高層建筑物防雷設計探討

尹作鵬

[摘 要]本文結合工程實例，對現(xiàn)階段的高層建筑防雷技術進行分析，對實例高層建筑防雷設計過程中的技術要點進行總結和分析，為高層建筑物防雷設計提供參考。

[關鍵詞]高層建筑 防雷設計 方案措施

中圖分類號：T2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0149-01

當建筑物遭受雷擊時，雷電流沿著電氣線路和管道進入建筑物內(nèi)部，威脅著建筑內(nèi)部設備的安全，一旦建筑物遭到雷擊，損失將十分嚴重。由此可見，為高層建筑設置防雷系統(tǒng)十分必要。

1.工程概況

漢海國際大樓位于漢川市中心城區(qū)， 商業(yè)中心地帶，地上部分分A棟與B棟，兩棟樓相互連接，主樓是三十二層的單體建筑，地下設置了兩層地下室，A樓與B樓的地下室相連通，預留了車輛通行的連通口。A樓為高層商務辦公樓，主要功能為商務辦公、配套商業(yè)服務等，B棟為商居樓，地下室為汽車車庫。A棟總建筑面積為43768.37m2，其中地上建筑面積為38527.48m2，地下室建筑面積為5240.89m2，變配電房設在地下室二層，豎向配電使用1000A插接式母線槽，大樓每層都設置了1個插接箱和配電箱。弱電機房設置在地下一層，消防值班室和安防值班室均設置在一層，計算機機房設置在十二層。

2.現(xiàn)階段常用的防雷技術

（1） 內(nèi)部防雷設施

高層建筑內(nèi)部的防雷設置主要用來減小和防止雷電電流的損害，防止雷電引起的反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷電災害。高層建筑內(nèi)部的防雷設置主要由等電位連接系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、共用接地系統(tǒng)、合理布線系統(tǒng)和浪涌保護器構成。

（2） 外部防雷設施

高層建筑的外部防雷設施主要為防直擊雷裝置，由閃接器、引下線、接地裝置構成。閃接器主要由避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)構成，在設置建筑外部防雷設施時，主要從防雷效果、經(jīng)濟、外觀等多方面進行考慮，達到防雷效果。

（3） 接地系統(tǒng)

接地系統(tǒng)是連接至接地裝置的金屬裝置，相關建筑物防雷設計規(guī)范中均規(guī)定，建筑物使用共用接地系統(tǒng)。

（4） 屏蔽措施

在建筑物需要被保護的空間內(nèi)，采用屏蔽電纜時，在屏蔽層兩端，防雷區(qū)交界處，做等點位連接，屏蔽措施是減小電磁干擾的基本措施之一。

（5） 合理布線

在現(xiàn)代化建筑物中，用于照明、動力、電話、計算機等設備的管線十分重要。在進行防雷設計時，考慮到防雷設置與管線的關系，在管線較長或者橋架較長的路線上，在兩端進行接地。同時，還要防止電源線和屋頂燈等線路的引入方法，防止被雷電波侵入。

3.高層建筑物中的具體防雷措施

雷電的破壞方式有兩種，一種為雷電直接擊打在建筑物上，產(chǎn)生熱效應作用和點動力作用；第二種為雷電流產(chǎn)生靜電感應作用、電磁感應作用和雷電波侵入作用。針對第一種情況的防雷措施稱之為建筑物外部防雷，針對第二種情況的防雷措施稱之為建筑物內(nèi)部防雷，接下來針對兩種防雷方式展開討論我們是怎么做的。

（1） 高層建筑外部防雷措施

建筑物的外部防雷設施主要是為了保護高層建筑物不直接遭受雷擊，外部防雷設施主要由接閃器、引下線和接地裝置構成。本工程按照一級防雷建筑物的標準進行防雷設計，接閃器使用帶式接閃器，避雷針使用φ12鍍鋅圓鋼，在屋頂構成小于等于10m×10m的網(wǎng)格，避雷針網(wǎng)格與建筑物屋頂?shù)慕饘贅嫾麟姎膺B接。利用建筑物自身的鋼筋混凝土柱子內(nèi)部的兩根φ16以上主筋，通長焊接作為引下線，間距小于10m。上部與避雷帶相互連接，下部與基礎接地網(wǎng)相互連接。

