高層建筑防雷工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

1、高層建筑防雷工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題摘要：高層建筑高度高，內(nèi)部電子設(shè)備多，遭受雷擊的概率大，雷擊的影響也大大增加，其防雷設(shè)計(jì)應(yīng)采用綜合防雷的概念，整體考慮外部防雷和內(nèi)部防雷措施，并結(jié)合高層建筑的特點(diǎn)，合理運(yùn)用接閃、分流、屏蔽、等電位連接、電涌保護(hù)等防雷技術(shù)。關(guān)鍵詞：高層建筑防雷工程設(shè)計(jì)一、引言高層建筑是指層數(shù)較多、高度較高的建筑物，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地的高層建筑不斷增加，以中山市為例，十年前，25層以上的建筑物不到十棟，最近十年，25層以上的建筑如雨后春筍般冒了出來，如今已超過100多棟。普通的住宅、辦公樓已逐漸向高層建筑發(fā)展，可以預(yù)見，今后的高層建筑將越來越多。高層建筑高度高，遭受雷擊的

2、概率也隨高度的增加而增大，高層建筑內(nèi)往往有大量的電子設(shè)備，這些設(shè)備抗干擾能力弱，容易受到雷電流的影響，建筑物受到雷擊的時(shí)候，如果防雷措施不合理，往往造成巨大的損失，本文根據(jù)高層建筑防雷設(shè)計(jì)普遍存在的問題，提出高層建筑防雷設(shè)計(jì)的意見和方法。二、建筑物雷電防護(hù)的基本方法雷擊的主要形式有兩種：一種稱為直擊雷，是指雷雨云直接對(duì)建筑放電，擊毀建筑物并損害其內(nèi)部的電子設(shè)備。二是雷電放電過程中強(qiáng)大的脈沖電流在放電通道周圍形成瞬變的電磁場，使鄰近的導(dǎo)體產(chǎn)生電磁感應(yīng)而形成高電壓。高電壓沿金屬管線入侵建筑物以至發(fā)生閃擊現(xiàn)象，通常稱為“感應(yīng)雷”。根據(jù)雷電對(duì)建筑物的破壞途徑，一般把建筑物的雷電防護(hù)分為外部防雷和內(nèi)部防

3、雷兩部分，外部防雷目的是為了防止建筑物及外部設(shè)施遭受直接雷電；內(nèi)部防雷則是為了保護(hù)室內(nèi)人員和設(shè)施的安全。外部防雷通常包括接閃器、引下線和接地裝置。接閃器包括接閃桿、接閃帶和接閃網(wǎng)等，直接安裝在被保護(hù)的建筑物上或設(shè)置在建筑物上面及近旁。接閃器的作用是攔截雷電從而保護(hù)建筑物，接閃器的保護(hù)范圍采用滾球法確定，即以給定半徑的球體從地面滾過建筑物，球體只能接觸地面和接閃器，而不能觸及受保護(hù)的建筑物或其他受保護(hù)的空間（圖1）。圖1不同滾球半徑的防雷保護(hù)滾球的半徑hr根據(jù)建筑物不同類別區(qū)別對(duì)待：第一類防雷建筑物：hr=30m，第二類防雷建筑物：hr=45m，第三類防雷建筑物：hr=60m。可見，高度超過30

4、m的第一類防雷建筑物、高度超過45m的第二類防雷建筑物和高度超過60m第三類防雷建筑物，僅在天面安裝接閃器還不能保護(hù)整棟建筑物，需要在建筑物外圍增加防側(cè)擊雷措施，防止雷電從側(cè)面襲擊。建筑物的防雷引下線的作用是把接閃器攔截到的雷電流引導(dǎo)至接地裝置，高層建筑一般利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的鋼筋作防雷引下線，沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ分布，第一類建筑物引下線間距不應(yīng)大于12m，第二類建筑物引下線間距不應(yīng)大于18m，第三類建筑物引下線間距不應(yīng)大于24m。接地裝置用于泄放雷電流進(jìn)入大地，并在引下線之間起等電位的作用，是埋入土壤或混凝土基礎(chǔ)中作散流的金屬體，現(xiàn)代建筑的接地裝置通常采用自然接地體，利用建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)鋼筋，包

