防雷技術(shù)在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

祁勇

南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 江蘇 南京 210000

一、雷擊危害與高層建筑防雷要求概述

（一）雷擊產(chǎn)生的危害

在諸多自然現(xiàn)象中，雷電是常見的自然現(xiàn)象，其具有較大威力，且產(chǎn)生的危害較大。雷電能基于諸多形式對(duì)高層建筑產(chǎn)生破壞作用，當(dāng)前雷電對(duì)高層建筑產(chǎn)生的危害形式主要有直擊、側(cè)擊雷、閃電電涌侵入和雷擊電磁脈沖等。直擊雷電主要是帶電云層中的雷電，會(huì)在高層建筑頂端產(chǎn)生瞬間放電情況。側(cè)擊雷電主要是從側(cè)面對(duì)高層建筑產(chǎn)生影響，其中側(cè)擊雷電在較短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)強(qiáng)大的電流。如果未采取針對(duì)性防雷管控措施，將會(huì)對(duì)高層建筑產(chǎn)生較大損壞，導(dǎo)致高層建筑項(xiàng)目出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)狀，出現(xiàn)火災(zāi)問(wèn)題。其次，閃電電涌侵入中，雷電對(duì)高層建筑項(xiàng)目天線、電力線路等產(chǎn)生侵襲，大量電流導(dǎo)入到建筑中。電流經(jīng)過(guò)區(qū)域會(huì)產(chǎn)生不同程度損壞情況，會(huì)誘發(fā)諸多觸電事故。此外，雷擊電磁脈沖會(huì)對(duì)周邊磁場(chǎng)產(chǎn)生諸多影響，導(dǎo)致高層建筑物內(nèi)部電力線路和電子設(shè)備出現(xiàn)損壞。雷擊直接擊中帶有避雷裝置的建筑項(xiàng)目，接地網(wǎng)地電位瞬時(shí)會(huì)快速提升，雷電產(chǎn)生的較大破壞作用會(huì)導(dǎo)致各類接地裝置受到不同程度破壞。

（二）高層建筑關(guān)于防雷設(shè)施的要求

現(xiàn)階段是城市化發(fā)展快速階段，各區(qū)域高層建筑項(xiàng)目數(shù)量逐步增多。高層建筑應(yīng)用功能在不斷優(yōu)化，諸多建筑是辦公、住宅、商業(yè)一體化建筑。高層建筑項(xiàng)目中設(shè)定了諸多完善的配套設(shè)施，實(shí)際居住人員相對(duì)密集，所以做好防雷設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中規(guī)范化運(yùn)用防雷技術(shù)，要注重結(jié)合實(shí)際要求展開施工活動(dòng)。在高層建筑電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中要注重突出防雷技術(shù)應(yīng)用作用，全面提升高層建筑整體安全性。目前在設(shè)計(jì)中要規(guī)范化選取相應(yīng)的防雷裝置，能為項(xiàng)目施穩(wěn)定開展奠定基礎(chǔ)。其次，諸多高層建筑選取的是鋼筋混凝土材料，在防雷技術(shù)運(yùn)用中，要注重對(duì)高層建筑混凝土材料運(yùn)用合理優(yōu)化。還要注重規(guī)范化選取一級(jí)負(fù)荷供電模式，能有效優(yōu)化建筑項(xiàng)目整體防雷成效，對(duì)各類安全事故問(wèn)題有效控制。

二、防雷技術(shù)在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析

防雷設(shè)計(jì)屬于相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要注重從雷擊入侵角度分析。結(jié)合實(shí)際現(xiàn)狀，對(duì)可能產(chǎn)生雷擊的影響要素集中分析，降低雷擊危害。高層建筑在建筑電氣防雷設(shè)計(jì)中更要注重?cái)M定針對(duì)性保護(hù)措施，主要包含接閃、分流、均壓、接地、屏蔽、規(guī)范化布線等。

（一）防雷設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備操作

當(dāng)前在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中要注重對(duì)建筑項(xiàng)目所處的地理位置、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、外部環(huán)境、氣象條件等有效分析，全面掌握高層建筑項(xiàng)目實(shí)際面積、相應(yīng)層數(shù)、實(shí)際高度與基本用途。對(duì)建筑項(xiàng)目各項(xiàng)影響要素合理分析，判定建筑項(xiàng)目不同周期內(nèi)受到雷擊的次數(shù)。對(duì)建筑項(xiàng)目防雷設(shè)計(jì)規(guī)范化要求合理分析，做好防雷類別劃分。對(duì)實(shí)際防雷現(xiàn)狀對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行等級(jí)劃分，判定項(xiàng)目是否處于公共區(qū)域，比如學(xué)校、超市、商場(chǎng)、醫(yī)院等。判定建筑項(xiàng)目?jī)?nèi)部是否含有信息系統(tǒng)，全面依照建筑項(xiàng)目防雷設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)建筑項(xiàng)目沒有設(shè)定防直擊雷裝置，或是建筑不處于被保護(hù)范圍內(nèi)，要注重依照第三類防雷建筑實(shí)施防雷保護(hù)。

