1、浅论高层建筑电气设计中的防雷技术摘 要：随着经济社会的发展和建筑技术的进步，各地的高层建筑像雨后春笋拔地而起，成为该地区的形象和标志。但是由于高层建筑相对孤立且海拔较高，容易成为雷电频繁侵袭的对象，因此做好高层建筑电气设计的防雷设计异常重要。浅析高层建筑电气工程防雷设计的要求，再分析电气防雷设计的措施和方案，最后探究在设计过程中需要注意的问题。 关键词：高层建筑；电气设计；防雷技术 随着城市土地资源的日趋紧张，近年来各个大中型城市的高层建筑开发进行的如火如荼。为了满足建筑需求，在高层建筑中安装的电气设备林林总总，如控制系统、通信系统、消防系统、智能系统等，高层建筑的设计标高一般 50-100
2、米不等，在雷电天气下，这种高密集的电气设备容易受到雷击而发生一定程度上的破坏，分析高层建筑电气设计是具有很大的实际意义的。 1 高层建筑防雷设计的基本要求 对高层建筑进行防雷技术的应用与设计之前要根据建筑所在地的气候条件和地理环境展开全面细致的调查，明确建筑物的实际作用和具体高度，在详细研究所处环境气象资料之后，以国家制定的有关条例、规章、制度为基础认定建筑的防雷种类。建筑物的防雷类别需要达到三类标准的要求，主要概括为：（1）将建筑物所处地理位置视为首要参照条件，在人口分布广泛的公共场所，要求进行分类防雷标准设计。 （2）根据建筑物的具体情况，对那部分涉及有比较完善信息设备的建筑物遵循三类防雷
3、标准来进行设计。 （3）对电气设计方案的反复研究、审核是建设施工前的工作重心，必须确保在达到建筑防雷相关规定的前提下，才能进行施工。 2 高层建筑电气防雷设计措施 2.1 接闪带和接闪网。屋顶的接闪带、接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。一般来说，高层建筑物的屋顶防直击雷，可沿屋顶周边外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外处布设接闪带，屋顶中间设置接闪网，同时经过伸缩缝时应有补偿连接装置。屋面接闪网网格尺寸应严格按照建筑物防雷等级设置；如若暗敷，应注意埋设的深度，按照经验，一般为天面水平层下 3050mm，宜做在防水层上保温层下，埋设太深则无较好接闪效果。但对于斜屋面盖瓦的高层住宅
4、，其接闪器布置和安装时就要注意屋檐、檐脚、屋角等靠建筑物顶外围处的接闪带是不允许暗敷的；一般来说，高层建筑也不能利用屋顶周边混凝土内的钢筋作为接闪器。 2.2 接闪杆。安装在高层建筑顶的接闪杆宜采用热镀锌圆钢或钢管，接闪端宜做成半球状，其弯曲半径为 4.812.7mm。由于时刻会受到自然界空气、风力、雨雪、太阳辐射、接闪电流后的电磁力等各种危害影响，接闪杆应重点考虑风力、冰雪、雷击能量等对其荷载的影响，选用防腐抗氧化、高物理强度、耐高能量的材料，保证构件安装连接牢固，减少装置能量损耗，并定期对其安全性能进行检测，使其长期有效发挥作用。2.3 金属屋面。现代高层建筑为了美观，外墙较多采用金属或玻
5、璃幕墙。幕墙上封口位于女儿墙外侧，属于屋顶周边，非常容易受到雷击，且幕墙与女儿墙之间的封顶金属板是良好的导电体，一般面积较大，故可利用作为接闪器。高层建筑要利用屋顶金属板作为接闪器，须满足：板间的连接应是持久的电气贯通；金属板无绝缘被覆层（氧化保护膜与保护油漆不属于覆盖层） 。 3 电气雷电防护设计方案 建筑物雷电防护是一个全方位、系统的工程，需建立科学的防护体系，其基本原则和方法是提供合理的雷电流泄放通道，进行分流、均衡电位、屏蔽、合理布线和接地。根据雷电的侵入途径，在进行雷电防护设计时将直击雷防护、感应雷防护和雷击电磁脉冲防护综合在一起，全方位考虑，层层设防。 3.1 分流。通过引下线将接
