建筑物防侧击雷

建筑物防侧击雷
雷电是自然界中大气放电现象.当建筑物和电力系统内的电气设备遭受直〔侧〕击雷或感应雷击时,其放电电压可达数百万伏至数千万伏,放电电流高达几十至几百千安,远远大于供电系统的正常值,其破坏性极大.
1、直击雷分类与防侧击雷说明
直击雷包括直面雷击和侧击,直面雷击就是建筑物楼顶直接遭受雷击,侧击雷则是从建筑物的侧面打来的.因为一般建筑物比较高,楼顶避雷带并不能完全保护住楼体,所以就需要对建筑物遭遇侧面雷击加设保护措施.滚球法是以雷电闪击距离为理论基础,用来确定避雷针、避雷带〔网〕保护范围的一种方法.当雷击先导到达接闪器放电距离以前,其闪击点有一定的选择范围,被保护建筑上的接闪器就会有相连通的若干上行先导,最后在最容易击穿的路径上形成主放电.击距与先导头部的电荷量有关,先导头部的电荷量又决定了随后出现的雷电主放电电流幅值.
一类防雷建筑物30以上需作防侧击雷.
二类防雷建筑物45以上需作防侧击雷.
三类防雷建筑物60以上需作防侧击雷.
2010 年《建筑物防雷设计规范》报批稿中,4.2.4 第七条规定：当建筑物高于30 m 时,尚应采取以下预防侧击雷的措施：从30 m 起,每隔不大于6 m 沿建筑物四周设水平接闪器并与引下线相连；
2>30 m 与以上外墙上的栏杆、门窗与较大的金属物与防雷装置连接.
2 高层建筑物外墙装饰防侧击雷
2.1 有保温层的外墙
建筑物外墙防侧击应从两方面入手：
<1>严格按照《建筑物防雷设计规范》,从30 m起每隔不大于6 m,沿建筑物四周设水平接闪器并与引下线相连；30 m 与以上外墙上的栏杆、门窗与较大的金属物与防雷装置连接.同样每隔6 m 设一均压环.在设计上均压环可利用圈梁内两条主筋焊接成闭合圈,此闭合圈必须与所有的引下线连接.其目的是便于将6 m 高度内上下两层的金属门、窗与均压环连接.
水平接闪器必须和同高度的均压环有可靠的电气连接.对于建筑物外墙有保温层的建筑物,尤其是没有设窗户的整体保温墙面,均压环应尽量靠近墙面,以最大限度减小水平接闪器和均压环距离.
<2>使用阻燃保温材料
外墙保温材料主要分为无机和有机两大类.根据保温材料的燃烧性能,可将保温材料分为B1〔不燃〕、B2〔难燃〕、B3〔易燃〕三个等级.而有机保温材料本身就易燃,这样就需要在材料中添加—定量的阻燃剂,使其阻燃性能达标.按规定,外墙保温材料的燃烧性能至少要达到B2 级.
2.2 玻璃幕墙的外墙面装饰
有些大楼的外墙面装饰采用部分或全玻璃幕墙面进行装饰,其对侧击雷的防御措施,关键是玻璃幕墙上的金属构架.在金属构架的安装过程中,构架和构架间一定要有金属片跨接,达到可靠的电连接,让整个构架形成一个完整的电气连接体,将玻璃幕墙上的金属构架与大楼主体防雷的预埋件可靠连接,二者间保证要有良好的接触面和足够的螺栓固定点<一般应不少于2 个>.在大楼主体的施工过程中,预埋时要将预埋钢板可靠地与每层的均压环进行焊接.焊接长度要符合避雷接地的规范要求,并与该层的全部防雷引下线焊接.构架与预埋件连接时,必须对接触面进行绝缘层处理,用螺栓固定时,必须有金属垫片.另外,幕墙的构架必须有外露于玻璃的部分,以作为玻璃幕墙防侧击雷的接闪器之用.
2.3 金属面的墙面装饰
有的大楼的外墙面采用复合铝板,由于它们的支架都是金属结构,防侧击雷的做法同样是在墙面安装时,使外墙面复合铝板的金属构架形成一个金属整体,然后通过每层外墙面的预埋钢板与均压环进行可靠焊接,把雷电从该层通过引下线引入大地.
