、法制建設、規(guī)范管理等方面的發(fā)展，因雷擊引起火災、爆炸和人體傷亡的事故已逐漸減少，但有些地區(qū)受雷災造成的損失仍然頻繁發(fā)生。

引起雷電災害頻繁發(fā)生，既有主觀原因也有客觀原因。主觀原因是：高層建筑物的直擊雷防護措施不完善；大量通信、計算機系統(tǒng)等弱電設備和相當部分建筑物防雷設計不符合技術(shù)規(guī)范；人們防范雷電災害發(fā)生的意識薄弱等。客觀原因是：新建高層、超高層建筑物導致雷電活動的影響不斷加劇；通信、計算機系統(tǒng)等抗干擾能力較弱的現(xiàn)代化設備越來越普及；易爆易燃場所迅速增長等。因此，雷電災害必須引起我們高度的重視，加強對防雷設計進行研究、審核、檢測和驗收等一系列規(guī)范化管理。本文是筆者對高層建筑金屬幕墻、鋁合金門窗防雷措施的個人看法，供同行討論和參考。

一、防雷類別與不設防的判定

按強制性國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-94第2.0.3條和第2.0.4條，確定該高層建筑物是屬第二類防雷建筑物、第三類防雷建筑物或者不需考慮防雷。

1、國家級重點文物保護的建筑物、國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館等特別重要的建筑物；國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經(jīng)濟有重要意義且裝有大量電子設備的建筑物屬第二類防雷建筑物。

2、省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館；預計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次／a的一般性工業(yè)建筑物，屬于第三類防雷建筑物。

3、部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。當其預計雷擊次數(shù)大于0.06次／a時屬于第二類防雷建筑物；當其預計雷擊次數(shù)等于或小于0.06次／ a，且大于或等于0.012次／a時屬于第三類防雷建筑物。該類公共建筑物的預計雷擊次數(shù)小于0.012次／ a時可不考慮防雷。

4、住宅、辦公樓等一般性民用建筑物，當其預計雷擊次數(shù)大于0.3次／a時屬于第三類防雷建筑物；當其預計雷擊次數(shù)等于或小于0.3次／ a，且大于或等于0.06次／a時屬于第三類防雷建筑物。該類民用建筑物的預計雷擊次數(shù)小于0.06次／a時可不考慮防雷。

預計雷擊次數(shù)應按《建筑物防雷設計規(guī)范》附錄一計算。

二、高層建筑防雷設計原理

雷電是天空云層中一種自然的放電現(xiàn)象，大氣的流動冷熱變化形成了雷云，在氣流的作用下，雷云下部的水滴帶負電荷，而附近地面及建筑物積聚著正電荷．地面和雷云之間形成強大的電場。隨著對流的加強，雷云下部負電荷積累，電場強度增大到極限值，超過了空氣的擊穿強度，于是空氣電離產(chǎn)生云間放電。雷電流是一種強度極大，作用時間極短的瞬變過程，雷電流擊中建筑物時，通常會產(chǎn)生電效應、熱效應和機械力，破壞建筑物和傷害人體。而高層或超高層建筑物使地表的電場分布發(fā)生嚴重的畸變，其電場強度比一般建筑物大得多，容易構(gòu)成雷電發(fā)展條件，且離放電云層近，更易受到雷擊。

防雷設計就是充分利用建筑物的防雷裝置：接閃器（避雷針、避雷網(wǎng)等）、引下線、接地裝置，把雷電流的巨大能量，通過建筑物的接地系統(tǒng)，迅速傳送到地下，從而防止建筑物受雷擊破壞。

三、防側(cè)擊和等電位連接

為減少在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災、爆炸、生命危險，等電位是一個很重要的措施。等電位是用連接導線或過電壓保護器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來的導體物、電氣和電訊裝置等連接起來。