6、闪器上的雷电流泄放到大地，分流的效果直接取决于引下线数量的多少。引下线越多，每根引下线通过的雷电流就越小，其感应范围就越小。当建筑物高于 30m 时，从 30m 起每隔不大于 6m 沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。这样可以减小引下线的电感，同时还可以降低反击电压。进入建筑物的电源线路、天馈线路和各种信号线路应在不同的防雷区界面处，以及终端设备的前端。根据 IEC1312 雷击电磁脉冲防护标准和 GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范等的要求，分别安装上电源类、天馈类和各种信号类电涌保护器，然后将这些电涌保护器的接地端与符合规范要求的接地体连接。3.2 均衡电位。均衡电
7、位指建筑物内的各部位均能构成同一电位。将建筑物各部位的结构钢筋和建筑物内各种设备的金属外壳及金属管道都连成统一的导电体，建筑物内部就不会产生电位差，保证建筑物内部不会产生反击和危害人身安全的接触电压或跨步电压，这是现代建筑防感应过电压的有效手段。 3.3 屏蔽。屏蔽的主要目的是对建筑物内的各种通信设备、电子计算机、精密仪器和各种微电子等设备的防护。建筑物内的这些设备不仅在防雷装置接闪时受到电磁干扰，而且易受雷电波的电磁辐射，甚至其他波源发出来的电磁波也会对其产生影响。因此，尽量利用钢筋混凝土结构的顶板、地板、墙面和窗、梁、柱等，使其构成一个六面体的网笼，有效地屏蔽掉各种电磁脉冲侵害。 4 防雷
8、装置及施工中应注意的问题 高层建筑的防雷必须将外部防雷和内部防雷作为整体综合考虑采取措施。接地装置是由接地体和接地线组成。接地体的选择首先考虑利用与大地有可靠连接的自然接地体。高层建筑一般利用桩基主筋作接地极，并与钢筋混凝土基础梁主筋连成闭合的环形接地网。防雷安装施工中应注意的问题：（1）现代智能建筑内有多个弱电系统，对接地电阻的要求较高，要求O.5Q1Q。有的建筑所处的位置地质条件较为恶劣，达不到设计要求的接地电阻值时则应围绕建筑物加设闭合环状的人工接地体，同时在接地体的周围回填低电阻率的土壤或采取其它降阻措施。 （2）采用导电性高、耐腐蚀的新型材料作接地体。钢材埋人土壤中易受氧化腐蚀，使用
9、年限短，因此接地体应采用经热镀锌等防腐蚀处理的钢材或其它防腐接地材料，如铜、铝等有色金属复合接地材料或导电性、稳定性较好的非金属接地材料。其中，石墨接地体耐高温、化学稳定性好、导电及导热性高，它的降阻效果和同一尺寸的钢材接地体相同，完全可以取代钢材接地体，从而可以大量节约钢材或有色金属。 （3）避雷带是沿建筑物易受雷击的突出部位（如屋檐、女儿墙等处）装设的带形导体，其作用是接受雷电流，设计常采用镀锌圆钢。应严格根据建筑防雷设计规范的要求采用管壁厚度2.5mm 的不锈钢管，对接部位应跨接处理以保证不锈钢管作为避雷带的接闪雷电流的能力。 （4）建筑物采用屋面避雷带、利用建筑物柱和剪力墙内竖向钢筋作
10、引下线及接地装置三部分联结成一个整体的钢筋大网笼就构成一个笼形避雷网，较好地取得均压和屏蔽的防雷效果。 （5）实际设计和施工中常忽视屋面配电箱采取防止雷电波侵入的措施，应于配电箱出线端处加装浪涌过电压保护器。 5 结语 由于高层建筑结构形式多种多样，新型建筑材料不断涌现，技术规范不断更新，接闪器布设和安装的要求也将发生转变。只有紧密结合工程实际，严格按照规范要求，充分考虑建筑物所处雷电环境，精确计算、详尽分析，对于规范没有细化到位的地方加以科学考虑，采取特殊措施解决特殊问题，才能让建筑物的接闪器有效发挥防护作用，确保建筑物、人员和设备的防雷安全。 参考文献 1 李德林.高层建筑物防侧击雷问题J.电气工程应用，1990 年02 期. 2 刘俊.高层建筑直击雷防护设计应用探讨J.工程建设与设计，2011 年 04 期.