5、括樁鋼筋、承臺(tái)鋼筋、地梁鋼筋等焊接連通成一個(gè)整體作為接地裝置。內(nèi)部防雷措施包括屏蔽、等電位連接、安裝電涌保護(hù)器等。現(xiàn)代防雷技術(shù)的一個(gè)重要概念是防雷區(qū)（lpz），根據(jù)雷電電磁環(huán)境的不同，將建筑物劃分為不同的防雷區(qū)（lpz），在不同的防雷區(qū)的交界面上，電磁環(huán)境有明顯的變化，lpz的序號(hào)越大，其內(nèi)部的電磁強(qiáng)度也就越小。（圖2）圖2建筑物雷電防護(hù)區(qū)（lpz）劃分其中l(wèi)pz0a區(qū)是建筑物外部的直擊雷區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的物體可受直接雷擊，并傳導(dǎo)全部的雷電流，是暴露區(qū)域，雷電產(chǎn)生的電磁場沒有衰減；lpz0b區(qū)亦在建筑物外部，但區(qū)內(nèi)的各種物體受到接閃器的保護(hù)，一般不可能遭受大于所選滾球半徑對(duì)應(yīng)的雷電流直接雷擊，區(qū)

6、內(nèi)的電磁場強(qiáng)度沒有得到衰減；lpz1區(qū)內(nèi)的物體不會(huì)遭受直接雷擊，雷電電磁場強(qiáng)度得到衰減；lpz2區(qū)是具有比lpz1區(qū)更多屏蔽要求的空間。劃分防雷區(qū)可以根據(jù)不同區(qū)內(nèi)雷電電磁脈沖的強(qiáng)度采取進(jìn)一步的屏蔽措施，確定等電位連接點(diǎn)的位置，選用和安裝不同的電涌保護(hù)器，確定電子設(shè)備的安全位置。三、高層建筑防雷工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題1、查閱相關(guān)建筑施工圖，了解項(xiàng)目的基本概況，進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)前，要對(duì)建筑物有一個(gè)總體的了解，查閱相關(guān)圖紙，必要時(shí)還要進(jìn)行現(xiàn)場勘查：（1）查看總規(guī)劃平面圖，主要了解項(xiàng)目的四置情況和周圍的防雷環(huán)境；（2）查閱建筑設(shè)計(jì)說明，了解項(xiàng)目的使用性質(zhì)、建設(shè)規(guī)模和結(jié)構(gòu)；（3）查看立面圖，對(duì)建筑物樓層、高度

7、、造型等形成一個(gè)基本的整體認(rèn)識(shí)；（4）對(duì)項(xiàng)目所處區(qū)域的地理環(huán)境、地質(zhì)條件（土壤電阻率）和雷電活動(dòng)規(guī)律有大概的認(rèn)識(shí)，為設(shè)計(jì)提供基本的依據(jù)。2、確定建筑物的防雷類別依據(jù)gb 50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)建筑物的分類標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：n = kngae式中n建筑物的預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a）；k校正系數(shù)，一般k取1.0；ng地面年平均雷擊次數(shù)次/（km2·a）；ae與建筑物接受相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）；當(dāng)建筑物的預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)均大于0.25次/a，應(yīng)定為第二類防雷建筑物。3、確定外部防雷措施外部防雷措施是防止雷電直接襲擊建筑物，一般在建筑物頂部設(shè)置接閃器攔截雷電

8、，實(shí)際工程中往往出現(xiàn)建筑裝飾與防雷效果的矛盾，防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中有利用屋頂女兒墻壓頂鋼筋作為接閃器（暗敷），這種做法不適合于高層建筑。近年的雷擊調(diào)查表明，雷擊時(shí)暗敷接閃器外的水泥塊會(huì)被擊毀墜落造成危險(xiǎn)。某一高層建筑天面四周女兒墻用大理石敷面，寬近80cm，而接閃帶緊貼女兒墻中央敷設(shè)，外沿不能受到保護(hù)，一旦發(fā)生雷擊，碎石可從200多米高空墜落，危及周圍的行人和車輛的安全，這樣的設(shè)計(jì)顯然是不合理的，高層建筑的防雷接閃器應(yīng)能保護(hù)建筑物外沿，易受雷擊部位可結(jié)合使用接閃桿，不可采用暗敷接閃器。高層建筑的防側(cè)擊雷措施一般采用建筑外墻金屬門窗、欄桿接地的方法，對(duì)突出墻體不受保護(hù)的物體，還應(yīng)設(shè)置接閃器進(jìn)行保護(hù)，具

