浅谈超高层建筑的防雷设计

浅谈超高层建筑的防雷设计

摘要：建筑行业的迅猛发展，越来越多的超高层建筑出现在各大城市。超高层建筑因其楼层高，功能复杂，防护要求高等特点，其防雷设计占有举足轻重的地位。本文总结国内超高层建筑防雷实例，简要探讨了其的防雷设计要点。

关键词：超高层建筑; 防雷;设计

Abstract: the rapid development of the construction industry, more and more super-tall buildings appeared in major cities. Tall building because of its high floor, the function is complex, protection requirements higher characteristic, the lightning protection design plays a significant role. This paper summarizes the domestic tall building lightning protection examples, briefly discusses the key points of the design of the lightning protection.

Keywords: tall building; Lightning protection; design

中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：

1 超高层建筑防雷设计概述

我国《民用建筑设计通则》（GB50352—2005）规定：当建筑高度高于100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。信息技术的快速发展让超高层建筑物内的计算机等电子设备增多，而这些设备灵敏度高、耐压低，受雷电电磁脉冲影响大，雷击将对其产生不对程度的影响。超高层建筑的防雷设计也越来越得到人们的重视。

雷电对于建筑屋的作用主要体现在两个方面：第一是直击产生的热效应和电动力；第二则是雷电流带来的静电感应、电磁感应及雷电波侵入。这样就使建筑防雷设计分为两个方面：一是针对与前者的外部防雷；二是针对与后者的建筑内部防雷。

一般来说，《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010）对于建筑物防雷设计提供了有关的依据，主要分为三类建筑物，其防雷设计规范各异，本文不再赘述。在防雷设计规范中，我们可以知道防雷设计的实现关键在于防雷装置，规范也对其防雷材料的选择做了相应的规定，一般是利用建筑物本身存在的钢材。超高层建筑往往会被划分至第二类防雷建筑物，其一般防雷如规范所示包括设置接闪器、引下线和接地设备来防直击和侧击，以及防止雷电效益两个方面。然而，超高层建筑的形式各异，防雷设计规范并未涉及全部情况，当规范未涉及时，应根据实际情况做特殊保护处理。

2 超高层建筑防雷设计要点

一般，超高层建筑防雷设计主要分为建筑外部防雷和内部防雷两个方面。

2.1外部防雷

如前文所述，针对防直击、侧击雷产生的热效应和电动力作用而进行的外部防雷设计，其主要的防雷装置为接闪器、引下线和接地装置三个方面。

（1）接闪器。接闪器主要有避雷针、避雷带和避雷网。避雷针通过将雷电引向自己，从而达到了对保护对象免遭直击的效果，宜采用短针多针保护。避雷针的局限性就在于其高度增加，雷击概率增越大。此时，可利用避雷带、避雷网来进行放雷设计。一般来说，在屋面或者易受雷击部位设置的避雷针或避雷带，网格尺寸不大于10m x 10m（或是12 x 8m）。避雷带一般用的直径不小于6mm 的圆钢，或是不小于24mm×4mm的扁钢，其可直接利用结构刚接焊接，或是暗设表面抹灰层内。此外超高层建筑屋接闪器应考虑屋顶存在的特殊设备在其保护范围。

（2）引下线。引下线连接了避雷设备和接地装置，从而形成了电流通路。它一般利用柱主筋或是剪力墙钢筋。实际设计工作中，其数量和布置对分流效果有着明显的影响，一般沿建筑物四周对称设置，其间距和数量应符合规范要求，规范规定第2类防雷建筑，引下线一般不少于2根，间距不超过18m。理论上，应尽可能减小线上的电流，所以可通过增加数量，适当减小间距来达到这一效果。然而，超高层建筑引下线很长，雷电感应强烈，需要按一定距离设置均压环，并做好连接。此外，引下线应符合基本的机械强度、耐腐蚀、热稳定等要求，设计工作也应考虑施工存在的问题。

（3）接地装置。一般有接地体和接地线。按规范规定，建筑物高于45米，45米以上建筑让防雷装置与金属外墙向连，同时应将自然接地体作为接地装置．但是基础内钢筋作为接地装置有一定的条件，要求基础采用硅酸盐水泥，采用无防腐层或沥青防腐层的基础，同时其周围土壤的含水量至少达到4％。

2.2内部防雷

建筑内部为了防止雷电流带来的感应作用及雷电波的侵入而设置的防雷措施一般有等电位联结、屏蔽等措施。

（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。

（2）屏蔽。屏蔽能有效达到防雷电电磁干扰的效果。屏蔽措施的有效性

与以下几个方面相关：仪器金属外壳；防过电压；等电位联结；接地措施等。电气线路的主干线应远离引下线柱筋，应保证穿线钢管线槽与接地母线和等电位联结板连接完好。超高层建筑物内应通过各种措施和有效的设计形成一个总体的等电位，形成一个“法拉第笼”，这样才能更好的防止电磁作用对其用超高层建筑的影响。

国内的相关工作者对于超高层建筑的防雷设计有着不少的工程实例，例如广州电视塔项目、青岛万邦中心、山东商业大厦、青岛开发区国贸中心等等，在这些工程实例中，超高层建筑防雷设计针对于超高层建筑存在的某些特殊结构例如停机坪，不仅考虑了这些特殊结构对于防雷设计工作的影响，并结合规范规定的设计要求和实际情况，设计人员也做了许多创造性的分析和尝试，为超高层建筑的防雷设计提供了宝贵的工程经验。

结语

超高层建筑物防雷设计是一项系统性设计工作，占有重要的地位。相关工作者应总结实际经验，综合考虑雷击对于超高层建筑的危害特点、途径，有针对性的设置准确的防雷措施，这样才能确保超高层建筑物的安全性。

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