高层建筑物防雷检测技术研究
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第 31 卷 第 1 期 2015 年 2 月
昆明冶金高等专科学校学报 Journal of Kunming Metallurgy College
Vol. 31 No. 1 Feb． 2015
doi： 10． 3969 / j． issn． 1009 － 0479． 2015． 01． 004
高层建筑物防雷检测技术研究
2 防雷系统组成及建筑物防雷检测规范
2. 1 建筑物防雷系统组成 建筑物防雷设计及检测必须严格按照国家和地方相关规范执行 ，目前，云南省高层建筑防雷设计执 ， 防雷检测执行的规范是 《建筑物防雷装置安 行的规范是 《建筑物防雷设计规范 （ GB50057 —2000 ） 》 。根据防雷设计规范，建筑物防雷系统组成如图 1 所示。 全检测技术规范 （ GB / T 21431 —2008 ） 》 2. 2 建筑物防雷系统分项检测内容 依据 《 建筑电气工程质量验收规范》 （ GB50303— 2002） 和 《 建筑物防雷装置安全检测技术规范 （ GB / T 21431—2008） 》 （ 以下简称为检测规范） 要求，建筑物 防雷须进行如下项目的防雷检测 （ 图 1） ： 1 ） 接闪器 （ 避雷针、避雷带） 检测； 2 ） 引下线检测； 3 ） 均压环检测； 4 ） 接地装置； 5 ） 等电位连接端子箱检测； 6 ） 等电位体检测； 7 ） 电磁屏蔽检测； 8 ） 电涌保护器 （ SPD） 检测； 9 ） 屏蔽设施检测； 图 1 中 LEMP （ Lightning Electro Magnetic Pulse ） 为雷电电磁脉冲，即雷击时产生的强大闪电流及其 电磁场，它的感应范围非常大，对人、建筑物及各种电气设备及金属管线会产生不同程度的危害 。
（ a． Faculty of Electrical Engineering； b． Faculty of Architectural Engineering， Kunming Metallurgy College，Kunming 650033 ，China）
Abstract： With the accelerating step of urbanization ，the high buildings in the city are increasing． New national detection technology specifications for lightning detection of high buildings were proposed in order to reduce and prevent lightning rise buildings． Based on technical specifications of lightning protection device for buildings， combined with urban high －rise buildings lightning protection device test items． New norms prevent lightning detection technology and implementation was introduced． Key words： rise building； lightning detection； technical specification
收稿日期： 2014 － 10 － 24 作者简介： 李光辉 （ 1965 － ） ，男，云南大姚人，副教授，主要从事计算机、电气工程专业相关课程理论教学与研究 。
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昆明冶金高等专科学校学报
2015 年 2 月
