高層建筑物的防雷技術(shù)分析

陳冰琳 吳春富 陳釗南

摘 要： 隨著國家經(jīng)濟飛速發(fā)展，我國建筑領(lǐng)域迎來了發(fā)展的高峰期，房地產(chǎn)事業(yè)成為我國國民經(jīng)濟建設(shè)的重要組成部分。最近幾年，居民建筑結(jié)構(gòu)向著復(fù)雜化和高層化發(fā)展，高層建筑在為房地產(chǎn)商帶來更多經(jīng)濟效益的同時，雷擊事故就成為高層建筑需要重點解決的一個基礎(chǔ)問題。高層建筑雷擊防護措施的好壞直接影響到居民的生命財產(chǎn)安全和樓房的使用壽命。本文主要結(jié)合實際情況，就高層建筑雷擊事故的種類進行了分析，然后論述了高層建筑物防雷技術(shù)，希望通過本次研究對更好的降低雷擊事故對建筑物和居民生命財產(chǎn)安全影響有一定的助益。

關(guān)鍵詞：高層建筑 防雷技術(shù) 分析

中圖分類號：F407 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）04-0285-01

進入新世紀(jì)以后，隨著我國科學(xué)技術(shù)進步和發(fā)展，城市高層建筑物數(shù)量逐漸增多，高層建筑智能化，自動化成為建筑工程的發(fā)展趨勢。高層建筑在給人們帶來智能化和自動化方便的同時，對建筑物設(shè)計方提出了更高的要求，特別建筑物內(nèi)電氣設(shè)備逐漸增多，線路結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，這些設(shè)備一旦遭受到雷擊，將會對建筑物內(nèi)的這些電氣設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響和破壞。當(dāng)建筑物頂部的防雷裝置遭受雷擊后，大量負荷會通過接地裝置被引入大地，這個過程會在避雷裝置的引下線和接地裝置中產(chǎn)生較大的電壓降，電壓降超過一定標(biāo)準(zhǔn)后就會與相連的金屬裝置或者導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，會對建筑物和居民人身安全造成嚴(yán)重威脅，因此，做好高層建筑物防雷擊工作就顯得十分重要了。

一、高層建筑物中雷擊事故的類型分析

1.直接雷擊事故

雷電在建筑物和電氣設(shè)備上直接發(fā)生機械效應(yīng)和熱電效應(yīng)，通常情況下，建筑物容易遭受雷擊的部位主要是屋檐、屋脊和女兒墻。在高層建筑物中雷擊事故還會出現(xiàn)側(cè)擊和環(huán)繞雷擊，出現(xiàn)這種雷擊事故主要是因為建筑內(nèi)存在多種電氣設(shè)備和其他金屬物導(dǎo)致雷擊放電。

2.雷電電路直接侵入

如果高層建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備和電氣線路建設(shè)存在缺陷，雷電釋放的超高壓電流就會沿著電氣線路和管道進入到建筑物內(nèi)部，對電氣設(shè)備安全造成威脅。此外，當(dāng)架空線路造成雷擊后會產(chǎn)生感應(yīng)電流，高電位電流會沿著導(dǎo)線、電源以及信號侵入變電站或者建筑物內(nèi)，這種感應(yīng)電流侵入同樣會對電氣設(shè)備造成危害或者造成建筑物內(nèi)金屬設(shè)備出現(xiàn)放電，擊穿防雷裝置。最近幾年，智能化的高層建筑逐漸興起，在智能建筑內(nèi)部多包涵大量的電氣設(shè)備、電子設(shè)備、計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這些設(shè)備不具備耐高壓、抗干擾能力，一旦出現(xiàn)雷擊事故將會給設(shè)備造成嚴(yán)重威脅。雷擊事故發(fā)生后高負荷強電流通過輸電電纜、通信線路、電話線路和金屬管道進入到室內(nèi)，對設(shè)備造成危害。電磁感應(yīng)電流會對計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及通訊設(shè)備和自動化控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾和雷擊事故，最終影響到建筑使用安全。最近幾年，這類雷擊事故的發(fā)生率最高，給工作、生產(chǎn)和居民生活產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

3.感應(yīng)雷擊事故

也就是雷電中的高負荷電流所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電流和靜電電流，這些電流會產(chǎn)生較高的電壓。對于高層建筑物來說，如果產(chǎn)生感應(yīng)電流或者靜電電流，建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和接地不良的金屬設(shè)備會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這對于存放易燃易爆裝置的倉庫來說十分危險，嚴(yán)重者會引發(fā)爆炸。在雷電出現(xiàn)閃擊時，由于雷電電流的變化幅度較大，這時會在雷電電流流通的附近產(chǎn)生一個很強的感應(yīng)磁場，這個磁場會對建筑物內(nèi)部的電氣設(shè)備和自動化網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾。還會對周圍金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得金屬構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生大量熱能，從而引起火災(zāi)。最近幾年。因為雷擊事故產(chǎn)生感應(yīng)電流造成的建筑物火災(zāi)事故呈現(xiàn)高發(fā)趨勢，但是居民和管理者對這些隱蔽性雷擊災(zāi)害認識性不足，在不少住宅小區(qū)防雷工作一直處于空白，他們都認為在建筑物上已經(jīng)安裝了防雷裝置，這樣就能夠有效避免雷擊事故。我們需要及時改變這種傳統(tǒng)的思想認識，將防雷的重點放在感應(yīng)電流和感應(yīng)磁場危害解決等方面。

