论述高层建筑电气设计中的防雷技术

论述高层建筑电气设计中的防雷技术

发表时间：2016-07-07T13:38:09.090Z 来源：《基层建设》2016年6期作者：邹星星[导读] 现代建筑物必须考虑的一个因素就是防雷，再加上在建筑物中电气设备的应用广泛。

广东博意建筑设计院有限公司广东佛山 528000 摘要：现代建筑物必须考虑的一个因素就是防雷，再加上在建筑物中电气设备的应用广泛，更加大了其受到雷击的概率。所以，加强对现代建筑电气设计中防雷技术的研究已经迫在眉睫，我们的电气设计人员只有充分考虑建筑物所处雷电环境，严格按照规范要求，紧密结合工程实际，详尽分析、精确计算，科学考虑规范没有细化到位的地方，特殊问题要用特殊措施来解决，这样才能有效地确保设备、人

员和建筑物的防雷安全。

关键词：建筑设计；防雷技术

1.雷击的分类

根据建筑物的重要性和使用性质，以及发生雷电事故后果可能的严重程度的大小，我国在建筑电气设计中，将民用建筑物的防雷等级分为以下三等：⑴第一类包括：①具有重大政治意义和重要前途的建筑物；②国家级重点文物保护的建筑物；③超高层的建筑物。⑵第二类包括：①重要的或人员密集的大型建筑物；②省级重点文物保护的建筑物；③19层以及19层以上的住宅建筑物和高度超过50m的其他民用建筑物。⑶第三类包括：①建筑群中高于其他建筑物或处于边缘地带的高度为20m以上的建筑物，或者地震强烈地区高度为15m以上的建筑物；②高度超过15m的烟囱、水塔等孤立建筑物；③历史上雷电事故严重的地区的建筑物或雷电事故较多地区的较重要的建筑物；④建筑物年计算雷击次数达到几次或者以上的民用建筑物。

2.雷电对建筑物的危害

雷击会对建筑物产生巨大的危害，这些危害大体可以分为以下两类：⑴雷电的热效应和机械效应遭受直接雷击的树木、电线杆和房屋等，这样会使金属熔化，使树木烧焦，这是由于通过强大的电流而产生很大的热量，但在极短的时间内又不易散发出来。此外，由于物体的水分高强的热量而产生汽化膨胀的现象，将产生极大的机械力而爆裂，使建筑物等遭受严重的危害。⑵在雷电流的周围将通过雷电的电磁效应，这样将会产生极其强大的电磁场，在附近的金属或者导体结构以及电力装置上，产生很高的感应电压，可达到几十万伏，这么大的电压足以破坏一般电气设备的绝缘，在金属结构回路中，由于接触不良，或有空隙的地方，将产生火花放电，从而造成爆炸或者火灾。

3.高层建筑对防雷的要求

高层建筑作为一种特殊且重要的建筑物，具有以下四个特点：首先是功能多，大部分高层建筑集居住、娱乐、商业及办公于一体；其次是配套设施较多，由于高层建筑的功能多，相应的配套设置也多，为了保证高标准和舒适的生活空间，常常要配备空调机房、制冷机房、生活及消防水泵房等设施；再次是人员密度高，高层建筑中居住着大量人员，在文化娱乐场所更甚；最后是保安要求高，由于高层建筑居住着大量的人员，拥有较多的贵重设备，因此要保证高度安全。以上这些特点决定了高层建筑防雷需要满足两方面的要求：首先是建筑物自身的安全可靠。在进行高层建筑防雷设计时，要做到安全可靠，保证防雷设备能够充分发挥作用；其次是防雷装置要尽可能的简单，以利于施工。通常情况下，高层建筑采用的是钢筋混凝土或钢结构，可以对这些结构进行充分利用，将其作为防雷装置的一部分，做到既安全又经济。

4.防雷设计前的准备工作 4.1要对建筑物所处的地质结构、地理位置、气象条件和外部环境等有所了解，需要掌握建筑物的用途和高度、层数、建筑面积。

4.2预先计算建筑物的年雷击次数，全面考虑建筑物的各个因素，依照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-942000版）的规定，针对建筑物的防雷类别进行分析、确定。一般对预先计算年雷击次数没有达到三类防雷的建筑物来讲，从以下两种情况来考虑。

