雷電的危害分析及防雷設(shè)計措施研究

曾青山

（湖北工程學(xué)院 城市建設(shè)學(xué)院,湖北 孝感 432000 ）

我國是一個雷暴活動較為頻繁的國家，受雷擊災(zāi)害比較嚴重。近年來我國建筑物及建筑物內(nèi)電氣設(shè)備經(jīng)常因雷擊而遭受破壞的事件時有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，我國的建筑事業(yè)取得了較快的發(fā)展，在城市化進程中，每年新建的高層建筑物逐漸增多，受雷擊的概率比普通建筑更大[1]。特別是一些高層建筑物只注重樓體結(jié)構(gòu)，卻沒有重視建筑物的防雷工作，造成雷電危害經(jīng)常發(fā)生[2]。如何在建筑設(shè)計中考慮防雷，使雷擊災(zāi)害的影響降到最低，已成為設(shè)計人員、用戶普遍關(guān)心的問題。

1 雷電的危害分析

1.1 雷電現(xiàn)象

雷擊災(zāi)害是十種自然災(zāi)害之一。雷電現(xiàn)象是指帶電云層與大地相撞或者是兩種帶不同電荷的云層相撞后產(chǎn)生的一種猛烈放電現(xiàn)象，同時在這種猛烈放電過程中伴隨著巨大的雷聲和強烈的閃電。雷電現(xiàn)象具有高電壓、高電流、強輻射、危害性大等特征。根據(jù)雷電形成原理的不同，可以將雷分為：直接雷、感應(yīng)雷和球形雷三種。直接雷是由帶電云層與地面物體相撞而產(chǎn)生的一種放電現(xiàn)象，可在瞬間擊傷擊斃人畜，也可以擊中電子電氣設(shè)備造成損害；感應(yīng)雷是由于雷電流的變化而產(chǎn)生交變磁場，進而使該磁場周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電動勢而形成的一種放電現(xiàn)象，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花，從而損壞電子電氣設(shè)備等；球形雷是由球狀發(fā)光氣團釋放能量而引起的放電現(xiàn)象，能從門、窗、煙囪等通道侵入室內(nèi)，極其危險。

1.2 雷電的危害分析

雷電的電流的強度大、作用時間短。雷電對地面建筑物造成危害主要是通過直接雷的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力成災(zāi)，也可以或是通過間接雷的電荷積聚而成災(zāi)。一般情況下，雷電也很難對地面建筑物造成危害，但是這并不意味著雷電不會對建筑物造成危害。在雷電放電強度達到最高時，電壓往往能達到幾百萬伏甚至是上千萬伏以上，電流也能達到幾十萬安，在如此強大的放電環(huán)境下，如果建筑物的防雷體系不夠完善，建筑物就可能出現(xiàn)較大的損害，重則危及人們的生命和財產(chǎn)安全。

2 住宅建筑防雷設(shè)計的必要性分析

全球每年因雷擊事件導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、信息系統(tǒng)癱瘓等事故不計其數(shù)，進而導(dǎo)致重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。建筑物內(nèi)特別是高層建筑物內(nèi)的電器、電子信息系統(tǒng)及微電子器件都會受到雷電災(zāi)害的嚴重威脅。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程的不斷加快，城市高層住宅小區(qū)拔地而起，就連新農(nóng)村建設(shè)住宅小區(qū)也是大片建設(shè)，隨著生活水平的提高，建筑內(nèi)部電子信息系統(tǒng)逐漸增多，遭受雷擊的可能性在不斷增加，因此對雷電防護的要求就越來越高。建筑物的防雷設(shè)計不合理將會為建筑物內(nèi)的各項設(shè)備造成損壞，嚴重者還會造成人員傷亡。因此重視建筑物的雷害分析以及采取合理的防雷設(shè)施是非常必要的。

