论高层建筑防雷设计

论高层建筑防雷设计

发表时间：2020-01-03T10:56:01.243Z 来源：《建设者》2019年20期作者：孙飞虎[导读] 高层建筑物的防雷设计时必不可少的，防雷设计人员要掌握先进的设计技术，完善高层建筑防雷设计，进一步保障人们的生命及财产安全。

徐州市城乡建筑设计研究院有限责任公司江苏省徐州市 221000

摘要：随着城市化进程的加快，高层建筑工程的防雷设计标准要求随之提高，为了保护居民生活安全，提高生活质量，必须认识到高层建筑工程防雷设计的重要性，一旦发生雷击危害，后果都会非常严重，人们的生命和财产都会受到严重威胁，文章阐述了建筑物防雷设计的常用方法，进一步提高提高建筑物防雷设计的效果。

关键词：高层建筑；防雷设计；方法引言

我国经济的飞速发展，带动了建筑行业的进步，现代建筑朝着高层建筑、智能建筑的方向不断发展。由于高层建筑具有的特殊性，即高度较高、信息设备较多，导致其遭受雷电袭击的概率较大。雷电主要包括雷电电磁脉冲、感应雷、直接雷几种方式，其中直击雷对高层建筑顶部设施的破坏几率最高；而感应雷的破坏虽然不容易被发现，但它造成的后果却比直击雷要大；电子设备的运行会受到雷电产生的电磁脉冲影响，甚至造电子设备瘫痪。因此，我们必须树立防雷意识，对高层建筑，尤其是高层—智能建筑进行合理的防雷设计，采取安全、有效的措施，尽可能地避免雷击灾害。

一、雷击的危害

作为一种自然放电现象，雷击的威力巨大，为了避免雷击对地面上的建筑物造成伤害，高层建筑物需要进行防雷设计。首先是直击雷，在高层建筑物与带电云层之间较易发生直击雷现象，它是一种直接的放电现象，会在很短的时间内产生强大的电流；此时，如果建筑物进行了有效的防雷设计，直击雷造成的破坏会大大减小，否则将会引起整座建筑物的摧毁或毁灭性的火灾。其次是雷电波的入侵，通过电缆线、天线等，雷电可以传导出来从而发生放电现象，它也会在较短的时间内产生强大的电流，从而对流过的地方造成破坏。再次是感应过电压，雷电发生以后，有些显露在外的线缆、金属管道等会感应到该雷电压，形成一定强度的感应磁场，影响电子设备的正常运行，例如破坏电子数据和电子资料，损坏电子系统等。最后是地电位反击，当雷电作用在避雷装置上后，接地网在较短的时间内需要承受较高的电压，该过程会对电气设备造成危害。

二、高层建筑的防雷原理

法拉第笼原理，即在接地导体静电平衡的条件下，当高压电源放电时，靠近电源的等电势导体内部的电势为零，无电场存在，电荷均分布于笼表面，处于笼内的导体不受外部电场的影响，受到静电屏蔽保护，从而避免遭受雷击。高层建筑防雷就是利用上述原理，将建筑物女儿墙、屋顶、突出结构物、各层的金属门窗和柱梁板等的钢筋、钢板和基础等自然接地相互连接形成法拉第笼。当建筑受到雷击时，法拉第笼为等电势体，雷电产生的电荷分布于笼表面，建筑物可免受雷电的伤害。高层建筑的防雷可从内部防雷和外部防雷两方面入手。外部防雷是指防止高层建筑本身不受雷击，主要包括防直击雷和防侧击雷；内部防雷是指防止雷电产生的雷电波对建筑物内部的信息设备等造成干扰。

三、高层建筑的防雷设计

（一）住宅建筑物外部防雷系统1、接闪器

接闪器的组成包括：金属屋面、金属构件、接闪网、接闪带、接闪杆等。接闪杆将雷电产生的电流引向自身，避免建筑物遭受直接雷击破坏，接闪杆的高度要足够高才能达到保护建筑物不受雷击的直接破坏。但是随着接闪杆的高度增加，雷击的概率也会增加，为了协调好雷击概率和接闪杆的高度，就要应用到接闪带或者接闪网防护直击雷，如果采用接闪杆要尽可能地用短针多针保护，这样能够使雷击的概率降低。现在我国已经出现采用气隙放电、降低阻抗限流等综合技术的接闪杆，这种接闪杆能减低雷电波幅值，使雷电流波头尽量平缓，从而使二次雷击和地电位反击所造成的危害得到有效控制。