生强大电流并产生静电感应和电磁感应 。其具体危害如下： 1 ） 建筑物发生雷击时，雷电通过建筑物大电流放电，产生高热、高温， 甚至引发燃烧、 热熔， 引 起建筑物或附属物损坏和损毁，对建筑物附近人员造成伤害； 2 ） 雷电放电产生强烈的光和热，一般放电通道温度高达 20 000 ℃ ，放电点使空气急剧膨胀振动并 产生冲击波； 3 ） 雷电放电产生的强电流在周围空间形成强大电磁场 ，当电场强度超过了大气游离放电的临界电 场强度 （ 大气中约 30 kV / cm，有水滴存在时约 10 kV / cm ） ， 就会发生对大地放电， 放电遇易燃、 易爆 物品会引发燃烧、爆炸等安全事故； 4 ） 雷击产生的高压、静电，遇电力、通讯广播等线路，致使连接的电器设备损毁。
第1 期
李光辉 ，苏莲萍 ，段有艳 ，等： 高层建筑物防雷检测技术研究
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当建筑物高度超过 60 m 时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带， 接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂 直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面处 。 检测时首先应测量接闪器的高度 、长度，测量建筑物的长、宽、高，测量接闪器的规格尺寸，需要 特别注意的是，接闪器上不能连接或承载其它通讯和电气线路 。一般情况下多层建筑物可利用屋顶女儿 墙内或保温层内的钢筋作暗敷接闪器 ，但高层建筑物不允许利用建筑物内钢筋作为暗敷避雷带 。 3. 1. 2 引下线 引下线是指接闪器与接地装置之间的连接导体 ，当发生雷电时作为释放雷电流的重要电气通路 。通 常引下线采用明敷、暗敷或利用建筑物内柱子主钢筋 3 种施工方法，目前最常用的是使用建筑物内柱子 主钢筋作为防雷引下线。 引下线采用明敷时，引下线须平直，无急弯，特别是引下线与接闪器、引下线与接地装置连接点要 连接或焊接牢靠，并应使用防腐、防锈油漆处理，引下线与附近其它电气线路的距离一般 ≥1 m。 引下线使用暗敷时，如果用建筑物柱子主钢筋作为暗敷引下线时 ，引下线的敷设必须从建筑物基础 部分开始施工，作为引下线使用的建筑物主钢筋必须焊接牢靠 ，并在建筑物基础或承台部位要有引出线 与大地土壤直接连接，在混凝土浇灌前使用油漆做好引下线标记 。 ，每栋建筑物引下线不得少于 2 根， 引下线间距要求为： 第一类防雷建筑物引下 根据 《检测规范》 线间距≤12 m； 第二类防雷建筑物引下线间距≤18 m； 第三类防雷建筑物引下线间距≤25 m。 检测时测 量引下线的尺寸规格，测量每相邻引下线之间的距离及引下线布置的总根数并做记录 ，每根引下线为一 个检测点，按顺序编号检测。特别注意，使用明敷引下线需检查引下线上有无附着其它电气线路 。 3. 1. 3 均压环 为防止建筑物遭受侧向雷击，当建筑物高度超过 30 m 时， 应在 30m 及其以上每 3 层围绕建筑物外 廓墙内设置金属导体闭合环，并与引下线连接，以保障建筑物圈梁的各点遭受雷击时电位相同 ，也称为 均压环。 均压环一般采用直径 ≥10 mm 的镀锌圆钢或截面尺寸为 40 mm × 4 mm 的镀锌扁钢材料制作， 沿建 筑物四周暗敷设施工，与各根引下线相连接，均压环须与金属门、金属挑檐、金属窗、玻璃幕墙等预埋 件的焊接点有不少于 2 处的焊接或连接。 3. 1. 4 接地体 埋入土壤或混凝土中直接与大地接触的起散流作用的金属导体称为接地体 ，一般分为共用接地体与 独立接地体。 共用接地体是指建筑物利用其内部的金属物 、金属管道或钢筋混凝土钢筋等自然构件与外部防雷装 置连接构成的接地系统； 独立接地体是指第一类防雷建筑物的独立避雷针和架空避雷线 （ 网 ） 的支柱 及其接地系统。 3. 1. 5 等电位连接端子箱 等电位端子箱是指将建筑物内的金属管道 、金属构件等部位进行电气联结的汇聚装置 。等电位连接 端子箱作为高层建筑的重要组成部分 ，一般置于建筑物住宅卫生间，为金属构件及插座提供接地连接。 等电位联结导线使用塑料管穿管暗敷于地板或墙体内 。规范要求在等电位联结区域内金属构件与等电位 联结箱内端子排之间的电阻应≤5 Ω，若给水管材使用金属水管，跨接线可直接连接在水管上。 