2.4 非金属的外墙面装饰
采用瓷砖、马赛克、墙漆涂料等非金属材料进行外墙面装饰的大楼,最易遭遇侧击雷的部位有阳台的金属栏杆、金属晾衣架和金属门窗等.因此,非金属的外墙面装饰〔关键是金属门窗与阳台金属护窗等部位〕防雷的具体做法可参考下面介绍的金属门窗等防雷的做法.
3 高层建筑物外墙附属设施与门窗防侧击
3.1 空调
目前高层建筑空调室外机安装分两类：
1>建筑物外墙没有预先设计空调安装位置这种情况多见早几年的建筑,分体式空调室外机的安装是在建筑物交工验收后,由空调销售商安装的,其安装位置、外形尺寸均由使用者自己选定,随意性较大.在这种情况下,大部分建筑在施工图设计时就没有考虑此部分,因此造成在建筑电气设计时也未能考虑在外墙上设置防侧击雷的连接预埋件,以供空调外挂机金属外壳与金属固定支架作可靠的防雷连接.
2>建筑物外墙预先设计空调安装位置
近几年的高层建筑,外墙多预先设计了空调安装位置.据了解,高层或超高层建筑外墙预设的空调支架或钢筋混凝土平台,也大多按《建筑物防雷设计规范》要求做了防侧击雷连接.但经过观察,空调在安装时,室外机和外墙预设的空调支
架或钢筋混凝土平台没有进行可靠的电气连接,有的是随便将室外机安放在平
台上用膨胀螺栓固定,或将室外机放在平台上了事,这种作法,即使在空调支架
或钢筋混凝土平台上按《建筑物防雷设计规范》要求做了防侧击雷连接,对室外机而言仍不能可靠地预防侧击雷.针对以上情况,有以下建议：
<1>空调室外机设计时,事先应设计接地螺栓,空调室外机使用专用的接地螺栓,以便使室外机在安装完成后和外墙预设的空调支架或钢筋混凝土平台的防雷接地系统可靠地进行连接,而不是单纯地依靠室外机的外壳固定孔进行连接；
<2>建筑设计应事先在安装平台上设计防雷接地螺栓；
<3>规范高层建筑空调安装工艺.
3.2 金属门窗与阳台金属护窗等
现在建筑的金属门窗、阳台金属护窗与晾衣架多为铝合金材质,这类设施的防雷,要求窗框衣架等金属框架必须牢固地与土建主体防雷系统均压环作等电位连接.必须要做到以下两点:一、土建施工时,应在外墙安装金属门窗与栏杆的位置事先预埋好镀锌圆钢或扁钢制作的接地埋件,圆钢或扁钢一端和均压环焊接,焊接长度要符合避雷接地的规范要求.一端在金属门窗框架安装时用铆钉将其和镀
锌扁钢紧固,紧固前必须对金属门窗与扁钢接触面进行绝缘层处理,紧固处应有不少于2 个铆钉加以固定,且必须是用两点接地.这样,金属门窗就可以是防侧
击雷的接闪器,对侧击雷的防护是有一定效果的.二、施工过程必须要严格进行规范,在施工过程中,往往由于施工安装人员的疏忽大意而造成门窗、晾衣架接地不可靠,那样防雷就会形同虚设.
3.3 塑钢门窗
使用金属门窗的高层建筑,可以直接利用金属门窗作为防侧击雷接闪器,而塑钢门窗是不能作为防侧击雷的接闪器使用的.对于采用塑钢门窗的高层建筑防侧
击雷问题,首先要解决的是侧击雷的接闪器设置问题.在外墙易受雷击部位,如
在阳角位和外墙靠近建筑物引下线处,设置接闪器.接闪器应与相同高度的均压环预埋件进行可靠焊接,即在高层建筑外墙30 m 以上设置规格合适、接闪概率大的接闪点阵.另外,必须注意均压环应尽量靠近外墙,以缩短接闪器与均压环
的引线长度.塑钢窗制造商应改进其结构,使得其内部的钢骨能够形成闭合的电气通路,而且预留接线端子,以便进行防侧击雷的具体落实,并且与建筑物内等
电位联结系统连通,这样做就等于形成了总的等电位联结,对建筑物内信息系统防雷电电磁脉冲是极为有利的.
4 结语
建筑物防雷是一个综合系统工程,通过采用外部防雷措施〔包括接闪器、引下线、屏蔽、接地装置和共用接地系统等〕和内部防雷措施〔包括安装浪涌保护器SPD、合理布线、屏蔽、等电位联结和共用接地系统等〕,就能有效地达到高层建筑防侧击雷的目的.。