9、體做法可利用建筑物外圍圈梁內(nèi)鋼筋焊接連通，并與所有防雷引下線連通構(gòu)成均壓環(huán)，在建筑物外圍金屬門窗、護(hù)欄等地方預(yù)留接地端與之連接，均壓環(huán)宜每層或每二層設(shè)計(jì)一道，方便金屬門窗、護(hù)欄接地。通過合理設(shè)置防雷引下線，把雷電流均勻地分布在建筑物的外圍向大地泄放，引下線的布設(shè)應(yīng)符合規(guī)范的要求，并考慮以下因數(shù):（1）引下線應(yīng)沿建筑物外圍均勻布設(shè)；（2）建筑物天面轉(zhuǎn)角、易受雷擊部位應(yīng)設(shè)置引下線；（3）引下線應(yīng)以最短路徑引至接地裝置；（4）引下線應(yīng)避免接近電梯、線井等位置。建筑物的外部防雷措施對(duì)建筑物起到防直接雷擊作用外，也是整個(gè)綜合防雷系統(tǒng)的基礎(chǔ)，外部防雷措施布設(shè)的接閃器應(yīng)盡可能捕獲擊向建筑物的雷電閃擊，然后通

10、過分布在建筑物四周的引下線把雷電流引向接地裝置，并迅速泄放進(jìn)入大地，為建筑物內(nèi)部電子設(shè)備的雷電防護(hù)提供良好的基礎(chǔ)。4、確定內(nèi)部防雷措施閃電擊中防雷設(shè)施后，接閃器、引下線附近會(huì)產(chǎn)生瞬變電磁場，并在金屬導(dǎo)線上產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，對(duì)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備帶來極大的傷害。屏蔽、等電位連接、安裝電涌保護(hù)器（spd）是建筑物內(nèi)部防雷的主要方法。（）屏蔽。高層建筑外部防雷措施把樓層和柱子、剪力墻等建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋連接成“法拉第籠”并進(jìn)行接地，對(duì)建筑物產(chǎn)生一定的屏蔽，但對(duì)電子設(shè)備而言，這種保護(hù)是不夠的，還要對(duì)設(shè)備及線路進(jìn)行特別的保護(hù)：對(duì)進(jìn)出建筑的線路，應(yīng)采用鎧裝電纜或把線路放置在金屬槽管內(nèi)，電子設(shè)備機(jī)房可以采用金屬

11、網(wǎng)格或金屬板進(jìn)行屏蔽。雷擊時(shí)建筑物的中部、底部電磁環(huán)境較好，合理布設(shè)線路、機(jī)房的位置可提高電子設(shè)備的安全。（）等電位連接。在不同雷電防護(hù)區(qū)的交界面處應(yīng)做等電位連接，以防止雷電沖擊波穿過雷電防護(hù)區(qū)的界面進(jìn)入建筑物內(nèi)。進(jìn)出高層建筑的管道一般集中在地下室或地面，進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真考慮等電位連接的需要，預(yù)留等電位連接端子，地下室的配電房、電梯井、線井，燃?xì)夤?、水管進(jìn)出處等位置應(yīng)預(yù)留接地端子做等電位連接，各樓層的線井、電梯井等也應(yīng)預(yù)留等電位接地端子，供樓層接地用。（）電涌保護(hù)器（spd）。電涌保護(hù)器應(yīng)安裝在建筑物不同防雷區(qū)（lpz）界面或設(shè)備前端等特定的位置，第一級(jí)的安裝在線路的入口端，電源系統(tǒng)應(yīng)設(shè)在總配電箱，選用級(jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器，通信等信號(hào)系統(tǒng)設(shè)在終端配線箱；電源系統(tǒng)一般應(yīng)在樓層的分配電箱設(shè)第二級(jí)，選用級(jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器，并根據(jù)設(shè)備的耐壓水平確定后續(xù)的保護(hù)措施。四、結(jié)束語高層建筑的內(nèi)部通常有大量的電氣和電