建筑物防雷设计论文

建筑物防雷设计论文

摘要：建筑物的防雷是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用，电气设备的正常运行有着至关重要的作用，本着防患于未然，应采取综合防御雷击的措施得当，内外结合，在智能建筑中构成一套完整的防御雷击体系，尽量降低雷电对建筑物和人类的财产生命安全。

随着城市化的不断推进，城市人口越来越多，面对日益紧张的城市土地资源，高层建筑越来越多。随着人们生活条件的不断的改善，越来越多的电气设备安装在高层建筑之中，极大的方便了人们的日常生活。这些电气设备，如照明灯具、电源插座、电话、消防控制系统装置、各种工业与民用的动力装置、控制设备、智能系统、娱乐电气设施等，其使用难免会给高层建筑带来一定的安全隐患。由于这些设备的耐过电压能力较低、雷电高电压和雷电产生的电磁脉冲引起的热效应和电磁效应都会给设施造成损坏。因此，加强对高层建筑电气设计中防雷技术的应用，已经成为高层建筑中的一个重要问题。

1 雷电作用的种类

雷电侵袭智能系统的形式主要有直接雷击、侧向雷击、雷电感应、雷电波侵入，此外还有雷击电磁脉冲等。

1.1 直接雷击：雷电直接击在建筑物上，雷电流经建筑物泄漏于大地时，产生电效应、热效应和机械效应。

1.2 雷电感应：雷电放电时，在雷电流通过的周围，将有强大的电磁场产生，使通过电流的导体或金属构件及电力装置上产生很高的

感应电压，有时可达到几十万伏，完全能够对一般电气设备的绝缘层造成破坏；在金属构件交叉连接的回路中，由于接触不良或存在空隙的接点，将产生火花。

1.3 雷电波侵入：雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电将沿着这些管线侵入建筑物内部，危及智能系统和设备的安全。

1.4 雷击电磁脉冲（LEMP）：作为干扰源的直接雷击和附近雷击所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的电位升高以及磁辐射干扰。

2 建筑物防雷的一般规定

2.1 各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。

第一类防雷建筑物和四、五、六款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。

2.2 装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接

3 建筑物防雷设计的整体观念

所谓整体观念是指设计和安装防雷装置时，对建筑物的内外都要有整体观念。这里的建筑内外不单是指内部防雷装置和外部防雷装置。建筑物内的整体观念是指设计和安装时，要对内部防雷装置和外部防雷装置做整体的统一的考虑；建筑物外的整体观念是指对一个院落、一个小区以及附近的环境要做全面的防雷规划，同时还不能违反小区规划的要求例如：所安装的避雷针杆塔是否影响小区的美观，所用的避雷针、避雷带或避雷网是否与建筑物的立面相配以及低矮建筑

物能否由高大建筑物或高大烟囱上的避雷装置所保护等等。对接地装置也要综合统一考虑，例如，相距较近的建筑物能否共用接地体，地下管网能否用接地体的一部分，以及能否在一个大院或小区内为将来综合共用接地创造等电位连接的条件。

4 建筑物防雷系统的组成以及防雷措施

防雷系统主要有接闪器（避雷针、避雷带、避雷线和避雷网）、引下线和接地装置组成。建筑物的耐雷水平是指建筑物防雷系统承受最大雷电流冲击而不至于损坏时的电流值（单位Ka）。

4.1 避雷针：适用于保护细高的建筑物或构筑物、露天变配电装置、电力线路等。可以用Φ25的镀锌圆钢或SC40钢管制成，针上端砸扁并搪锡，以利于尖端放电。独立避雷针适用于保护较低矮的库房和厂房，特别适用于那些要求防雷导线与建筑物内各种金属及管线隔离的场合。也可使用海胆状多针避雷针，如北京亚运会国家奥林匹克体育中心游泳馆有两组，各12根针。

4.2 避雷带和避雷网：避雷带是指沿屋脊、山墙、通风管道以及平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方敷设的导线。当屋顶面积很大时，采用避雷网。它是为了保护建筑的表层不被击坏，避雷网和避雷带宜采用镀锌圆钢或扁钢，应优先选用圆钢，其直径不应小于8mm，扁钢宽度不应小于12mm，厚度不应小于4mm。避雷线适用于长距离高压供电线路的防雷保护。架空避雷线和避雷网宜采用截面积大于35mm2的镀锌钢绞线。

除利用混凝土构件内钢筋作为接闪器外，接闪器均应热镀锌并涂漆。此外，不能利用安装在接收无线电视广播的公用天线的杆顶上的接闪器保护建筑物。而应把天线纳入建筑物防雷系统，并与防雷系统的引下线相焊接。

4.3 引下线：引下线分为暗装和明装两种形式。暗装引下线通常采用结构柱钢筋作引下线，但钢筋直径不能小于12mm。并且利用柱内的主筋作引下线时，IEC规范指出“通常不需要装设连接各引下线的专用环形导体，因为钢筋混凝土水平梁内连接的钢筋能够实现这个功能”。高层建筑中采用专门的扁钢作为引下线时，一方面敷设困难，另一方面引下线的数量较小，流过的电流较大，易因高电位引起反击事故。故对高层来说不是好的做法。引下线应与各楼层的等电位连接母线相连，可以使室内反击电压显著降低。所以，钢筋混凝土建筑物应当在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便于和接地主干线相连。此外，用柱内钢筋作暗装引下线时，由于结构柱内的钢筋不能断开，故不需要作断接卡子，测量接地电阻时，只需要从预埋连接板处接线就可以了。对于高层建筑（24m～100m 称为高层建筑，100m以上称为超高层建筑），30m以下每三层沿把建筑物四周圈梁内的主筋焊接起来，并与引下线焊接，来实现均压环焊接。30m以上，每隔不大于6m或者三层沿建筑物四周外墙的圈梁内用扁钢（25X4mm）作均压带，并与引下线焊接。此外，将高层建筑外墙所有金属门窗及阳台等与引下线焊接起来，使整个建筑的金属部分焊接成为一个整体，即法拉第笼，将有效防止直接雷击。

4.4 接地装置：接地装置中接地极一般采用Φ19或Φ25的圆钢或者L40X4或L50X5的角钢。钢管时为G50。接地极埋深不小于0.6m；垂直接地体长度不小于2.5m，其间距不小于5m，两接地极间采用接地母线即扁钢焊接。为防止跨步电压对人体的伤害，接地体距外墙不小于3m，避开人行道不小于1.5m。

接地极也可以沿建筑物四周砸一圈垂直接地体，即周围式接地方式。这时，不需要离开外墙3m，而以靠近建筑物基础沟槽的外沿敷设为合理。因为它与基础钢筋距离较近，能起到均衡电位的效果。但如果能够采用建筑物的基础主筋作接地体效果更好，不仅节省钢材，而且接地电阻较小。

总之，周围式接地方式优于独立式接地方式。周围式接地的冲击电阻小于独立式接地电阻。并且便于和各种入户金属管道相连，并可利用自然接地体（如混凝土建筑的基础钢筋、深水泵金属外套馆、金属管道、金属井管等）降低综合的接地电阻。当建筑的防雷接地和保护接地合一构成联合接地体时，其共用接地电阻按其中最小值的要求选定，防雷接地不大于10Ω，保护接地不大于4Ω，故联合接地电阻不能大于4Ω。此外，防雷系统采用的各种钢材必须采用镀锌防锈钢材，连接方法要用焊接。

5 结束语

建筑物的防雷是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用，电气设备的正常运行有着至关重要的作用，本着防患于未然，应