鑒于雷電還有繞擊的可能性，高層建筑在做好屋頂防雷擊措施的同時，還應當做好建筑物立面的防側雷擊措施。高層建筑的玻璃幕墻對防雷裝置產(chǎn)生屏蔽效果，影響了防雷效果，雷電可以直接破壞玻璃幕墻。根據(jù)國家相關規(guī)定，幕墻的金屬框架應當與建筑物主體的防雷措施進行連接，并保持導電通暢。因此，在本工程外墻每隔兩層設置均壓環(huán)，并將其與引下線進行連接，當建筑立面遭受雷擊時，巨大的雷電能量將沿著引下線，迅速的泄放至大地，使得玻璃幕墻免遭破壞。同時，在建筑物外墻面上的所有金屬部件，如照明燈、夜景燈的金屬外殼，也都與防雷系統(tǒng)連接在一起，這樣一來，一個具備多層屏蔽的籠形防雷體系便建立在了本工程上。此防雷體系不僅能夠有效防止直接雷擊損壞樓內(nèi)設備，還能夠防止外來的電磁干擾，防雷效果優(yōu)秀。

（2） 高層建筑內(nèi)部防雷措施

建筑物內(nèi)部的防雷措施包括防雷電感應以及防雷電波入侵。建筑物內(nèi)部的防雷設施主要由共用接地裝置、等電位連結、屏蔽和電涌保護器構成，減小或消除雷電流在空間內(nèi)產(chǎn)生的電磁效應。

在共用接地裝置上，本工程采用的是共同接地方式，將防雷接地、變壓器中性點接地、電氣設備的保護接地、消防控制室、計算機機房等的接地共用統(tǒng)一的接地體。依照相關規(guī)定，接地電阻應不大于0.5Ω，若實測不滿足要求，應當利用外設點增設人工地極。

等電位聯(lián)結的目的是減小甚至消除內(nèi)部防雷設施各個部件上產(chǎn)生的電位差，防止建筑物內(nèi)部產(chǎn)生接觸電壓、反擊和跨步電壓等危害。在消防控制室和計算機機房設置電位聯(lián)結板，聯(lián)結板在兩處位置設立獨立的接地引下線，引下線一般采用銅芯導線35mm2 PC32，并將其與總等電位接地裝置和接地網(wǎng)進行連接。

將建筑物內(nèi)部的自來水水管、高壓電纜線管、弱電進線管等金屬管道和高壓進線電纜鎧裝金屬帶、弱電進線的屏蔽層都與總等電位連接，包括樓梯的金屬欄桿，也要進行總等電位連接。衛(wèi)生間、洗浴間內(nèi)部則采用局部等電位聯(lián)結，從樓地板的鋼筋網(wǎng)絡中，抽出一根φ10鋼筋到局部電位箱LEB，將衛(wèi)生間內(nèi)部所有的金屬管道、金屬部件都與等電位端子板進行可靠連接。在地下車庫外墻距離頂板梁0.3m的位置，設置一圈40×4mm的熱鍍鋅扁鋼，作為局部等電位聯(lián)結干線。所有進出建筑物的金屬線管、金屬部件都應當與聯(lián)結干線進行有效聯(lián)結。

在計算機機房中，終端電腦、路由器的每一個網(wǎng)絡通信端口，都安裝了計算機網(wǎng)絡通信電涌保護器，為計算機、路由器提供防雷保護。在計算機機房內(nèi)，所有電涌保護器的接地端，都使用截面積為2.5mm2的多股絕緣導線，并將其連接到機房局部等電位接地端子板上。

利用以上措施，使整個建筑內(nèi)部的鋼筋、幕墻龍骨、金屬管道、通信線路等電氣貫通，使得建筑物成為一個“法拉第籠”，能夠有效防止接觸電壓、反擊和跨步電壓等危害，又具備一定的屏蔽效果。

結束語

綜上所述，高層建筑的防雷設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，對建筑物內(nèi)部設施的安全使用以及人員安全有著關鍵的保護作用。本工程按照以上方法進行施工，運行以來，從未發(fā)生雷擊事故。所以只要采取的防雷措施得當，在高程建筑物內(nèi)部和外部形成一套完善的防雷體系，就可以有效避免雷擊事故的發(fā)生，確保財產(chǎn)和人身安全。

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