对高层建筑防雷设计的探讨

对高层建筑防雷设计的探讨

摘要随着现代建筑向着高、深方向发展，其防雷要求也越来越高，建筑物防雷设施是全社会防雷减灾的一项重要的基础建设。本文从多个角度来分析如何做好高层建筑防雷设计，以求最终确保防雷要求，防止或者减少雷电事故的发生。

关键词高层建筑；防雷；设计

近年来，随着经济的发展和现代化水平的不断提高，特别是信息技术的快速发展，城市建设高层建筑物日益增多，雷电灾害程度和造成的经济损失以及造成的社会影响也越来越大，因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。

1 高层建筑的特点和防雷等级

首先，高层建筑物高度比较高，受到雷击的几率比较大；其次，就是高层建筑均为钢筋混凝土结构或者钢结构，其金属物更容易受到雷击；而且高层建筑物多设有地下室或者铺设的管道比较多，进而增加了高层建筑受到雷击的频率会非常大。

对建筑物防雷类别的划分，除了由建筑物的功能定性外，第二、三类防雷建筑，还取决于建筑物的年预计雷击次数。高层建筑属于第二类防雷建筑。

2 高层建筑的外部防雷设计

2.1 防侧击雷

（1）应将30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置相连。

（2）玻璃幕墙的钢龙骨和支架等与均压环连通成等电位防止侧击雷。

（3）当二类防雷建筑高度≥45m 时，应设计防侧击雷装置。均压环是高层建筑防侧击雷的防护措施，可每层设置或每隔一层设置一圈均压环，但要求垂直距离不得大于6m，均压环的设计应注意以下几个环节：均压环可利用建筑物的外圈梁钢筋通长焊通形成环形回路而成，也可用另外敷设扁钢或圆钢于建筑物外围并焊接成电气回路而成；均压环必须与所有的引下线就近连接成电路通路；建筑物的外部的所有金属物（如金属门窗、金属栏杆、玻璃幕墙架、广告牌等）都应就近与均压环连接。

2.2 接闪器

位于高层建筑的顶部，其作用是引导雷电，主要的形式为避雷针、避雷网、金属屋面等。避雷网主要沿建筑易受雷击的部位进行敷设，并且按照建筑物的等级进行合理的安排。其主要的技术要求是材料上采用热镀锌的圆钢、扁钢等，长

度符合要求，位置合理紧固。目前也有在屋面上利用金属栏杆来形成避雷网的措施，这种方式所应用的钢管要求壁厚不应小于2.5毫米，而且必须与引下线可靠的接通。

需要注意的是对于屋面结构相对复杂的高层建筑，如斜屋面、多处设计有露天阳台等，避雷带要形成可靠的闭合环路，突出的金属器件要可靠接地以及非金属物是否增设了避雷针保护等。

2.3 引下线

其主要作用是将避雷网与接地装置可靠的连接，从而将雷电流引导入地下。引下线的数量和安装的位置影响着对雷电流的分流效果。如果引下线的数量多，并且安装间隔小的话，那么雷电流的分布就会均匀，雷击的危险就相应的下降。因此，引下线要合理布局，对其条数、间隔距离、位置安排等都要进行认真考虑。

2.4 接地装置

接地装置位于地下一定深度之处，它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。每种建筑物的接地装置并不一样，钢筋混凝土结构的建筑物符合规定的，应利用基础内的钢筋作为接地装置。当达不到规范中规定的条件或基础包在防水卷材层内时，可做周圈式接地装置，但应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外边（不必离开建筑物3m以外）；对木结构和砖混结构建筑物，必须做独立引下线并采用独立接地方式；当土壤电阻率大，使用接地极较多时，也可做周圈式接地装置，减少接地装置的冲击阻抗，有利于改善建筑物内的地电位分布，减小跨步电压；采用独立式接地方式时，以钻孔深埋接地极（约4～12m）的效果为最好，接地极可采用0.25m 左右，2～3mm 厚的铜板，埋设在该装置的地下，再用编织扁铜线将它与装置相应端子相联，且该装置室设在底层，否则也应尽量在较低层以减少联线长度，频率愈高，影响愈大；在楼群间进出，相互联接的线路，也需穿钢管或铠装或双金属屏蔽层，并两端接地，以杜绝高压自芯线引入。

同样几台设备，地线都接在一点，避免了电流引发的公共阻抗耦合效应。当频率低时各点的电位基本上与接地电一致，这样的连接方法叫“共地不共线”，共地不共线解决了各系统接地的等电位问题，消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰，若使用高频或超高频设备时，应采用机壳或使用金属平面做最短的多点接地以减少高频干扰。高层建筑外部节日时闪烁的彩灯、航空障碍灯、用电的广告灯牌应做好接地，与防雷接地共地，但不能与接闪器共线，其线路应做好金属套管屏蔽处理。

3 高层建筑的内部防雷设计

3.1 等电位联结

利用导线或过电压保护器，将防雷装置、金属装置、外来导体、电气装置等连接。只有保证这一通路处于相同电位，建筑物内部才不会产生危险的接触电压。

因此，实际的建筑物内斗预埋了雨防雷导体相连的等电位连接板，其实际的设置要求也严格参照规范进行设计。一般来说等电位联结分为总等电位联结、局部等电位联结及辅助等电位联结三种。总电位联结作用的范围是建筑物全体，局部等电位联结则是针对于部分范围将各可导电部分连通，两种都能降低危险电压的危害。

3.2 合理的采取屏蔽措施

屏蔽的目的主要是对微电子设备进行保护，确保房间内的设备处于无干扰的环境中。电气线路的主干线要布置在高层建筑物的中心位置，因为其雷电产生的电磁场强度是最弱的，可以有效的减小干扰的范围。电气线路在布线时最好采用金属管布线，不仅可以防止雷电的反击能力，而且对各种电磁脉冲也有较好的屏蔽能力。提高屏蔽的有效性需要采用多种手段，例如在房间加装屏蔽网、处理好微电子设备的电源线和信号线的接口等。

3.3 合理布线

为了防止防雷装置接闪时电子设备等管线不受影响，应将这些电线穿于金属管内，以实现可靠的屏蔽；线路主干线的垂直部分设置在高层建筑物的中心部位，避免靠近用作引下线的柱筋；在管线较长或桥架等设施较长的路线上，需两端接地；应注意电源线、天线和屋顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路的引入做法；还应在需要的线路上加装避雷器、压敏电阻等浪涌保护器。

3.4 选择可靠的电涌保护器（SPD）

由于电力、电信线路不能直接接到地线上，电涌保护器很好的实现了电气设备的等电位连接。依据《建筑物防雷设计规范》宜在建筑物以下位置设计安装电涌保护器：总电源进线处、由建筑物外面引进来的电话、宽带、有线电视配线设备处、紧固在高层建筑物外面上的用电设备，例如计算机机房、保安监控中心、消防控制中心等弱电系统的配电箱内，且安保，消防、信息机房均应设计在十层以下。

4 结语

高层建筑防雷设计工程是一个系统工程，防雷设计必须具有整体观念、综合考虑，即应对内部防雷措施和外部防雷措施做整体的统一的考虑，防护措施主要是有效接闪、分流引下、接地散流、屏蔽防、等电位连接、合理布线等。此外，高层建筑的防雷设计还可以充分结合自身条件进行设计，高层建筑均是钢筋混凝土结构，可利用建筑自身的优势，将高层建筑上金属进行处理，实现金属体与防雷装置的连接，让防雷措施更好地落实到实处，这样能够确保高层建筑的安全。