（1）建筑物是不是公共场所，如医院和学校、电子商城、超市、大型的商场等，以上项目如果出现，必须要依照三类防雷建筑物来设计。

（2）建筑物内部有没有信息系统。考虑到屏蔽，预防直击雷接闪器应该采用避雷网。

5.高层建筑电气防雷设计措施 5.1接闪带和接闪网。屋顶的接闪带、接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。一般来说，高层建筑物的屋顶防直击雷，可沿屋顶周边外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外处布设接闪带，屋顶中间设置接闪网，同时经过伸缩缝时应有补偿连接装置。屋面接闪网网格尺寸应严格按照建筑物防雷等级设置；如若暗敷，应注意埋设的深度，按照经验，一般为天面水平层下30～50mm，宜做在防水层上保温层下，埋设太深则无较好接闪效果。但对于斜屋面盖瓦的高层住宅，其接闪器布置和安装时就要注意屋檐、檐脚、屋角等靠建筑物顶外围处的接闪带是不允许暗敷的；一般来说，高层建筑也不能利用屋顶周边混凝土内的钢筋作为接闪器。

5.2接闪杆。安装在高层建筑顶的接闪杆宜采用热镀锌圆钢或钢管，接闪端宜做成半球状，其弯曲半径为4.8～12.7mm。由于时刻会受到自然界空气、风力、雨雪、太阳辐射、接闪电流后的电磁力等各种危害影响，接闪杆应重点考虑风力、冰雪、雷击能量等对其荷载的影响，选用防腐抗氧化、高物理强度、耐高能量的材料，保证构件安装连接牢固，减少装置能量损耗，并定期对其安全性能进行检测，使其长期有效发挥作用。

5.3金属屋面。现代高层建筑为了美观，外墙较多采用金属或玻璃幕墙。幕墙上封口位于女儿墙外侧，属于屋顶周边，非常容易受到雷击，且幕墙与女儿墙之间的封顶金属板是良好的导电体，一般面积较大，故可利用作为接闪器。高层建筑要利用屋顶金属板作为接闪器，须满足：板间的连接应是持久的电气贯通；金属板无绝缘被覆层（氧化保护膜与保护油漆不属于覆盖层）。

6.电气雷电防护设计方案

建筑物雷电防护是一个全方位、系统的工程，需建立科学的防护体系，其基本原则和方法是提供合理的雷电流泄放通道，进行分流、均衡电位、屏蔽、合理布线和接地。根据雷电的侵入途径，在进行雷电防护设计时将直击雷防护、感应雷防护和雷击电磁脉冲防护综合在一起，全方位考虑，层层设防。

6.1分流。通过引下线将接闪器上的雷电流泄放到大地，分流的效果直接取决于引下线数量的多少。引下线越多，每根引下线通过的雷电流就越小，其感应范围就越小。当建筑物高于30m时，从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。这样可以减小引下线的电感，同时还可以降低反击电压。进入建筑物的电源线路、天馈线路和各种信号线路应在不同的防雷区界面处，以及终端设备的前端。根据IEC1312雷击电磁脉冲防护标准和GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范等的要求，分别安装上电源类、天馈类和各种信号类电涌保护器，然后将这些电涌保护器的接地端与符合规范要求的接地体连接。

6.2均衡电位。均衡电位指建筑物内的各部位均能构成同一电位。将建筑物各部位的结构钢筋和建筑物内各种设备的金属外壳及金属管道都连成统一的导电体，建筑物内部就不会产生电位差，保证建筑物内部不会产生反击和危害人身安全的接触电压或跨步电压，这是现代建筑防感应过电压的有效手段。

6.3屏蔽。屏蔽的主要目的是对建筑物内的各种通信设备、电子计算机、精密仪器和各种微电子等设备的防护。建筑物内的这些设备不仅在防雷装置接闪时受到电磁干扰，而且易受雷电波的电磁辐射，甚至其他波源发出来的电磁波也会对其产生影响。因此，尽量利用钢筋混凝土结构的顶板、地板、墙面和窗、梁、柱等，使其构成一个六面体的网笼，有效地屏蔽掉各种电磁脉冲侵害。

7.结语

高层建筑的防雷问题直接影响到建筑物的使用安全，威胁到人们的生命和财产安全，所以应当引起足够的重视，由于高层建筑的高度越来越高，建筑越来越多，其防雷设计也存在一定的问题和缺陷，有待业内人士和相关人员进一步的研究和探讨。

参考文献：

[1]GB50057-2010，建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2015.

[2]刘思亮.建筑供配电[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3]张郁芳.浅谈某高层住宅电气设计中的防雷接地设计[J].山西建筑，2013，34（20）：189-190.