高层建筑物防雷设计存在的问题及安全防护

王亦磊 解晗

摘要：随着城市化进程步伐逐步加快，建筑物也不断朝着高层化方向发展。与普通的低层建筑相比较而言，高层建筑遭受雷击的概率更大，再加上建筑内部各类电子自动化仪器设备的广泛应用和线路的错综分布，也在很大程度上增加了高层建筑物的雷击风险，所以当前社会公众对于防雷工程设计的要求越来越严格。本文主要根据自身防雷安全检测经验，总结概况了高层建筑物防雷设计存在的问题，并提出了安全防护措施，以供相关人士参考。

关键词：高层建筑物；防雷设计；问题；安全防护

引言

随着社会经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，建筑用地的减少使得建筑物逐渐向高层化发展，高层建筑本身受雷击的几率就比普通的低层建筑更大。与此同时，现代网络信息化技术的发展，越来越多的电子设备以及集成智能化电子信息设备开始广发装设于各类高层建筑物中，使得高层建筑物遭受雷击的概率逐步攀升，所带来的雷击灾害损失也呈加重趋势，对社会的影响越来越显著。基于此，本文重点对高层建筑物防雷设计进行分析，指出防雷设计中存在的问题，并提出了安全防护措施，以不断提升高层建筑防雷工程质量，确保高层建筑物的安全性。

1.高层建筑物防雷工程等级划分

在对高层建筑物防雷工程进行设计时，一般应该严格依据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》进行，通过制定防雷等级，把建筑物的防雷等级划分成3级，其中高于100米的建筑物为1级，高于50米的为2级，其他为3级。在防雷工程设计之前，应该对建筑物所在的地理区域位置、气候环境、土壤特性以及雷电活动等相关信息情况进行认真调研。此外，应积极做好现场的电磁环境的评估，确定每个信息系统需要采取雷电防护措施，如此才能取得最为理想的高层建筑物防雷工程设计方案。

2.高层智能建筑防雷设计中存在的问题

2.1避雷针安装不正确

在对高层建筑物进行防雷设计的时候，建筑物上的避雷针布设不正确也是经常出现的问题之一。一些建筑物上虽说布设了避雷针，但是并没有结合建筑物的实际情况，只是对避雷针进行了简单的安装。对于避雷针来说属于金属制品，为了确保建筑物的安全，它需要将雷电中产生的强大电流迅速泄放进入大地中。因此在对建筑物进行防雷设计的初期需要将避雷针安装的位置以及高度等进行综合考虑。建筑物防雷引下线数量以及安装位置不合理也会影响到高层建筑物的整体防雷效果。

2.2对电子信息系统的设备防雷设计考虑不够周全

当前，在高层建筑物中开始广泛应用各类电子设备，这些电子仪器设备大多数均属于金属材质，在防雷相关规范要求中明确表明，这类电子设备的电源以及线路等耐高压性均较差，这些电子设备的机房通常会装设于建筑底层，建筑物受源于空中的电磁脉冲的影响比较小，但是电源以及线路传输的雷击并不会变弱，高层建筑物防雷设计人员在防雷工程设计中对于这一问题考虑还不够周全。与此同时，在高层建筑中，消防水泵、电梯的装设一般是在楼层顶部，电源的过电压保护器一般作了相关设计，这些电源均配备了控制的连锁装置，控制信号主要源于底层的控制室，消防的控制所采取的设备也是由金属构成，这些设备在设计过程中却未作过电压保护，致使电源的电压太高，整个系统均无法科学控制。为了避免此类状况的出现，设计人员一般应全方位掌握室内的电子设备状况，对高层建筑进行科学的防雷设计。

2.3雷击风险评估不够合理

在进行防雷设计之前的雷击风险评估的过程中，需要认真思量建筑物所处的地理区域环境，科学分析建筑物周边环境，掌握区域气候情况。在高层建筑物防雷设计的过程中，不但需要对建筑的性质、内部电子设备进行分析，同时应结合周边环境对建筑物防雷击的等级进行确定。但是有些防雷设计人员在对建筑物防雷设计中雷击风险评估考虑不周全，設计也不够合理。

