高层建筑配电方案设计优化探讨——高层建筑的防雷接地分析

张鹏

（苏州金宾士房地产开发有限公司 江苏苏州 215000）

本文从高层建筑物内外部的防雷接地工作进行简单的介绍和说明。

1 高层建筑物外部防雷工作

一般来说，雷电对高层建筑物的破坏主要通过两种方式：①雷电所产生的电磁感应和雷电波作用等；②雷电接触到建筑物后所产生的电动力和热效等。在高层建筑的防雷工作中，外部的防雷工作主要是为了保护高层建筑物本身不受到雷电的袭击，主要防止的对象是直击雷和侧击雷。具体来讲，对于高层建筑外部防雷可以从接闪器和引下线以及接地装置这些方面着手。下面我们就对这三个方面进行详细的介绍：

1.1 建筑物防雷中接闪器的问题

所谓接闪器就是一种防止直击雷接受电流的金属导体，它的具体形式主要包括避雷针、避雷网以及金属屋面等。在具体的设计和施工过程中，要根据雷击建筑物部位的规律，在高层建筑物相应的部位装设避雷针和避雷网等，这样就可以有效地吸引弱雷或者强雷等，从而保护建筑物的安全[1]。目前，我国很多高层建筑是借助于建筑物上的金属栏杆等进行防雷的，这些防雷的金属栏杆主要是由钢管或者不锈钢管构成的。钢管通过直线段对接，在转角等地方则采用角钢或者圆钢搭接焊，然后栏杆和引下线连通，从而起到避雷的作用。

1.2 建筑物防雷中引下线的问题

在高层建筑外部防雷中，引下线主要是作为一个桥梁把防雷装置接闪器和接地线连接在一起，从而保障雷电流的线路的通畅。在很多情况下，高层建筑物中的引下线是通过建筑主体结构的柱主筋或者是剪力墙来安装设置的。在引下线的设置中，它的数量以及它的布置情况会直接影响到雷电流的分流状况和效果。如果安装的引下线的数量比较多，并且这些引下线之间的距离很小，那么，雷电流的分布也会相对均匀，这时，引下线上的电压降就减少了很多，从而反击危险也就减少了不少。所以，我们在设计和布置引下线的时候，引下线要沿着高层建筑物的四周均匀或者对称设置，引下线之间的间距不能大于规范的要求，可适当地减少间距，并且尽量多增加一些引下线的数量。在具体设计和施工的时候，要确保引下线全长都焊通。为了避免会出现接错钢筋的情况发生，同一个柱内引下线最好不要小于两根主筋。

1.3 建筑物防雷中接地装置的问题

高层建筑的防雷接地工作中，接地装置也是一个非常重要的方面。在防雷接地装置中，主要处理好接地线和接地体两个问题：①接地线的问题。防雷接地装置的好坏与接地装置中的接地方式和接地电阻密切相关。对于防雷接地装置中的接地方式，为了使用方便和安全起见，很多高层建筑都是使用周圈式的接地方式进行接地。而对于防雷接地装置中的接地电阻，由于防雷装置是直接装设在高层建筑物上的，高层建筑中的电气设备接地要与防雷接地相连接而构成一个统一的接地系统，他们是共用一个接地电阻，在这个接地电阻的选择上，要根据他们电阻中的最小值来选定。②接地体的问题。一般情况下，为了收到更好的防雷效果，防雷接地装置中大多采用的都是自然接地体。比如，高层建筑中的箱形基础和桩基础等作为防雷接地装置的接地体，这些接地体所连接成的接地网拥有比较大的电容，所以冲击阻抗也就较小，有利于建筑物的防雷效果[2]。

1.4 建筑物防侧击雷的问题

一般来讲，对于高层建筑物侧击雷的防护，可以不进行接闪器等专门防雷设置。高层建筑可以通过建筑物中的金属栏杆或者金属的门窗框架等来进行侧击雷的防护工作。具体做法，一方面可以把这些建筑物中的金属栏杆或者金属门窗框架等通过均压环与附近的防雷装置连接起来进行防雷。这种做法需要把一些楼层圈梁内周边的主筋焊通，变成均压环，从而通过均压环与防雷引下线向连接，接着再把建筑物中的金属栏杆或者金属门窗框等这些金属物与均压环接通，从而起到防侧击雷的作用。另一方面，也可以把建筑物中的这些金属物体直接连接到钢筋架或者钢筋体上面从而起到防雷的作用。

2 高层建筑物内部防雷工作

高层建筑物内部防雷主要是为了防雷电波侵入，防雷电感应和防反击等。在高层建筑物中，建筑物内部防雷体系的构建，不仅可以有效地减少雷电流和雷电流所引起的电磁效应，而且能过方剂接触电压、防止反击以及跨步电压等所造成的危害。具体来讲，高层建筑物内部防雷主要有等电位联结和屏蔽等。下面我们就从这两个方面来说明高层建筑内部防雷系统的构建措施：

2.1 建筑物内部防雷中等电位联结问题

在建筑物的内部防雷体系中，等电位就是通过电压保器和连接导线等把建筑物中的防雷装置、那些金属构架以及电讯、电气装置等连接起来。为了使建筑中的地板和墙板等与建筑中的线路、金属管等处在同一个电位中，在建筑物各层中需要预埋一些等位连接板，从而方便与接地主干线相连接。另外还有使建筑物中的金属门窗框、金属栏杆等管道与各种金属导体作等位连接，使信号线与电源线等通过电涌保护器进行等位连接，接着还有让高层建筑物中的均压环、电气以及防雷等各种电位连接导体相连接，从而构成一个总电位连接系统，最后再使他们与联合接地系统连接起来，从而在高层建筑物内部形成一个完备的等电位连接。

2.2 建筑物内部防雷中的屏蔽问题

在高层建筑物中，设置屏蔽主要是为了加强对微电子设备的保护。目前，高层建筑已经向智能化的方向发展，在建筑物内存在着大量的电子设备和网络系统等。屏蔽就是保证那些有微电子设备的房间中的仪器不受到干扰。具体屏蔽的效果不仅与屏蔽网、屏蔽体有关，而且与微电子设备的信号接口和电源接口的等位连接、防过电压等也有着密切关系。在大多数情况下，电气线路的主干线主要集中在建筑物的中心位置，这样就很好地避免了接近主筋的部位，从而避免接近引下线，这样就可以减少干扰的范围。另外，保证线槽和穿线钢管都与楼层中的接地母线和等电位连接板相连接，从而可以收到良好的屏蔽效果。

3 结束语

社会经济的发展和城市化进程的推进，促使高层建筑的产生。一般来说，现在的高层建筑都是集多种功能为一体的，人员集中、网络系统以及电子设备等大量存在。而高层建筑遭受雷击的可能性很大。一旦高层建筑遭到雷击，其损失是非常严重的，所以，重视高层建筑防雷接地工作势在必行，是十分必要的。在高层建筑防雷工作中，主要做好建筑物内部风雷和外部防雷两个方面，这样就可以有效地避免雷电对建筑物的影响。