（二）高層建筑外部防雷設(shè)計(jì)分析

（1）接閃器

接閃器主要是布設(shè)在防雷裝置應(yīng)用頂端位置，在高層建筑最突出的位置中運(yùn)用，對(duì)自然雷電實(shí)施有效牽引，這樣能有效承接直擊雷電。接閃器主要是由金屬屋面、接閃桿、接閃網(wǎng)等部分組成，為了消除自然雷電產(chǎn)生的侵害，要注重對(duì)接閃桿實(shí)際高度規(guī)范化控制。實(shí)際高度不能太高，太高將會(huì)增大建筑物被雷擊中概率。當(dāng)前要注重對(duì)接閃桿雷擊高度、概率合理控制，選用接閃帶、接閃網(wǎng)做好直擊雷防護(hù)。如果在設(shè)計(jì)中單方面運(yùn)用接閃桿，要注重選取短針、多針，降低雷擊發(fā)生概率。部分建筑物屋頂或幕墻為銅、鋁等金屬材料，當(dāng)金屬材料的厚度達(dá)到規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)厚度，且滿足規(guī)范的其他相應(yīng)要求時(shí)，也可利用金屬材料作為屋面接閃帶、接閃網(wǎng)。相關(guān)部門在接閃網(wǎng)鋪設(shè)中，要注重做好高層建筑外部環(huán)境容易被擊中部位的鋪設(shè)。在管控中要注重分析高層建筑屋面整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性特征，針對(duì)各類金屬器件運(yùn)用補(bǔ)充相應(yīng)的接閃桿實(shí)施有效防護(hù)。

（2）接地裝置

接地體與接地線配合應(yīng)用能組成接地裝置，接地裝置能將諸多雷電電流有效分散，保障電流能分散傳遞到地下環(huán)境中。近年來(lái)隨著城市化建設(shè)進(jìn)程加快，諸多區(qū)域高層建筑建設(shè)范圍在不斷擴(kuò)大，高層建筑是框架架構(gòu)。實(shí)際占地面積較大，埋深充足，所以基于基礎(chǔ)整合應(yīng)用作為接地體安全性與經(jīng)濟(jì)性較高。其操作中主要是將樁基礎(chǔ)、板型基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、承臺(tái)梁鋼筋實(shí)施有效焊接。在焊接施工操作中主要是建立網(wǎng)狀、環(huán)形結(jié)構(gòu)，保障接地布置、設(shè)備、電阻值等均能滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。在操作中，將高層建筑基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為自然接地體，要注重對(duì)鋼筋實(shí)際應(yīng)用與安全距離合理控制，全面提升接地裝置應(yīng)用安全性。

（3）防側(cè)擊雷

高層建筑物實(shí)際高度較高，當(dāng)建筑物高度超出45米，要注重對(duì)外部墻體實(shí)施有針對(duì)性的防雷保護(hù)管控。建筑項(xiàng)目實(shí)際高度超出60m，要利用在建筑中安裝的接閃器，對(duì)表面物體、邊緣、墻角等展開防護(hù)對(duì)接。在實(shí)際操作中，要注重保障結(jié)構(gòu)外圈梁通過(guò)主筋焊接，形成相對(duì)閉合狀態(tài)的環(huán)形結(jié)構(gòu)。這樣能與外墻體金屬框架、門窗、空調(diào)外機(jī)等金屬材質(zhì)有效對(duì)接。有助于建立立體化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，之后通過(guò)高層建筑外墻表面網(wǎng)狀防雷裝置，將自然雷電中大量電流有效轉(zhuǎn)移到地下環(huán)境中，這樣能有效控制高層建筑項(xiàng)目側(cè)面雷擊的危害。

（三）高層建筑內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)

