高层建筑电气施工中的防雷措施

黄 强

山西美丽乡村建设有限公司 山西 太原 030000

在高层建筑的使用过程中，电气系统发挥着十分重要的功能和作用。但高层建筑内部电气系统的安装施工存在较大的困难，一旦发生错误必然会对电气设备的安全和使用造成较大的影响，甚至还会引发严重的安全事故。所以，应当对高层建筑电气系统的整体使用安全予以重视。雷击的发生会对电气系统造成严重的损坏，为了确保高层建筑电气系统的安全，就需要全面做好电气施工过程的防雷工作，有效减少雷击对高层建筑及内部电气系统造成的损害，最大限度的保证其安全。

1 高层建筑雷击的危害分析

雷电是一种自然的放电现象和过程，不仅会发生闪电光，还会产生雷鸣声，这一过程的出现虽然时间非常短，但电流非常大，电压也非常高，所产生的热效应、电效应和机械力足以对建筑造成损坏、对人畜造成伤亡，同时，还有可能因此而引发火灾和电气、通信等多项系统故障问题，进而给国民经济和人们的生命财产造成巨大的威胁。因此，就需要进一步分析和研究雷击的类型及其后果，进而具有针对性的做好相应的防护工作，有效降低建筑受到雷击的风险。

1.1 直击雷和侧击雷

顾名思义，直击雷是指雷电发生时直接与地面的某物体接触的情况，侧击雷则是指在雷电发生时并未与地面物体进行直面接触，只是击中物体的侧面。无论是直击雷还是侧击雷，其一旦发生均会产生巨大的破坏力，如果雷电直接击中建筑物后无法及时有效的泄放雷电流，必定会对建筑及建筑物内的电气设施等造成严重的破坏，严重的还有可能会引发爆炸、火灾等安全事故。

1.2 闪电感应

在发生闪电过程中，附近导体内部会有雷电静电感应与电磁感应出现，极易因此而致使金属部件间有电火花出现。如果闪电击中了没有与地面或等电位相连的建筑物的金属设备、管线时，闪电感应会致使这些金属部件或设备出现高电压现象，进而致使设备受到破坏，严重的还有可能会引发安全事故。

1.3 闪电电涌侵入

架空线路、电缆线路及金属管道等在雷电的作用下致使建筑被雷电波所侵入，进而对建筑电子设备和控制系统造成破坏。现阶段，高层建筑防雷工作是一项具有较强专业性和复杂性的系统工程，再加上不同的雷击对建筑造成的影响和破坏又是各不相同的，所以，想要切实解决雷击的危害问题，还需要深入了解雷击是通过怎样的途径进行入侵的，同时，还需结合建筑的实际情况对雷击现状及其影响展开综合考虑，切实通过综合有效的防雷措施最大限度的降低雷击危害[1]。

2 高层建筑电气施工中的防雷措施

2.1 高层建筑电气施工中的外部防雷措施

2.1.1 铺设接闪器

接闪器主要是用于接收雷击的一种金属物体，其主要包含了接闪杆、接闪带、接闪网、金属屋面等多种构件共同组成，通常在极易受到雷击的位置进行铺设。对于高层建筑来讲，主要利用接闪带和接闪网实现对建筑的防雷电保护，对于屋顶中一些较为突出的非金属设备来讲，则可以作用接闪杆、接闪线等对其加以防护。另外，在利用屋顶的永久性金属物作为接闪器使用时，需要保证其截面要与有关标准及规范相符合，且保证各部件均能够与接闪器进行有效连接。在高层建筑中，还需要注重侧击雷的防护工作，通常高度大于30米的建筑需要对超出部位水平突出的墙体铺设相应的接闪器；对于高度超出60米的建筑则需要在建筑物的表面的边缘、墙角及设备等区域铺设相应的接闪器。如果建筑外墙已经设置了金属幕墙、门窗等且与接闪器的规格要求相符合的情况下，就可以将这些金属物作为侧击雷的接闪器进行使用。

2.1.2 设置引下线

设置引下线主要是为了使雷电流得以有效传递出去，通常需要从接闪器上向接地装置进行布置。对于高层建筑来讲，通常可以将建筑物主体结构中的柱主筋、剪力墙内的钢筋等作为引下线进行布设。引下线设置的合理性和数量决定雷击电流的分流效果，如所设置的引下线数量比较多且间距不大的情况下，便可以使雷电流得以实现均匀分布，有效减少引下线中的压降和反击危险。所以，在高层建筑中，充分结合建筑自身实际最大限度的增加引下线的数量并缩小各线间的距离，特别是在一个柱子内，至少要设置2根柱主筋。可以使用焊接、螺纹套等方式将柱主筋有效连接起来，从而保证引下线的畅通性。

2.1.3 设置接地装置

设置接地装置主要是为了把接收到的雷电流泄放到大地中去，从而有效避免高层建筑及其电气设备等受到破坏。为了确保接地装置的有效性和防雷效果，以下几点需要注意：第一，接地装置的设计应符合相关的规范和标准要求。不同地区和国家可能有不同的规定和标准，包括接地电阻值的要求、接地体的材料和尺寸要求等。必须确保接地装置的设计满足当地规范要求。在施工过程中，接地装置的安装和连接应严格按照设计图纸和规范进行，确保接地装置的稳固性和连通性。接地体的埋设深度、接地线的连接方式等都需要得到合理控制和施工操作。第二，接地装置的质量和可靠性必须得到严格把控。包括接地体的材料选择、焊接质量、连接部件的可靠性等方面，都需要进行质量控制和检测，以确保接地装置的长期稳定运行。在高层建筑防雷系统中，接地装置是不可或缺的，务必要保证接地质量，并以此保证高层建筑的防雷效果[2]。

