(一)雷電與建筑物的關系
雷電是天空云層中一種自然的放電現象,大氣的
對流和冷熱變化形成了雷雨云,在氣流的作用下,雷雨云下部的水滴帶負電荷,上部冰日帶正電荷,由于雷云的負電感應,使附近地面及建筑積聚著正電荷,如同電容器一樣,使地面和雷云之間形成了強大電場。隨著對流
的加強,電場
強度增人到極限極時,超過了空氣的擊穿強度,于是空氣電離產生云間放電并發出火花,這就是閃電。閃電主要有云際閃電和云地閃電兩種,而云地閃電對人們關系較大。強大的電流把閃電通道內的空氣
加熱到一萬度以上,空氣聚然膨脹,發出巨大響聲,這就是雷。
雷擊有規律嗎?凡是空氣中
導電微粒較多的地面有高聳物體,地面和地下的電阻率較小的地帶都易落雷,因為雷電流總是選取最易導電的途徑。地面建筑物性質和開頭對雷電的發展也有影響,由于建筑物改變了地面電場強度的分布,而建筑物本身的電場強度的分布也是不均勻的,由于在建筑的尖頂及邊緣棱角處
感應電荷最多,電場強度最大,附近氣體離子增多,最易擊穿導電,往往構成了雷電發展的條件,雷電下行先導就自然被吸引向帝些地方,屋頂就會由尖端放電,導致迎面先導,與云下的先導會合,形成主放電通導,強大的雷電流就會指向房屋。建筑物本身構造及其附屬
構件能積極蓄電荷的多少,對雷擊影響很大,如金屬屋頂、金屬墻面、金屬天溝、幕墻外露框、金屬樽...具有良好的導電性能,都是易遭受雷擊的部位。
雷電流是一種強度極大,作用時間極短的瞬變過程式。閃電成災分兩種,一種是直擊雷,另一種是間接雷,直擊雷擊中建筑物時,通常會產生電效應、熱效應和機械力。雷電流的瞬時電流高達幾萬安培,在瞬間釋放出的巨大能量,會把被擊中金屬
熔化,使物體水份汽化,產生強大的機械力,或者水被分解成氫氣和氧氣,產生爆炸,使磚墻擊碎,
木結構劈裂,建筑物遭到破壞,其震動力有時可以將人震死,再有雷電的高溫引起建筑物燃燒,構成火災和引起觸電。間接雷擊更常見,有時比直擊雷危害大得多。雷雨云中的電荷使地面金屬物感應出大量異號電荷。雷雨云放電后,感生的電荷如來不及立刻消失,它會產生幾萬伏的高電壓,會對周圍放電而出現感應雷的雷擊現象。1989年8月12日發生震驚全國的黃島油庫特大雷擊火災,燒了四天四夜,大火的起因就是電磁感應造成的雷擊,并非避雷針失效。
(二)
鋁合金幕墻特別需要注意
防雷
高層或
超高層建筑以及它的
鋁合金幕墻,使地表的電場分布發生了嚴重的畸變,其電場強度比一般建筑物大得多,容易構成雷電發展條件,加上離放電云層近,易遭受雷擊,通常年雷擊次數和當地年均雷暴日成正比,和建筑物高度的平方成正比。根據美國學者統計得出的經驗公式,年平均雷擊次數N可用下面公式算出:

鋁合金幕墻圍護
高層建筑物后,建筑物原防雷裝置由于鋁合金幕墻的屏蔽效應,不能直接起到接閃和防雷作用,閃電對建筑的雷擊往往變閃電對鋁合金幕墻的雷擊。對幕墻十分不利,這是因為建筑物
結構材料所積蓄電荷量的多少,直接影響建筑物的接閃頻率。鋁合金幕墻的金屬構件較多,能夠積累大量電荷,成為雷擊選擇性的主要因素。更容易接閃,引雷入室。使大樓的籠式避雷網失去作用。
鋁合金幕墻的金屬材質由于雷電有效應,也會產生靜電感應作用,當天空雷云和大地形成電場時,幕墻的金屬體就會積聚與雷云極性相反的大量感應電荷,當雷云瞬間放電后,云與大地的電場忽然消失,這時幕墻的金屬體感應電荷不能以相應的速度流散,將會產生高達萬伏以上的對地電位,這就是靜電感應電壓,對和
設備產生危害。這對獨立的裙房幕墻以及高層建筑的
鋁合金門窗,需要特別注意的。
高層
金屬幕墻通常超過50m,超高層幕墻超過100m,如果強大的雷電流全程通過幕墻構件時,由于持續時間極短,只有幾十微秒,則每米的電位差可達萬伏以上,高達100m的幕墻。在通過雷電流時可達百萬伏的電位差,將會和周圍的金屬體之間產生反擊放電和電磁感應。
雷電現象罪布,復雜,與自然界許多因素有關,如地形、地質、風向、氣溫、宇宙射線、大氣污染、建筑物等等,隨機性很大,地區差別也大,特別是鋁合金幕墻大量用在建筑上后,使得防雷設計更復雜了,這要引起我們重視。