在等電位聯(lián)結(jié)過(guò)程中，主要是應(yīng)用導(dǎo)線將防雷空間中電信裝置、電氣導(dǎo)體、外來(lái)導(dǎo)體等運(yùn)用導(dǎo)線實(shí)施有效聯(lián)接，這樣能對(duì)電位差有效控制，促使電位處于平衡狀態(tài)。目前多數(shù)高層建筑主要是采用TN-C-S系統(tǒng)，選用等電位聯(lián)結(jié)中，要在建筑內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)防雷導(dǎo)體，要注重與接地主干線有效對(duì)接，便于提升防雷成效。其次，還要注意做好過(guò)電壓控制，其中感應(yīng)雷電流，能通過(guò)高層建筑內(nèi)部電力線路以及各類金屬材質(zhì)管道通過(guò)，使建筑出現(xiàn)短暫的超額定電壓情況。其中超出了設(shè)備實(shí)際耐壓數(shù)值，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備被擊穿，設(shè)備出現(xiàn)損壞情況。為了防止被雷電擊穿，要注重在線路進(jìn)線位置設(shè)定浪涌保護(hù)器以及避雷器，防止高壓侵入到設(shè)備內(nèi)部環(huán)境，致使設(shè)備運(yùn)行受到不同程度損壞。

在現(xiàn)階段高層建筑電氣設(shè)計(jì)中要注重做好內(nèi)部防雷管控，注重合理屏蔽。在高層建筑項(xiàng)目中要注重拓寬各類微電子設(shè)備儀器應(yīng)用空間，針對(duì)各類區(qū)域要注重規(guī)范化屏蔽，集中控制外部影響要素對(duì)各類儀器應(yīng)用產(chǎn)生的損壞。為了優(yōu)化屏蔽成效，要注重合理選取屏蔽材料。對(duì)電子設(shè)備儀器、電源線、接地設(shè)施合理選用，這樣能保障屏蔽成效全面提升。在建筑電氣設(shè)計(jì)中，盡量將電氣線路核心部分裝置合理安裝在建筑內(nèi)部中心地段，有助于對(duì)電磁干擾問(wèn)題集中優(yōu)化。要想全面提升電磁干擾屏蔽成效，還要在接線設(shè)計(jì)中將高層建筑中各樓層接地線與穿線金屬管有效連接。

在電涌保護(hù)器應(yīng)用設(shè)計(jì)中，要注重對(duì)電涌保護(hù)器實(shí)際安裝位置、具體型號(hào)、數(shù)量、技術(shù)參數(shù)等有效判定，分析其是否滿足規(guī)定要求。要對(duì)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范要求合理分析，在建筑物以下位置設(shè)定安裝電涌保護(hù)器：總電源進(jìn)線位置、室外管道引入的配線設(shè)備、屋面結(jié)構(gòu)用電設(shè)備等。在高層建筑內(nèi)部計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、消防控制中心、安全監(jiān)控系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)配電箱中也需安裝滿足電子信息系統(tǒng)要求的電涌保護(hù)器。

（四）綜合防雷系統(tǒng)運(yùn)用

近年來(lái)現(xiàn)代建筑快速發(fā)展，建筑項(xiàng)目?jī)?nèi)部供電、電視、網(wǎng)絡(luò)通訊、消防等與電氣管線緊密聯(lián)系。在防雷設(shè)計(jì)中要注重對(duì)各項(xiàng)要素集中整合，為了能對(duì)建筑物雷擊情況有效控制，要注重規(guī)范化設(shè)計(jì)防雷系統(tǒng)。當(dāng)前在綜合防雷系統(tǒng)建設(shè)中，要注重突出設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)、防雷接地系統(tǒng)、雷電預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用作用。建筑項(xiàng)目中要設(shè)定高效化的防雷、接地系統(tǒng)，提升疏通、疏散雷電的能力，確保接地電阻能滿足不大于1歐姆，實(shí)現(xiàn)電流快速傾泄。此外，建筑內(nèi)部要注重實(shí)現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié)，對(duì)雷電反擊有效控制，提升個(gè)人人身安全。還要注重對(duì)雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓有效控制，促使設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、防雷技術(shù)在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

接閃帶作為高層建筑項(xiàng)目外部容易被雷電擊中的部位，設(shè)置位置要合理規(guī)范。正常情況下要優(yōu)先選取截面積不低于50mm2的鍍鋅圓鋼。在接地材料選用中要注重突出防腐蝕性以及防雷作用，有部分材料防腐蝕性較低，在土壤環(huán)境中被腐蝕氧化。在主要接地材料選區(qū)中，要注重選用諸多防雷作用突出、不容易腐蝕的應(yīng)用材料。比如鋁、銅、石墨等諸多非金屬材料選用，均能作為接地體對(duì)原有的鋼材應(yīng)用進(jìn)行替換。

結(jié)束語(yǔ)

綜合上述，在高層建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要注重做好雷電防控設(shè)計(jì)與施工。要合理采用防雷應(yīng)用技術(shù)，有助于降低建筑被雷擊中概率，有助于控制各類安全事故發(fā)生概率，提升高層建筑整體安全性，為廣大群眾積極營(yíng)造舒適安全的發(fā)展環(huán)境。