3. 1. 6 等电位体 等电位体用于内部防护，即雷电电磁脉冲防护，起到均衡系统电位、 限制过电压幅值， 承担截流、 屏蔽、均压、分流、接地作用。等电位体与建筑物内金属构件、金属门窗、金属地板、均压环、防雷装 置相连形成电气连接回路，检测时须测量并记录联接导体的材料和尺寸 。等电位体与建筑物架空金属管 道要求每 25 m 接 地 一 次， 接 地 点 不 少 于 2 处， 在 等 电 位 联 接 带 与 接 地 装 置 之 间 可 采 用 铜 （ = 16 mm2 ） 、铝 （ = 25 mm2 ） 、铁 （ = 50 mm2 ） 导体进行连接，建筑物内部金属构件与等电位联接带之 2 2 2 间采用铜 （ = 6 mm ） 、铝 （ = 10 mm ） 、铁 （ = 16 mm ） 导体连接。需要特别注意的是，在进行接
1 高层建筑定义与雷电危害的表现形式
1. 1 高层建筑的定义 高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑 ， 根据 《高层建筑混凝土结构技术规程 （ JGJ3 — 2002 ） 》 规定： 10 层及以上或高度超过 28 m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构 ，当建筑高度超过 100 m 时，称为超高层建筑。 1. 2 建筑物雷电危害的具体表现形式 建筑物雷电危害有 2 种： 一是雷电直击在建筑物上发生热效应作用和电动力作用 ； 二是雷电放电产
a b a 李光辉 ，苏莲萍 ，段有艳 ，田
甜
a
Leabharlann Baidu
（ 昆明冶金高等专科学校 a. 电气学院，b. 建工学院，云南 昆明 650033 ） 摘 要： 随着国家城镇化建设步伐的不断加快 ， 城市高层建筑日益增多 ， 为减少和防范高层建筑物雷电灾害 ，
国家对高层建筑防雷检测提出了新的检测技术规范 。 依据建筑物防雷装置检测技术规范要求 ， 结合城市高层建 筑物防雷装置检测项目 ，介绍了新规范下防雷检测技术及实现方法 。 关键词： 高层建筑； 防雷检测； 技术规范
0 引 言
雷电危害是 “中国国际减灾” 委员会公布的最严重的 10 种自然灾害之一。 据不完全统计， 我国每 年有上千人因雷击伤亡，雷击造成的直接经济损失达数十亿至数百亿元不等 。随着国家经济建设的飞速 发展，城市建设尤其是高层建筑建设突飞猛进 ，而各类高层建筑物防雷装置随着时间的推移和环境因素 的变化，防雷装置锈蚀、连接件接触不良、接地电阻增大甚至失效等原因，将对建筑物造成极大的雷电 安全隐患，如果不及时检测并修复，可能会导致高层建筑物雷电次生灾害 。为此，必须对高层建筑的防 雷装置进行定期检测，以确保防雷装置在发生雷电灾害时能发挥正常效能 。
+ 中图分类号： TU976 . 55
文献标志码： A
文章编号： 1009 － 0479 － （ 2015 ） 01 － 0019 － 05
Study on Lightning Detection Technology for Highrise Buildings
LI Guanghui a ，SU Lianping b ，DUAN Youyan a ，TIAN Tian a
3 高层建筑防雷检测
3. 1 高层建筑防雷检测项目 在上述建筑物防雷检测项目中，第 2 —6 项为必检项目，本文仅对这些项目的检测方法进行介绍 。 3. 1. 1 接闪器 接闪器是指建筑物顶端的接闪针 、接闪带、接闪网和接闪线的总称，通常也将接闪带、接闪网称为 避雷网。接闪器一般置于建筑物顶部墙体上沿 ，必须与避雷引下线以焊接方式进行电气连接 ，要求焊缝 饱满。为防止接闪器锈蚀，须进行防腐、防锈处理。 ，接闪带要求安装固定支持点，间距为 0. 5 ～ 1. 5m，支持点要求固定牢靠并能承 根据 《检测规范》 受 49 N （ 5 kg） 的垂直拉力。 避雷网的网格尺寸， 第一类防雷建筑物避雷网 （ 接闪网、 接闪带 ） 网格 尺寸≤5m × 5m 或≤6m × 4m； 第二类防雷建筑物避雷网 （ 接闪网、接闪带） 网格尺寸≤10m × 10m 或≤ 12m × 8m； 第三类防雷建筑物避雷网 （ 接闪网、接闪带） 网格尺寸≤20m × 20m 或≤24m × 16m。
