探究建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李俊山+李清

摘 要：電氣防雷接地設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，其設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系著整個(gè)建筑物的使用安全性。本文主要從民用建筑及高層建筑的電氣防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)開展分析和論述，以保證建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性和有效性，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；電氣防雷接地；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)前城市化建設(shè)進(jìn)程明顯加快，高層建筑在城市發(fā)展中扮演著重要的角色，在節(jié)約城市用地空間的同時(shí)，更好的滿足了社會(huì)群體對(duì)住房的多元化需求。為保證建筑施工功能的有效發(fā)揮，保障社會(huì)群體的生命財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)當(dāng)掌握好建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以降低建筑工程中的安全隱患，提高建筑物整體使用效果。

1 建筑防雷接概述

1.1 建筑防雷接地的重要性

雷電是大氣中的放電現(xiàn)象。雷電產(chǎn)生于雷雨云之中，是發(fā)生雷電的先決條件，氣象學(xué)中，雷雨云叫積雨云。雷電所產(chǎn)生的強(qiáng)大閃電電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波效應(yīng)、瞬變靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理機(jī)械效應(yīng)，給人類生活帶來種種危害。

建筑利用梁、柱、地基梁、樁基等結(jié)構(gòu)鋼筋，作為防直擊（側(cè)擊）雷的做法十分常見，利用建筑物樁基礎(chǔ)和地下層建筑物的混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋或混凝土中的金屬結(jié)構(gòu)作為接地體時(shí)，稱為自然接地體，為了均衡電位，降低電位梯度。要對(duì)建筑物一定高度以上的側(cè)面，每隔三層設(shè)均壓環(huán)，也就是將引下線與水平層內(nèi)的圈梁的外側(cè)鋼筋焊接成閉合通路。由此，屋面接閃網(wǎng)（針、帶、線），引下線，均壓環(huán)及地基基礎(chǔ)的鋼筋及金屬構(gòu)件形成一個(gè)法拉第籠，這樣建筑內(nèi)各結(jié)點(diǎn)形成等電位，而且雷電流也有良好的散流途徑。

1.2 建筑防雷接地的類別

防雷裝置：包括外部雷電防護(hù)裝置和內(nèi)部雷電防護(hù)裝置。其中內(nèi)部雷電防護(hù)裝置又可分為等電位連接系統(tǒng)、合理布線系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、電涌保護(hù)器等幾個(gè)部分，它的主要作用是避免雷電流產(chǎn)生的電磁效應(yīng)影響與破壞需防護(hù)空間內(nèi)的布置。而外部雷電防護(hù)裝置主要作用是防直擊雷，它可以分為引下線、接閃器和接地裝置等。等電位聯(lián)結(jié)：是指用電涌保護(hù)器或等電位連接導(dǎo)體將分離的導(dǎo)電物體與裝置相連，其目的是防止雷電流在兩者之間作用產(chǎn)生電位差。雷擊電磁脈沖：它是一種由干擾源的直接雷擊和附近的間接雷擊而引起的電磁效應(yīng)。該現(xiàn)象大部分是由于雷電流或磁輻射干擾以及被雷電擊中裝置的電位上升而通過連接導(dǎo)體的干擾。接地：目前最常用的防雷接地方式根據(jù)保護(hù)對(duì)象的不同分為兩種，第一種接地是為了保護(hù)設(shè)備的主要功能而進(jìn)行的接地，顧名思義，我們將這種接地方式稱之為功能性接地，另一種就是為了保護(hù)人或者設(shè)備不受到雷電的損壞而進(jìn)行的接地保護(hù)，這種接地方式我們稱之為保護(hù)性接地。

2 民用建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 防范直擊雷的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為保證民用建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性，確保有效的防范直擊雷，應(yīng)當(dāng)從以下幾方面入手開展電氣防雷接地設(shè)計(jì)：第一，可以以接閃桿和接閃網(wǎng)等作為接閃器，也可以通過建筑物內(nèi)的金屬類設(shè)備作為接閃器，保證這些接閃器滿足相關(guān)規(guī)范，從而有效防范直擊雷。一般情況下，高桿鐵塔的建筑物大多選用接閃器或防雷擊，以保證電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性。第二，在設(shè)計(jì)引下線時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑物中主鋼筋。消防梯等已有設(shè)施加以合理利用，并開展規(guī)范的測(cè)量、外接人工接地體等操作，以保證引下線設(shè)計(jì)的合理性，從而提高電氣防雷接地設(shè)計(jì)效果，更好的防范直擊雷。第三，接地裝置設(shè)計(jì)也是民用建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)中防范直擊雷的重要方面，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以對(duì)建筑物內(nèi)的相關(guān)設(shè)施加以合理利用，在鋼筋混凝土土梁以及建筑物周邊無鋼筋混凝土基礎(chǔ)中設(shè)計(jì)復(fù)地接地裝置，以銅芯將建筑物內(nèi)系統(tǒng)設(shè)備與接地線有序連接，確保系統(tǒng)之間有序相連，將接地電阻控制在1歐姆以內(nèi)，從而全面提高民用建筑防雷接地設(shè)計(jì)的合理性，確保更加有效的防范直擊雷。