2、分流

目前防雷技术的重点研究对象就是分流技术，它能够有效的防止电气设备遭受雷击的破坏，基地线和室外的电源线、电话线以及天线间的并联避雷装置成为分流，它的工作原理是：发生雷击产生强大电压时，避雷装置的电阻能够立刻减小，几乎短路，然后由此将雷电电流分流入地。及时在进行分流以后，电子设备中还是会有部分电流进入，这也会对耐高压性差的设备造成破坏。

3、引下线

引下线是接闪器导体的中间部分，也是接闪器的延续，通常由若干并联的电路通路构成。常见做法是利用建筑物自身的主体结构中主要钢筋或者剪力墙中的钢筋作为隐蔽在建筑内部的引下线，也可以利用建筑中的一些金属构件作为建筑的引下线。引下线是连接接地装置、接闪器的中间导体，可以通过多条并联的电路实现对雷电流的分流、分压作用。在引下线的安装中，需要注意它的长度、线径、数量和线间间距等，避免安装的引下线起不到应有的保护作用。

4、接地措施

避雷的主要环节之一就是接地，无论是直击雷、感应雷或者其他，这些都是利用接地设备把电流导入大地。设计好接地装置，才能提高建筑物的避雷效果。通常情况下，将地面与接闪器连接起来就是接地设备。接地装置就是线与接地设的结合，它的关键作用是迅速的将雷电对接闪器产生的电荷导入大地中，然后被中和。

5、防侧击雷

雷电从建筑物侧面击中建筑物的情况也时有发生，通常在防雷设计时接闪器并没有在侧击雷的保护中设置。对于高层住宅建筑，应根据高层住宅建筑的防雷类别，每隔一定距离设置均压环，与防雷引下线焊接，将均压环与金属杆、金属框架联结，来防止侧击雷对建筑物的破坏。

（二）建筑物内部系统防雷 1、屏蔽

为减小电磁感应的损害，可采取外部屏蔽、合理的布线和线路的屏蔽措施来实现防护。对于屏蔽的措施，目前颁布的《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB /T 50311-2000）中做了详细规定。屏蔽主要针对电场和磁场进行，对于智能建筑中的大量微电子设备，可以使用设备屏蔽、线缆和管道屏蔽等措施。还可以对电子电气设备采用金属管线包裹来增强电磁脉冲屏蔽的效果。

2、等电位连接

等电位连接可将建筑物内结构、设备和金属管等之间电势差变为零，以避免建筑物内产生雷电反击、接触放电和跨步电压等现象。为了满足上述防雷要求，一般做法分为总等电位连接和局部等电位连接两种措施。采用总等电位连接时，需保证基础、上层结构与内部设备均相互连接，并与接地体连接，形成整体的连接网。该方法可防止产生地位差、放电火花等危害。对于高层住宅建筑和智能建筑，屋面上所有金属设施，比如风机、落雨水管、热水器、放空管、节日彩灯金属外壳和屏蔽穿线管等，其电缆屏蔽层外皮应与防雷装置等电位连接；对于玻璃幕墙，其骨架是良好的金属导体，玻璃幕墙必须形成接闪网，连接点水平距离不应大于与应下线的距离，垂直距离不应大于与均压环检距离，接闪网每≤ 100 m2 与主体防雷装置等电位连接。

结语

目前，我国经济发展迅速，城市建设也在不断扩大规模，高层建

筑的数量也越来越多，这就会增大建筑物遭受雷击的概率，建筑物的防雷设计也就成为了必然趋势。另外，随着人们生活质量的提高，电气设备在高层建筑物中的应用越来越广泛，这也是防雷设计中需要重点开率的方面。本文介绍了雷电的危害，对高层建筑物的防雷设计进行了阐述。总而言之，高层建筑物的防雷设计时必不可少的，防雷设计人员要掌握先进的设计技术，完善高层建筑防雷设计，进一步保障人们的生命及财产安全。

参考文献

[1]王学良，刘学春，史雅静．武汉地区云地闪电特征及防护效率研究[J]．气象科技，2010，38（6）．

[2]刘俊．高层建筑直击雷防护设计应用探讨 [J]．工程建设与设计， 2011，（4）．

[3]周毅 . 高层建筑的防雷设计与施工 [J]. 中国高新技术企业,2010,15:122-123.