高層建筑物必然是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的建筑物，應充分使用其金屬物做防雷裝置的一部分，將其金屬物盡可能連成整體。鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)架中的鋼筋應互相連接，構(gòu)件之間必須連結(jié)成電氣通路，使整個建筑物處于均壓中。

因此金屬幕墻、鋁合金門窗設計人應充分了解建筑物的防雷裝置和幕墻、門窗洞口的防雷裝置引出線，然后確定一個合理、經(jīng)濟、安全的幕墻、門窗防雷設計方案。

金屬幕墻、鋁合金門窗框架等較大的金屬物，如果距離地面等于滾球半徑及以上時，應將其與防雷裝置連接，這是首先應采取的防側(cè)擊的預防性措施。（所謂滾球半徑是以Hr為半徑的一個球體沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器，或只觸及接閃器和地面而不觸及需要保護的部位時，則該部位就得到接閃器的保護）。

金屬幕墻的連接導體必須敷設在金屬幕墻的金屬立柱與連接著圈梁或柱子鋼筋的預埋件之間，使金屬幕墻與整個建筑物的防雷裝置連接成電氣通路。如果施工時沒有埋沒預埋件，而用膨脹螺栓固定金屬幕墻的安裝錨板，則必須先采用不小于8mm直徑的圓鋼或4X12扁鋼，將每層每塊錨板串連起來，形成自身的防雷體系，最后與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系可靠連接，連接間距參照避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸：第二類防雷建筑物必須≤10X10或12X8（米），第三類防雷建筑物必須≤20X20或24X16（米）。 

鋁合金門窗的連接導體的敷設必須在鋁合金門窗框定位后，墻面裝飾層或抹灰層施工前進行，連接導體應采用截面不少于100平方毫米的鋼材，用鉚釘或螺釘緊固于窗框上。連接導體引出端應采用不小于8mm直徑的圓鋼或4X12扁鋼，連接導體引出端與防雷裝置引出線進行搭接焊接時，搭接長度必須≥50mm，滿焊縫。

四、防直擊雷措施

高層建筑物的防直擊雷，可分為三部分，建筑物地面以上等于滾球半徑的部位，可不采取防側(cè)擊的措施；建筑物屋頂應防直擊雷；第三部分是第一、第二部分之間，應采取防側(cè)擊雷措施。

屋頂部分的防直擊雷措施。根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》第5.2.1條布置接閃器時，可單獨或組合采用滾球法、避雷網(wǎng)。由于建筑物高，雷閃擊中建筑物屋頂周邊的雷電流可能會很大。而大雷電流對應大的滾球半徑，雷電流通常從上空接近于垂直向下進行。如180米高的建筑物，取其高度為滾球半徑，其相對應的雷電流約為（180/9.4）1.5=83.79KA。也就是說在距建筑物屋頂周邊180m范圍內(nèi)大于83.79 KA雷電流的雷擊，極大可能將擊到建筑物屋頂周邊上。

天面上設有小屋時，所安裝的鋁合金門窗是容易受到雷擊的部位，門窗框必須與主體結(jié)構(gòu)防雷體系連接成電氣通路。

五、其他建議與考慮

對設有許多較重要的敏感電子系統(tǒng)，如通信設備、電子計算機、電子控制系統(tǒng)等現(xiàn)代化設備建筑物，為了增加屏蔽作用，建議將防側(cè)擊雷和等電位措施從地面首層做起，即將首層以上的外墻上的金屬幕墻、鋁合金門窗、金屬欄桿等較大金屬物與防雷裝置連接。

有的建筑物雖然被判定為不需考慮防雷，但其基礎(chǔ)、柱、墻、屋面內(nèi)的鋼筋已連成整體，可以直接利用作為主體結(jié)構(gòu)防雷裝置，如果與建筑師及業(yè)主協(xié)商、討論，只需要使用很少的費用及施工工作就可以滿足防雷要求，建議這些建筑物按第三類需要防雷的建筑物做防雷設計。