高层智能建筑物防雷工程设计存在的问题及处理

【摘要】高层建筑防雷设计是一项多学科、跨领域且复杂的系统工程，本文根据高层智能建筑物防雷现状，对其存在的几点防雷设计问题进行分析，并提出相关建议，有利于提高建筑物防雷效益。

【关键词】高层智能建筑物 防雷设计 接地装置

引言： 社会经济的发展，使城市化进程不断加快，最显著的变化是建筑物越来越智能化和高层化，随之带来的是更高雷击率，增加了高层智能化防雷设计难度。目前在国内外防雷的研究和计算方法上还不完善，我国现行的防雷措施和规范也存在诸多不足，未能满足当前高层智能建筑物的设计和运行需求。几十米以上的高层建筑物，闪击距离增大时，高层建筑物产生的正空间电荷引导下行先导，增强了闪击的定位性，使引发雷击的强度和次数大大增强。对此我们要加强对高层建筑物防雷设计的深究，使防雷装置可以对建筑物范围内产生有效保护，提高设计质量和防雷效果，实现高层智能建筑防雷工程设计的本质意义。

1.高层智能建筑物防雷现状

1.1外部防雷措施

对高层智能建筑物进行防雷设计一般选择接闪器、引下线和接地装置。常用的接闪器有避雷针、避雷带和避雷网等，通过吸引雷电流，并把过高雷电流泄入大地。使用接闪器的时候要注意计算防雷装置的有效防护范围，其共用接地阻值不超过4Ω，确认有效接闪。引下线是将接闪器和接地装置连接，一般选用建筑物主筋作为引下线，或使用钢柱、金属烟囱等。接地装置是将引下线上的雷电流快速泄入大地，良好的接地不仅可以使雷电流较快释放并不会对周围设施造成破坏。

1.2内部防雷措施

内部防雷一般选用等电位连接、屏蔽装置或合理布线等方式，通过等电位连接将建筑物内部各金属线路焊接形成一体，实现所有金属设备的等电位连接，使建筑物内不会产生跨步电压等危险。屏蔽装置一般是将电子设备的屏蔽体（如金属构架、金属外壳等）与接地网可靠连接，形成初级屏蔽网，保护电子设备防雷击。合理布线的方式需要综合考虑建筑物内非防雷系统的各种管线和防雷系统，对线路进行科学合理敷设，必要时可加装避雷装置，有效屏蔽雷击电磁波。

2.高层建筑防雷工程设计中存在的问题

2.1防雷综合设计不够合理

由于部分防雷工程设计人员缺乏丰富的设计经验，在进行全面防雷设计时偏重考虑防直击雷措施，对内部防雷设计往往是浅尝辄止。另外防雷设计时主建筑的防雷设计较为全面，对附属建筑却没有防雷装置，而附属建筑并未在主建筑防雷装置的有效保护范围内。

2.2接地障碍

由于高层建筑电气竖井内的接地干线长度较长，将产生较强的雷电感应，SPD的接地线连接到较长接地干线上，严重影响雷电流的泄放效果。在进行设计时，若是忽略了该问题，将使放电效果大打折扣。 在进行该部分防雷设计时，往往会被忽略，导致不能发挥防雷效果。

2.3等电位连接

等电位连接设计不全面，比如设计总等电位与卫生间局部等电位装置，而未对设备进行等电位设置，使引入建筑物内的感应电流在设备、人员之间产生电位差，引发雷击事故。等电位装置设计选用SPD时，要严格遵循梯级配置原理，但是实际安装过程中，SPD存在设置参数不符合标准或对家用电气供电线路的配置没有设计SPD，电流进入配电系统，对设备造成危害。

3.提高高层智能建筑物防雷设计质量

3.1按照防雷技术规程，做到科学、安全防雷

根据高层智能建筑物防雷设计的高标准技术要求，必须严格按照相关技术规程，首先对建筑物进行防雷等级评估，根据综合评估内容，有针对性地设计防雷措施。比如对第一类防雷建筑物应装设独立接闪杆或架空接闪线或网。架空接闪网的网格尺寸不应大于 5 m×5 m或 6 m×4 m等。对第二类防雷建筑物的外部防雷，宜采用装设在建筑物上的接闪网，或由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。并沿屋角、屋脊等易受雷击部位敷设，整个屋面组成不大于 10 m×10 m或 12 m ×8 m的网格；并对高度超过 45 m的建筑物，沿屋顶周边敷设接闪带，并设在外墙外表面或屋檐边垂直面上。对于第三类防雷建筑物接闪方式同第二类一样，但接闪网面应在整个屋面组成不大于 20 m×20 m或 24 m ×16 m的网格，并对各接闪器之间互相连接，同时设置不少于2根引下线，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不宜大于 25 m。规范的防雷设计方式可确保防雷装置有效安装和使用，达到较好的防雷效果。

3.2外部防雷措施

对高层智能建筑物进行外部防雷设计时，其接闪部分使整个屋面组成不大于5x5m的避雷网，并增加天面预留接地端子数量。对各层建筑外圈和内圈梁钢筋焊接互通，形成均压环并与引下线连接。引下线尽量使用外墙主筋材料。接地装置应根据周围土壤情况，增加接地体并对其均匀位置分布。其中对均压环的设计必须与所有的引下线就近连接成电路通路，建筑物外部金属导体与就近均压环相连。对接地干线长的，每隔3～4层与建筑物内部的柱子钢筋连接一次，通过多条钢筋迅速泄放电流，或把基础地梁主筋和桩基钢筋连接在一起，达到较好泄流的目的。

3.3内部防雷

内部防雷主要对建筑物内部电气系统的综合防雷，可在高压电缆接入点或室内变压器部位装设避雷器，对各楼层分配电室及消防监控室等弱机电房内装设第二级、三级电源防护器。对于SPD产品的配置，应符合《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2012要求。在总配电开关处应设计SPD，各层配电箱及重要设备配电箱进线部位安装电涌保护器并在防雷区分界处作等电位连接，安装的SPD间距、型号及之间距离应符合相关要求。等电位连接是内部防雷设计的重要部分，高层智能建筑物需要做好等电位连接和局部等电位连接，机房应安装接地汇排流，设备接地选择就近连接，避免产生电位差危害。屏蔽装置可有效防御雷击风险，对弱电系统的导电金属物、金属线槽等进入框架建筑物时就应该做等电位连接；对使用带有金属部分的光缆，需对光缆的接头进行接通并沿光缆每一段终端处进行接地。

4.结语

高层智能建筑物防雷工程设计质量的高低直接影响到建筑物的整体防雷效果及建筑物内的人员财产安全，因此，必须选用成熟、可靠的防雷产品和技术。防雷产品应遵循行业流行标准应当选用先进的、开放的、可扩充的，满足日益增长的防雷需求。为了达到最终防雷设计产生的公益性效益，防雷工程设计必须与各个参建部门及时沟通，定制更为具体详细、科学经济的防雷技术规范和标准，使防雷设计更加合理， 设计产品发挥较好效益，切实保护公民人身财产安全。

参考文献

[1] 任晓娜 王万岗 阮文韬等 高层智能建筑物综合防雷技术的研究 科学实践

[2] 智能建筑物防雷设计与施工

[3] 郭志波 高层智能建筑防雷设计中的问题及应对措施 2014-04

[4] 试谈高层智能建筑防雷工程设计中的问题及应对措施TU208.3（A）2013-04

作者简介：侯建平（1958.02），男，汉族，山西河曲人，本科学歷，大气物理工程师，先后从事大气物理研究及防雷装置检测，工程设计与施工等工作。