昆明冶金高等专科学校学报 Journal of Kunming Metallurgy College
Vol. 31 No. 1 Feb． 2015
doi： 10． 3969 / j． issn． 1009 － 0479． 2015． 01． 004
高层建筑物防雷检测技术研究
2 防雷系统组成及建筑物防雷检测规范
2. 1 建筑物防雷系统组成 建筑物防雷设计及检测必须严格按照国家和地方相关规范执行 ，目前，云南省高层建筑防雷设计执 ， 防雷检测执行的规范是 《建筑物防雷装置安 行的规范是 《建筑物防雷设计规范 （ GB50057 —2000 ） 》 。根据防雷设计规范，建筑物防雷系统组成如图 1 所示。 全检测技术规范 （ GB / T 21431 —2008 ） 》 2. 2 建筑物防雷系统分项检测内容 依据 《 建筑电气工程质量验收规范》 （ GB50303— 2002） 和 《 建筑物防雷装置安全检测技术规范 （ GB / T 21431—2008） 》 （ 以下简称为检测规范） 要求，建筑物 防雷须进行如下项目的防雷检测 （ 图 1） ： 1 ） 接闪器 （ 避雷针、避雷带） 检测； 2 ） 引下线检测； 3 ） 均压环检测； 4 ） 接地装置； 5 ） 等电位连接端子箱检测； 6 ） 等电位体检测； 7 ） 电磁屏蔽检测； 8 ） 电涌保护器 （ SPD） 检测； 9 ） 屏蔽设施检测； 图 1 中 LEMP （ Lightning Electro Magnetic Pulse ） 为雷电电磁脉冲，即雷击时产生的强大闪电流及其 电磁场，它的感应范围非常大，对人、建筑物及各种电气设备及金属管线会产生不同程度的危害 。
（ a． Faculty of Electrical Engineering； b． Faculty of Architectural Engineering， Kunming Metallurgy College，Kunming 650033 ，China）
Abstract： With the accelerating step of urbanization ，the high buildings in the city are increasing． New national detection technology specifications for lightning detection of high buildings were proposed in order to reduce and prevent lightning rise buildings． Based on technical specifications of lightning protection device for buildings， combined with urban high －rise buildings lightning protection device test items． New norms prevent lightning detection technology and implementation was introduced． Key words： rise building； lightning detection； technical specification
收稿日期： 2014 － 10 － 24 作者简介： 李光辉 （ 1965 － ） ，男，云南大姚人，副教授，主要从事计算机、电气工程专业相关课程理论教学与研究 。
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昆明冶金高等专科学校学报
2015 年 2 月