二、高層建筑物防雷技術(shù)分析

1.接地裝置

現(xiàn)代高層建筑物的防雷接地裝置、電氣設(shè)備的保護接地裝置和工作接地裝置都是結(jié)合在一起的，其組成了綜合接地系統(tǒng)。一般情況下，接地裝置電阻通常要小于40歐姆，但是鑒于最近幾年建筑物逐漸向著智能化和自動化發(fā)展，其內(nèi)部電氣設(shè)備越來越多，接地裝置電阻最好不要超過10歐姆。高層建筑物鋼筋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋設(shè)比較深，與大地接觸面過大，其接地電阻比一般接地裝置的阻值要小的多，容易滿足上述要求?？紤]到現(xiàn)階段大部分高層建筑基礎(chǔ)均做好了防水處理導(dǎo)致接地裝置阻值變大，應(yīng)該盡量在建筑物周邊做好周圍式接地。這種接地方式有效避開了防水處理層，同時由于接地裝置主要埋設(shè)在基礎(chǔ)外側(cè)，提高了接地裝置的安全性。此外，在地區(qū)土壤電阻值較高時，可以采取向外延伸接地體，改良土壤，深埋電極等方式降低阻值。另外，為了更好的降低跨步電壓對建筑物的影響，防止直接雷擊事故的人工接地裝置距離建筑物的入口處以及人行道小于3m時，應(yīng)該加大埋深深度，做好絕緣工作，設(shè)置均壓帶等措施。

2.接閃器

接閃器裝置主要有接閃針、接閃帶、接閃網(wǎng)等幾種。在接入這些設(shè)備過程中，采用哪種接入方式，應(yīng)該結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)、造型和所想達到的避雷效果綜合確定?，F(xiàn)階段，一般高層建筑物較多會采用接閃針、明裝接閃帶和暗裝接閃網(wǎng)等措施防止雷擊事故。在安裝過程中，接閃器的布置應(yīng)該科學(xué)合理，要符合以下要求：首先，在建筑物30m以上部分，每隔兩層在外圍剛扁鋼做暗敷水平接閃帶，在建筑物頂部可以利用頂層的梁板內(nèi)鋼筋相互焊接成尺寸大小不超過100平方米的暗裝接閃網(wǎng)。此外，高層建筑屋頂上的金屬裝置、廣告牌、鋼結(jié)構(gòu)樓梯以及水管和多種電氣設(shè)備必須與就近的接閃帶或者接閃網(wǎng)焊接在一起。在建筑物頂部采用接閃針設(shè)備時，為了有效降低接閃針的高度，增加防雷效果，可以采用半導(dǎo)體少長針接閃裝置，這種接閃裝置一般適合高度為35m以上的高層建筑物。

3.引下線和均壓環(huán)

在高層建筑物中，主要鋼筋結(jié)構(gòu)和梁板鋼筋可以直接作為建筑物的引下線和均壓環(huán)。但是應(yīng)該注意引下線、接地裝置、均壓環(huán)和接閃器之間連接的可靠性。當(dāng)建筑物高度超過30m之后，在每隔三層設(shè)置一個均壓環(huán)，30m以上的外圍欄桿、金屬門窗等大型的金屬結(jié)構(gòu)物，通過預(yù)設(shè)埋件和均壓環(huán)或者引下線相連。此外，高層建筑物外部的玻璃幕墻，大型復(fù)合金屬板以及不銹鋼金屬面材的應(yīng)用增加了建筑物外觀美感，但是這些設(shè)備對防雷效果提出了更高的要求，由于幕墻等金屬裝置是固定在建筑物主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋件上，支架和預(yù)埋件進行連接，因此只需要將該地方的支架預(yù)埋件和引下線連接即可滿足避雷需求。

結(jié)語

高層建筑物防雷是一個復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，對保障建筑物安全使用、電氣設(shè)備安全運行以及居民人身安全發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在防雷措施實施過程中，除了要嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)范之外，還要保證各個工種聯(lián)合工作，積極應(yīng)用全新的技術(shù)完成建筑物防雷工作。

參考文獻

[1]張季萌，趙丹丹.基于滾球法的高層建筑物防側(cè)擊雷探討[J]. 精密制造與自動化. 2012（02）

[2]姚影虹，張金瓊.淺談高層建筑電氣設(shè)計中的防雷技術(shù)[J]. 民營科技. 2012（08）

[3]朱新健.高層建筑物中鋁合金門窗防雷接地工程及檢測技術(shù)要點[J]. 青海氣象.2012（03）

[4]趙東，張朝臨，姚東升.從一次雷擊現(xiàn)象談高層建筑直擊雷防護[J]. 陜西氣象. 2010（02）

[5]許敢.論高層建筑的防側(cè)雷接地技術(shù)[J]. 科技風(fēng). 2010（02）

[6]李維強，牛海順.西寧地區(qū)高層建筑物上部的直擊雷防護方法[J]. 青海氣象. 2010（01）

[7]李維強，牛海順.西寧地區(qū)高層建筑物上部的直擊雷防護方法[J]. 青?？萍? 2010（05）

[8]王慧杰，王慧穎.高層建筑防側(cè)擊雷設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮的問題[J]. 林業(yè)科技情報. 2010（04）