3.高层建筑物安全防护措施

3.1外部安全防护措施

3.1.1接闪器

接闪器一般包括避雷针、避雷带、避雷网等装置，在高层建筑物防雷设计的过程中，应根据具体的要求挑选合适的接闪器。高层建筑防雷中通常会选择屋顶的建筑装饰当做接闪器使用，进而起到防雷和装饰的作用。接闪器的耐流以及耐压能力是重要的参数。应对高层建筑物屋脊、阴阳角以及屋檐等特别容易遭受雷击的区域布设接闪器，以确保建筑物人员生命财产安全。

3.1.2引下线

引下线作为接闪器导体的中间部位，大致由并联的电路通路构成。在对引下线进行设计的过程中，一般可挑选高层建筑物主体结构中的柱钢筋或者是剪力墙中的钢筋当作建筑物内的引下线，亦或是选择建筑物中的金属构件当作建筑物引下线。连接接闪器以及接地装置的中间导体当属接闪器，一般能够起到分流以及分压雷电流的作用。在装设引下线的过程中，应认真查看引下线的数量、长度以及线径等是与相关规定要求保持一致，最大限度发挥出引下线的作用。

3.1.3接地装置

在安装接地装置的过程中应依据相关标准要求进行，防止出现跨步电压或者是接触电压，还应仔细观察接地装置的尺寸以及形状。在对高层建筑物的接地装置进行设计时，可以挑选高层建筑物的柱子或者是桩基内的主钢筋当作接地装置，亦或是选择底版基础钢筋网当作接地装置，这便共同组成了接地装置体。当前，在设计时一般采取共用接地系统，也就是将防雷接地、直流工作接地、电源工作接地以及安全保护接地共用一组接地装置，接地装置的接地电阻值往往应小于4Ω

3.2内部安全防护措施

3.2.1屏蔽

为了尽可能降低电磁感应对高层建筑物的危害性，通常可采取外部屏蔽、合理布线以及线路屏蔽等安全措施来抵御电磁感应。屏蔽一般针对电场以及磁场操作的，高层建筑物中通常安装了大量的微电子设备，可通过对设备、线缆以及管道作屏蔽措施，来确保高层建筑内物内部的电子仪器设备的安全。

3.2.2等电位连接

等电位连接主要是为了保证高层建筑物内各个部位的电位相等，防止高层建筑物内部产生反击电压以及危害人身安全的接触电压，避免雷电电磁脉冲。一般可采取高层建筑物金属部件加以连接，组成网格状的低阻抗等电位连接网络，同时和接地装置共同构成接地系统。将高层建筑物的接闪装置分别和梁、板、柱以及基础内钢筋实现可靠的焊接，将智能建筑物内各种设备金属外壳以及金属管线进行焊接，确保高层建筑内各个部件的等电位连接良好。3.2.3浪涌保护器（SPD）

一般情况下，当通讯线路或者电源线路上的雷电流亦或者电压达到一定强度的时候，浪涌保护器（SPD）往往会将雷电中的雷电流向大地泄放，从而确保有关电子设备的安全可靠性。对于电压开关型以及限压型的SPD而言，应确保二者之间的线路长度为10m以上，假如在线路上有若干SPD存在，限压型SPD之间的线路长度应大于5m。在 LPZ0A 或 LPZ0B 区以及 LPZl 区交界面，进线开关中布设SPD，作为一级防护；在LPZl与LPZ2 交界面，楼层配电箱处布设SPD，作为二级防护；LPZ2 与后续防雷区交界面布设SPD，作为三级防护。对于布设于不同位置的SPD应协调配合，可以依据不同浪涌保护区的能量耐受能力进行承载值的分配，确保设备的安全性。

参考文献

[1]周建敏.高层智能小区的防雷设计存在的问题[J].电子制作，2016（Z1）：102 + 100.

[2]陈家涛.对建筑物防雷设计存在问题的探讨[J].黑龙江科技，2016（06）.

作者简介：王亦磊（1981-），男，汉族，浙江绍兴人，本科学历，助理工程师，从事气象防雷工作。

（作者单位：杭州防雷安全检测有限公司）