生强大电流并产生静电感应和电磁感应 。其具体危害如下： 1 ） 建筑物发生雷击时，雷电通过建筑物大电流放电，产生高热、高温， 甚至引发燃烧、 热熔， 引 起建筑物或附属物损坏和损毁，对建筑物附近人员造成伤害； 2 ） 雷电放电产生强烈的光和热，一般放电通道温度高达 20 000 ℃ ，放电点使空气急剧膨胀振动并 产生冲击波； 3 ） 雷电放电产生的强电流在周围空间形成强大电磁场 ，当电场强度超过了大气游离放电的临界电 场强度 （ 大气中约 30 kV / cm，有水滴存在时约 10 kV / cm ） ， 就会发生对大地放电， 放电遇易燃、 易爆 物品会引发燃烧、爆炸等安全事故； 4 ） 雷击产生的高压、静电，遇电力、通讯广播等线路，致使连接的电器设备损毁。
第1 期
李光辉 ，苏莲萍 ，段有艳 ，等： 高层建筑物防雷检测技术研究
21
当建筑物高度超过 60 m 时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带， 接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂 直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面处 。 检测时首先应测量接闪器的高度 、长度，测量建筑物的长、宽、高，测量接闪器的规格尺寸，需要 特别注意的是，接闪器上不能连接或承载其它通讯和电气线路 。一般情况下多层建筑物可利用屋顶女儿 墙内或保温层内的钢筋作暗敷接闪器 ，但高层建筑物不允许利用建筑物内钢筋作为暗敷避雷带 。 3. 1. 2 引下线 引下线是指接闪器与接地装置之间的连接导体 ，当发生雷电时作为释放雷电流的重要电气通路 。通 常引下线采用明敷、暗敷或利用建筑物内柱子主钢筋 3 种施工方法，目前最常用的是使用建筑物内柱子 主钢筋作为防雷引下线。 引下线采用明敷时，引下线须平直，无急弯，特别是引下线与接闪器、引下线与接地装置连接点要 连接或焊接牢靠，并应使用防腐、防锈油漆处理，引下线与附近其它电气线路的距离一般 ≥1 m。 引下线使用暗敷时，如果用建筑物柱子主钢筋作为暗敷引下线时 ，引下线的敷设必须从建筑物基础 部分开始施工，作为引下线使用的建筑物主钢筋必须焊接牢靠 ，并在建筑物基础或承台部位要有引出线 与大地土壤直接连接，在混凝土浇灌前使用油漆做好引下线标记 。 ，每栋建筑物引下线不得少于 2 根， 引下线间距要求为： 第一类防雷建筑物引下 根据 《检测规范》 线间距≤12 m； 第二类防雷建筑物引下线间距≤18 m； 第三类防雷建筑物引下线间距≤25 m。 检测时测 量引下线的尺寸规格，测量每相邻引下线之间的距离及引下线布置的总根数并做记录 ，每根引下线为一 个检测点，按顺序编号检测。特别注意，使用明敷引下线需检查引下线上有无附着其它电气线路 。 3. 1. 3 均压环 为防止建筑物遭受侧向雷击，当建筑物高度超过 30 m 时， 应在 30m 及其以上每 3 层围绕建筑物外 廓墙内设置金属导体闭合环，并与引下线连接，以保障建筑物圈梁的各点遭受雷击时电位相同 ，也称为 均压环。 均压环一般采用直径 ≥10 mm 的镀锌圆钢或截面尺寸为 40 mm × 4 mm 的镀锌扁钢材料制作， 沿建 筑物四周暗敷设施工，与各根引下线相连接，均压环须与金属门、金属挑檐、金属窗、玻璃幕墙等预埋 件的焊接点有不少于 2 处的焊接或连接。 3. 1. 4 接地体 埋入土壤或混凝土中直接与大地接触的起散流作用的金属导体称为接地体 ，一般分为共用接地体与 独立接地体。 共用接地体是指建筑物利用其内部的金属物 、金属管道或钢筋混凝土钢筋等自然构件与外部防雷装 置连接构成的接地系统； 独立接地体是指第一类防雷建筑物的独立避雷针和架空避雷线 （ 网 ） 的支柱 及其接地系统。 3. 1. 5 等电位连接端子箱 等电位端子箱是指将建筑物内的金属管道 、金属构件等部位进行电气联结的汇聚装置 。等电位连接 端子箱作为高层建筑的重要组成部分 ，一般置于建筑物住宅卫生间，为金属构件及插座提供接地连接。 等电位联结导线使用塑料管穿管暗敷于地板或墙体内 。规范要求在等电位联结区域内金属构件与等电位 联结箱内端子排之间的电阻应≤5 Ω，若给水管材使用金属水管，跨接线可直接连接在水管上。 3. 1. 6 等电位体 等电位体用于内部防护，即雷电电磁脉冲防护，起到均衡系统电位、 限制过电压幅值， 承担截流、 屏蔽、均压、分流、接地作用。