3 建筑防雷措施

建筑物的防雷系統(tǒng)分外部防雷和內(nèi)部防雷兩部分。

建筑物外部防雷裝置一般是由三大部分所組成，包括接地裝置、接閃器（避雷線、避雷針、避雷帶及避雷網(wǎng)）與引下線。建筑物外部防雷裝置主要是用來保護建筑物自身不受損害，減弱雷擊對建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生的各種影響。建筑物防雷系統(tǒng)中的接閃器一般采用接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)以及金屬屋面、金屬構(gòu)件等組成。接地裝置是接地體和接地線的總稱，其目的是將雷擊電流流散至大地，一般可以采用自然接地體作為接地裝置，也可以采用人工接地裝置，在實際設(shè)計施工中應(yīng)使用一些導(dǎo)電性高、耐腐蝕的新型材料。

為了限制雷電電磁脈沖起作用，保護建筑物內(nèi)各類電器設(shè)備的安全，免受雷電的危害，建筑物的內(nèi)部防雷一般采用屏蔽、等電位聯(lián)結(jié)、合理布線及過電壓保護等措施來防護感應(yīng)雷。根據(jù)雷電流的“集膚效應(yīng)”，室內(nèi)的電磁場在柱子即引下線附近達到最大，因此室內(nèi)電子設(shè)備與機房的電子設(shè)備系統(tǒng)等的位置應(yīng)選擇在建筑物的中部，使其與下引線保持所要求的距離。在實際施工中金屬材質(zhì)的構(gòu)架、門窗和管線等均焊接在一起，使其與地網(wǎng)保持良好的電氣連接以達到阻擋電磁波的侵入與防雷的效果。

4 政府應(yīng)制定嚴格防雷規(guī)范

各地區(qū)政府應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，出臺了嚴格的專門規(guī)范防雷減災(zāi)工作的地方性法規(guī)或規(guī)章，防止和減少雷電對人們造成的災(zāi)害，保護國家和人民生命財產(chǎn)安全。在我國為規(guī)范防雷減災(zāi)工作而制定的有關(guān)防雷規(guī)范性的文件出臺了很多，如《中華人民共和國氣象法》，以及其補充文件防雷管理規(guī)范性文件、中國氣象局頒布的《防雷減災(zāi)管理辦法》、《國務(wù)院412號令》中的有關(guān)“防雷裝置檢測、防雷工程專業(yè)設(shè)計、施工單位資質(zhì)認定”、“防雷裝置設(shè)計審核和竣工驗收”行政許可規(guī)定等。然而要做好防雷減災(zāi)工作僅靠這些法律法規(guī)規(guī)章和技術(shù)規(guī)范是不夠的，各級地方政府及有關(guān)職能管理部門還應(yīng)該出臺更細致的規(guī)范性文件，進一步規(guī)范管理防雷減災(zāi)工作。氣象、建筑、消防、安監(jiān)、教育等管理部門應(yīng)當(dāng)互相配合，地方政府大力支持，一定能更有效地做好防雷減災(zāi)工作，將雷電災(zāi)害損失降低到最低限度。在進行住宅建筑設(shè)計時，必須嚴格遵循有關(guān)的規(guī)范和標準，重點關(guān)注《建筑物防防雷設(shè)計規(guī)范》、《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》、國家標準圖集《建筑物防雷設(shè)施安裝》以及《接地裝置安裝》。在進行高層建筑防雷設(shè)計時，應(yīng)綜合設(shè)計，做到科學(xué)性、實用性和經(jīng)濟性相結(jié)合，確保建筑物的財產(chǎn)安全及居民的生命安全。

5 結(jié)語

每年我國所遭受的雷擊次數(shù)較多，所造成雷擊災(zāi)害與次生災(zāi)害均很嚴重，因此在建筑物的設(shè)計中必須仔細考慮建筑的防雷等級及相應(yīng)的防雷措施，以免造成經(jīng)濟與生命財產(chǎn)安全的損失。建筑物防雷是一個全方位防護，綜合治理的系統(tǒng)工程，防雷設(shè)計應(yīng)立足于傳統(tǒng)的防雷措施積極創(chuàng)新，在安全的前提下大膽運用新型防雷技術(shù)，充分考慮經(jīng)濟效益等多項因素。

[1]姜畔.淺談建筑外部防雷與接地[J].林業(yè)科技情報,2014,46(03): 66-71.

[2]蘇柏成,顧曉.雷電對建筑物的危害及等電位連接在建筑防雷中的作用分析[J].廣東科技, 2014(10): 118-19.