2.2 防范側(cè)擊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一般情況下，高層建筑物的高度在六十米以上，在超過總高度20%部分，要設(shè)計(jì)防范側(cè)擊的措施。因此在民用建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)從以下幾方面開展合理設(shè)計(jì)，以確保民用建筑能夠更好的防范側(cè)雷擊：第一，在電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)保證高層建筑物內(nèi)鋼筋結(jié)構(gòu)妥善連接在一起，以有效防范側(cè)擊。第二，在引下線設(shè)計(jì)過程中可以對(duì)建筑物內(nèi)部鋼筋加以合理利用，而建筑物外墻金屬欄桿以及門窗等金屬物若高度合理，也可以應(yīng)用于電氣防雷接地設(shè)計(jì)中。第三，在建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，建筑物內(nèi)部若存在豎直鋪設(shè)的金屬管道，可以將其底部與頂部進(jìn)行規(guī)范連接，并置于防雷裝置以上，以保證建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性和有效性。第四，電氣防雷接地設(shè)計(jì)中可以對(duì)建筑物內(nèi)的組合柱和圈梁加以合理利用，在合理設(shè)置均壓環(huán)的基礎(chǔ)上，將豎直鋪設(shè)的金屬管道與均壓環(huán)規(guī)范連接，從而全面提高建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的安全性和有效性，更好的防范側(cè)擊。

2.3 閃電感應(yīng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，為更好的對(duì)閃電進(jìn)行感應(yīng)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)掌握以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：第一，在建筑物內(nèi)部的金屬設(shè)備及裝置進(jìn)行妥善的接地處理，在防雷裝置的保護(hù)裝置上妥善連接相關(guān)金屬配件，從而提高建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性與安全性。第二，可以基于建筑物管道以及建筑物內(nèi)相鄰金屬物之間的距離遠(yuǎn)近來開展閃電感應(yīng)設(shè)計(jì)，尤其是當(dāng)相鄰金屬物之間距離小于100毫米時(shí)，應(yīng)當(dāng)以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的金屬線對(duì)相鄰金屬物進(jìn)行跨接，以保證閃電感應(yīng)設(shè)計(jì)合理性，從而提高電氣防雷接地設(shè)計(jì)的整體效果。

2.4 防閃電電涌侵入的設(shè)計(jì)

就建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的具體情況來看，一旦設(shè)計(jì)不到位，閃電電涌入侵，也會(huì)給建筑物造成嚴(yán)重?fù)p害。為提高建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)整體效果，保證建筑物的安全性，應(yīng)當(dāng)加大力度開展防閃電波入侵的設(shè)計(jì)。第一，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合線路引入的不同方式以及防范閃電電涌入侵具體因素來選擇適宜的低壓線路方式。若此低壓線路自地下引入建筑物內(nèi)部，可以直接在電纜入戶的過程中開展防雷設(shè)計(jì)，將電纜入戶端直接接入建筑物的防雷裝置上，以保證電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性，并且為后期電纜換接提供便利。應(yīng)當(dāng)注意的是，在電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，為有效防閃電電涌入侵，應(yīng)當(dāng)將電纜上的金屬物體與防雷裝置有序連接在一起，從而全面提高建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的科學(xué)性和有效性。第二，應(yīng)當(dāng)將建筑物內(nèi)用電設(shè)備控制在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)，以確保有效防范閃電電涌入侵。通常情況下，為防止閃電電涌入侵對(duì)建筑物造成損害，應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑物內(nèi)的架空或埋地的金屬管道進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，以保證建筑物安全。

3 高層建筑物的防雷設(shè)計(jì)要求

3.1 防雷設(shè)計(jì)中的線纜布設(shè)

在高層建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，為保證高層建筑物安全，提高電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性，應(yīng)當(dāng)充分做好防雷設(shè)計(jì)中線纜的布設(shè)。也就是說，通過雷電測(cè)試，明確雷云高度的基礎(chǔ)上，對(duì)高層建筑物的高處與側(cè)面進(jìn)行合理的線路布設(shè)，以保證電氣防雷接地設(shè)計(jì)的合理性和有效性。在高層建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，通過對(duì)鋼筋網(wǎng)的合理利用，形成接閃網(wǎng)帶，在高層建筑物遭受雷擊時(shí)，基于引下線促使雷電電荷下行，通過接地裝置流入地面，從而降低雷電對(duì)高層建筑物所造成的損害。若引下線產(chǎn)生較大的電壓降，而線纜未屏蔽，則會(huì)與防雷引下線間產(chǎn)生高電位，異體放電加劇，導(dǎo)致絕緣擊穿等情況出現(xiàn)。與此同時(shí)，一旦線纜帶有鋼管穿線，能夠與防雷引下線等電位聯(lián)結(jié)，從而避免絕緣體被擊穿，保證高層建筑物設(shè)備的安全。因此在高層建筑物電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)以鋼管配線對(duì)高層建筑中的電氣線路或有屏蔽層的電纜開展防雷接地設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)條件允許，應(yīng)當(dāng)對(duì)金屬橋架加以合理應(yīng)用，為線纜提供一個(gè)安全空間，從而全面提高高層建筑防雷設(shè)計(jì)的合理性，提高設(shè)備安全性，滿足高層建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)維護(hù)高層建筑物的電氣安全。

