高层建筑物防雷设计探讨

尹作鹏

[摘 要]本文结合工程实例，对现阶段的高层建筑防雷技术进行分析，对实例高层建筑防雷设计过程中的技术要点进行总结和分析，为高层建筑物防雷设计提供参考。

[关键词]高层建筑 防雷设计 方案措施

中图分类号：T2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0149-01

当建筑物遭受雷击时，雷电流沿着电气线路和管道进入建筑物内部，威胁着建筑内部设备的安全，一旦建筑物遭到雷击，损失将十分严重。由此可见，为高层建筑设置防雷系统十分必要。

1.工程概况

汉海国际大楼位于汉川市中心城区， 商业中心地带，地上部分分A栋与B栋，两栋楼相互连接，主楼是三十二层的单体建筑，地下设置了两层地下室，A楼与B楼的地下室相连通，预留了车辆通行的连通口。A楼为高层商务办公楼，主要功能为商务办公、配套商业服务等，B栋为商居楼，地下室为汽车车库。A栋总建筑面积为43768.37m2，其中地上建筑面积为38527.48m2，地下室建筑面积为5240.89m2，变配电房设在地下室二层，竖向配电使用1000A插接式母线槽，大楼每层都设置了1个插接箱和配电箱。弱电机房设置在地下一层，消防值班室和安防值班室均设置在一层，计算机机房设置在十二层。

2.现阶段常用的防雷技术

（1） 内部防雷设施

高层建筑内部的防雷设置主要用来减小和防止雷电电流的损害，防止雷电引起的反击、接触电压、跨步电压等二次雷电灾害。高层建筑内部的防雷设置主要由等电位连接系统、屏蔽系统、共用接地系统、合理布线系统和浪涌保护器构成。

（2） 外部防雷设施

高层建筑的外部防雷设施主要为防直击雷装置，由闪接器、引下线、接地装置构成。闪接器主要由避雷针、避雷线和避雷网构成，在设置建筑外部防雷设施时，主要从防雷效果、经济、外观等多方面进行考虑，达到防雷效果。

（3） 接地系统

接地系统是连接至接地装置的金属装置，相关建筑物防雷设计规范中均规定，建筑物使用共用接地系统。

（4） 屏蔽措施

在建筑物需要被保护的空间内，采用屏蔽电缆时，在屏蔽层两端，防雷区交界处，做等点位连接，屏蔽措施是减小电磁干扰的基本措施之一。

（5） 合理布线

在现代化建筑物中，用于照明、动力、电话、计算机等设备的管线十分重要。在进行防雷设计时，考虑到防雷设置与管线的关系，在管线较长或者桥架较长的路线上，在两端进行接地。同时，还要防止电源线和屋顶灯等线路的引入方法，防止被雷电波侵入。

3.高层建筑物中的具体防雷措施

雷电的破坏方式有两种，一种为雷电直接击打在建筑物上，产生热效应作用和点动力作用；第二种为雷电流产生静电感应作用、电磁感应作用和雷电波侵入作用。针对第一种情况的防雷措施称之为建筑物外部防雷，针对第二种情况的防雷措施称之为建筑物内部防雷，接下来针对两种防雷方式展开讨论我们是怎么做的。

（1） 高层建筑外部防雷措施

建筑物的外部防雷设施主要是为了保护高层建筑物不直接遭受雷击，外部防雷设施主要由接闪器、引下线和接地装置构成。本工程按照一级防雷建筑物的标准进行防雷设计，接闪器使用带式接闪器，避雷针使用φ12镀锌圆钢，在屋顶构成小于等于10m×10m的网格，避雷针网格与建筑物屋顶的金属构件作电气连接。利用建筑物自身的钢筋混凝土柱子内部的两根φ16以上主筋，通长焊接作为引下线，间距小于10m。上部与避雷带相互连接，下部与基础接地网相互连接。

鉴于雷电还有绕击的可能性，高层建筑在做好屋顶防雷击措施的同时，还应当做好建筑物立面的防侧雷击措施。高层建筑的玻璃幕墙对防雷装置产生屏蔽效果，影响了防雷效果，雷电可以直接破坏玻璃幕墙。根据国家相关规定，幕墙的金属框架应当与建筑物主体的防雷措施进行连接，并保持导电通畅。因此，在本工程外墙每隔两层设置均压环，并将其与引下线进行连接，当建筑立面遭受雷击时，巨大的雷电能量将沿着引下线，迅速的泄放至大地，使得玻璃幕墙免遭破坏。同时，在建筑物外墙面上的所有金属部件，如照明灯、夜景灯的金属外壳，也都与防雷系统连接在一起，这样一来，一个具备多层屏蔽的笼形防雷体系便建立在了本工程上。此防雷体系不仅能够有效防止直接雷击损坏楼内设备，还能够防止外来的电磁干扰，防雷效果优秀。

（2） 高层建筑内部防雷措施

建筑物内部的防雷措施包括防雷电感应以及防雷电波入侵。建筑物内部的防雷设施主要由共用接地装置、等电位连结、屏蔽和电涌保护器构成，减小或消除雷电流在空间内产生的电磁效应。

在共用接地装置上，本工程采用的是共同接地方式，将防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、消防控制室、计算机机房等的接地共用统一的接地体。依照相关规定，接地电阻应不大于0.5Ω，若实测不满足要求，应当利用外设点增设人工地极。

等电位联结的目的是减小甚至消除内部防雷设施各个部件上产生的电位差，防止建筑物内部产生接触电压、反击和跨步电压等危害。在消防控制室和计算机机房设置电位联结板，联结板在两处位置设立独立的接地引下线，引下线一般采用铜芯导线35mm2 PC32，并将其与总等电位接地装置和接地网进行连接。

将建筑物内部的自来水水管、高压电缆线管、弱电进线管等金属管道和高压进线电缆铠装金属带、弱电进线的屏蔽层都与总等电位连接，包括楼梯的金属栏杆，也要进行总等电位连接。卫生间、洗浴间内部则采用局部等电位联结，从楼地板的钢筋网络中，抽出一根φ10钢筋到局部电位箱LEB，将卫生间内部所有的金属管道、金属部件都与等电位端子板进行可靠连接。在地下车库外墙距离顶板梁0.3m的位置，设置一圈40×4mm的热镀锌扁钢，作为局部等电位联结干线。所有进出建筑物的金属线管、金属部件都应当与联结干线进行有效联结。

在计算机机房中，终端电脑、路由器的每一个网络通信端口，都安装了计算机网络通信电涌保护器，为计算机、路由器提供防雷保护。在计算机机房内，所有电涌保护器的接地端，都使用截面积为2.5mm2的多股绝缘导线，并将其连接到机房局部等电位接地端子板上。

利用以上措施，使整个建筑内部的钢筋、幕墙龙骨、金属管道、通信线路等电气贯通，使得建筑物成为一个“法拉第笼”，能够有效防止接触电压、反击和跨步电压等危害，又具备一定的屏蔽效果。

结束语

综上所述，高层建筑的防雷设计是一项复杂的系统工程，对建筑物内部设施的安全使用以及人员安全有着关键的保护作用。本工程按照以上方法进行施工，运行以来，从未发生雷击事故。所以只要采取的防雷措施得当，在高程建筑物内部和外部形成一套完善的防雷体系，就可以有效避免雷击事故的发生，确保财产和人身安全。

参考文献：

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