等电位体与建筑物内金属构件、金属门窗、金属地板、均压环、防雷装 置相连形成电气连接回路，检测时须测量并记录联接导体的材料和尺寸 。等电位体与建筑物架空金属管 道要求每 25 m 接 地 一 次， 接 地 点 不 少 于 2 处， 在 等 电 位 联 接 带 与 接 地 装 置 之 间 可 采 用 铜 （ = 16 mm2 ） 、铝 （ = 25 mm2 ） 、铁 （ = 50 mm2 ） 导体进行连接，建筑物内部金属构件与等电位联接带之 2 2 2 间采用铜 （ = 6 mm ） 、铝 （ = 10 mm ） 、铁 （ = 16 mm ） 导体连接。需要特别注意的是，在进行接
1 高层建筑定义与雷电危害的表现形式
1. 1 高层建筑的定义 高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑 ， 根据 《高层建筑混凝土结构技术规程 （ JGJ3 — 2002 ） 》 规定： 10 层及以上或高度超过 28 m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构 ，当建筑高度超过 100 m 时，称为超高层建筑。 1. 2 建筑物雷电危害的具体表现形式 建筑物雷电危害有 2 种： 一是雷电直击在建筑物上发生热效应作用和电动力作用 ； 二是雷电放电产
a b a 李光辉 ，苏莲萍 ，段有艳 ，田
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（ 昆明冶金高等专科学校 a. 电气学院，b. 建工学院，云南 昆明 650033 ） 摘 要： 随着国家城镇化建设步伐的不断加快 ， 城市高层建筑日益增多 ， 为减少和防范高层建筑物雷电灾害 ，
国家对高层建筑防雷检测提出了新的检测技术规范 。 依据建筑物防雷装置检测技术规范要求 ， 结合城市高层建 筑物防雷装置检测项目 ，介绍了新规范下防雷检测技术及实现方法 。 关键词： 高层建筑； 防雷检测； 技术规范
0 引 言
雷电危害是 “中国国际减灾” 委员会公布的最严重的 10 种自然灾害之一。 据不完全统计， 我国每 年有上千人因雷击伤亡，雷击造成的直接经济损失达数十亿至数百亿元不等 。随着国家经济建设的飞速 发展，城市建设尤其是高层建筑建设突飞猛进 ，而各类高层建筑物防雷装置随着时间的推移和环境因素 的变化，防雷装置锈蚀、连接件接触不良、接地电阻增大甚至失效等原因，将对建筑物造成极大的雷电 安全隐患，如果不及时检测并修复，可能会导致高层建筑物雷电次生灾害 。为此，必须对高层建筑的防 雷装置进行定期检测，以确保防雷装置在发生雷电灾害时能发挥正常效能 。
+ 中图分类号： TU976 . 55
文献标志码： A
文章编号： 1009 － 0479 － （ 2015 ） 01 － 0019 － 05
Study on Lightning Detection Technology for Highrise Buildings
LI Guanghui a ，SU Lianping b ，DUAN Youyan a ，TIAN Tian a
3 高层建筑防雷检测
3. 1 高层建筑防雷检测项目 在上述建筑物防雷检测项目中，第 2 —6 项为必检项目，本文仅对这些项目的检测方法进行介绍 。 3. 1. 1 接闪器 接闪器是指建筑物顶端的接闪针 、接闪带、接闪网和接闪线的总称，通常也将接闪带、接闪网称为 避雷网。接闪器一般置于建筑物顶部墙体上沿 ，必须与避雷引下线以焊接方式进行电气连接 ，要求焊缝 饱满。为防止接闪器锈蚀，须进行防腐、防锈处理。 ，接闪带要求安装固定支持点，间距为 0. 5 ～ 1. 5m，支持点要求固定牢靠并能承 根据 《检测规范》 受 49 N （ 5 kg） 的垂直拉力。 避雷网的网格尺寸， 第一类防雷建筑物避雷网 （ 接闪网、 接闪带 ） 网格 尺寸≤5m × 5m 或≤6m × 4m； 第二类防雷建筑物避雷网 （ 接闪网、接闪带） 网格尺寸≤10m × 10m 或≤ 12m × 8m； 第三类防雷建筑物避雷网 （ 接闪网、接闪带） 网格尺寸≤20m × 20m 或≤24m × 16m。