3.2 防雷設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮雷電流

雷電流散流的途徑是在防雷設(shè)計(jì)中要考慮的問題。因此電位梯度大，要均衡電位就要降低電位梯度，在高層建筑物中，每三層就要設(shè)置均壓環(huán)，建筑物鋼筋會(huì)連成一個(gè)大的“法拉第籠”，成為一個(gè)暗裝籠式的防雷網(wǎng)，確保系統(tǒng)安全可靠，可以起到均壓和屏蔽的作用，將雷電電流很好的分流，那么在建筑遇到雷電襲擊后，就可以避免雷電對(duì)建筑造成不良的影響。

4 防雷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題

4.1 接地系統(tǒng)中存在的問題

接地指的是將流入防雷系統(tǒng)的電流釋放到大地，避免使電流能量集中在某一個(gè)部位，對(duì)被保護(hù)設(shè)施造成損害。良好的接地才能有效的釋放能量，避免發(fā)生電壓反擊。過去的舊規(guī)范要求設(shè)備單獨(dú)接地，但是這種做法現(xiàn)在已經(jīng)不被提倡，而是改為和防雷接地系統(tǒng)共用接地設(shè)備。接地是防雷系統(tǒng)中最根本的要求，如果接地質(zhì)量不合格，則防雷設(shè)施的防雷效果都不能表現(xiàn)出來。

4.2 布線設(shè)計(jì)

合理布線是為了使防雷技術(shù)獲得更好的效果?，F(xiàn)代建筑和電視、電話、照明等管線息息相關(guān)，在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)必須把這些因素考慮在內(nèi)。為了保證接閃時(shí)這些管線免受影響，我們要遵照下面的做法：首先要把這些管線放在金屬管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)屏蔽；其次，要把這些管線的主干線中的垂直部分放在建筑物的中心，縮小電磁波感應(yīng)的范圍。除了考慮管線的布局和屏蔽以外，還應(yīng)該在必要的線路上加裝電涌保護(hù)裝置。電涌保護(hù)是建筑物防雷必須考慮的一個(gè)因素。隨著各種強(qiáng)弱電設(shè)備在建筑物中的廣泛使用，其受到雷擊的概率也大大增加，因此，加強(qiáng)對(duì)高層建筑布線設(shè)計(jì)中防雷技術(shù)的研究已經(jīng)非常必要。

4.3 分流

分流是雷擊電流分解的最常見方式，而分流過程所要遇到的問題主要是少量電流進(jìn)入電子設(shè)備中，這對(duì)于不耐高壓的設(shè)備來說是非常危險(xiǎn)的，因此，應(yīng)充分考慮建筑物雷擊時(shí)的分流設(shè)計(jì)。

4.4 屏蔽

在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選擇鋼筋作為建筑物防雷的主要材料，使建筑物形成一個(gè)等電位的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使雷擊電流實(shí)現(xiàn)有效的分流，從而實(shí)現(xiàn)屏蔽。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)計(jì)鋼筋的密度，同時(shí)要考慮結(jié)構(gòu)的構(gòu)造因素，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的構(gòu)造不同，鋼筋的密度不同，防雷效果不同。屏蔽不僅能輕松的解決等電位和分流問題，而且對(duì)預(yù)防雷擊電磁波也很有效。

結(jié)束語

在建筑工程建設(shè)中，建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)設(shè)計(jì)人員的高度重視，尤其是當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展進(jìn)步，高層建筑與智能建筑不斷發(fā)展，對(duì)建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。因此在建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)掌握好電氣防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并將其與建筑工程建設(shè)實(shí)際情況相結(jié)合，有效預(yù)防電氣防雷接地設(shè)計(jì)中的潛在問題，以保證建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)的安全性和可靠性，確保建筑使用功能的最大化發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]剛志富.建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].硅谷，2015（4）：183-183.

[2]劉奇.建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（19）.

[3]閔小寶.建筑電氣的防雷接地功能與防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（35）：209-209.

[4]商琦.高層建筑電氣防雷及接地技術(shù)探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（08）.

[5]林建軍.高層建筑防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)問題的探討[J].城市建設(shè)理論研究，2011，（004）.