2.2 高层建筑电气施工中的内部防雷措施

2.2.1 设置屏蔽

在建筑电气施工中设置屏蔽防雷措施可以有效减少或消除雷击而给建筑内部各项电子、通信设备和系统等造成破坏。对于电子设备而言，抗压能力并不理想，所以，一旦建筑物出现接闪或附近受到雷击的情况下，电子设备就会因闪电电磁感应而出现错误的运作，甚至损坏。所以，在高层建筑中可选用钢筋混凝土、钢结构等作为主体而形成与法拉第笼相似的网状结构，从而使接闪后形成的雷击电流有效分流出去，并最终实现屏蔽。在高层建筑中通过设置屏蔽的方法可以从根本上解决等电位和分流的实际问题，极大的减少雷击后出现的电磁感应，并最终实现对高层建筑室内电子设备的保护。

2.2.2 等电位连接

在高层建筑中，通过由金属管线、电气设备、等电位端子板和结构钢筋等多个个体的有效连接而形成统一体，使建筑内各项设备都能形成等电位，有效避免建筑物内部出现电位差和跨步电压的情况，也因此可以有效避免雷击后对建筑内的人和电子设备的安全造成威胁。所以，在高层建筑电气施工阶段，需要保证建筑内的钢筋有效焊接和绑扎起来，并使之达到等电位要求，同时，还需要设置防雷装置，使之与建筑中的柱筋、圈梁钢筋等有效连接起来，随着再将其与金属管线和等电位装置有效连接，最终得以实现建筑的整体等电位网络。

2.2.3 科学布线

在高层建筑电气施工中，防雷布线是十分重要的内容。就目前来看，高层建筑内部所有的电子设备均能够与管线有效连接起来，所以，在具体的防雷设计过程中，需要对管线的布置进行综合考虑。1）建筑中所有的线路应当尽可能在金属管、金属管线槽中进行布置，并保证金属管线两端均与地面相连接，从而实现屏蔽效果。2）建筑中的强弱电主线应在建筑的中心位置进行设置，且要保证其垂直度，其中弱电系统可以使用光纤通信来实现，且机房通常需要在低楼层进行布设，这样可以大大减少闪电电磁感应对其造成的不良影响。3）对于所有与建筑物相连接的电源和信号线路均需要以地下埋设的方式进行连接，与此同时还需要金属保护套，也可以设置屏蔽层[3]。

2.2.4 安装浪涌保护器

安装浪涌保护器主要是为了有效约束瞬态过电压，有效泄放浪涌电流，尤其是对于高层建筑来讲，通过这种保护器的安装可以有效保护电子设备、仪表及通信线路等，使其功能得以正常使用。这是因为建筑电子设备、仪表及通信线路等在外部闪电感应的作用下会出现瞬态过电压或浪涌电流，进而给这些电子设备及线路造成严重的破坏，而通过浪涌保护器的安装可以实现在短时间内分流与导通，从而起到良好的保护作用，所以，对于高层建筑来讲，安装浪涌保护器是十分必要的，且还需要进行多级安装，在这一过程中需要对保护距离、导线长度等多项因素进行综合考虑。

3 高层建筑电气施工中的防雷质量控制措施

3.1 对接闪器的承受能力进行考虑

对于高层建筑而言，通常需要将接闪器设置在建筑顶端最容易受到雷击的区域。现阶段许多高层建筑在设计时因考虑到艺术性因素而选用不锈钢管作为接闪器进行布置，但在实际应用过程中需要对不锈钢管的材质进行综合考虑，同时，不完整面要确保其截面积、厚度等要与相关规范及标准相符合。另外，还需要通过焊接的方式将不锈钢管连接起来形成电气回路，且需要将其与引下线进行牢固连接，从而保证雷电流得以有效泄放出去，并最终保证高层建筑防雷的安全性。

3.2 建筑幕墙的防雷控制

幕墙通常包含了面板和支承结构，是建筑外墙的一种有效保护设施。一般来讲，在对幕墙进行设计时通常把女儿墙盖板作为接闪器，所以，需要幕墙顶部盖板中的金属结构与接闪器有效连接起来并形成等电位连接，亦或是直接在幕墙顶部盖板处安装接闪器，从而有效防止直击雷，但在侧击雷的防护上并不理想。要想实现幕墙的有效预防侧击雷，就需要将其竖向和横向主龙骨与防雷均压环进行有效连接并形成统一整体，另外，还需要在幕墙顶部连接接闪器，在底部连接接地装置，只有这样才能保证高层建筑幕墙的防雷效果[4]。

3.3 接地装置的材料控制

在高层建筑中，通常将建筑自身的桩基钢筋、地梁钢筋等作为接地材料，但受钢筋结构材质因素的影响，尽管具有良好的导电性，但在防腐方面并不理想，所以，在对桩基钢筋和地梁钢筋进行选择时，应当尽可能选用具有较强抗腐蚀性的钢筋材料。第一，桩基钢筋和地梁钢筋在接地装置中承担着导电和接地的功能。然而，由于钢筋结构材料本身的特性，其在防腐方面并不理想。为了确保接地装置的长期可靠性和稳定性，应尽可能选择具有较强抗腐蚀性的钢筋材料。例如，不锈钢钢筋、耐蚀性较好的合金钢筋等，能够有效抵抗腐蚀、氧化和湿度等因素对钢筋的侵蚀，延长使用寿命。第二，接地装置的主要目的是提供低阻抗的接地路径，以有效排除电流，保护建筑物及其设备免受电击等风险。在某些情况下，如果土壤的电阻率较高，选择具有较强导电能力的接地材料将有助于减小接地电阻。在这种情况下，铜、铝和石墨等材料是常见的选择，因为它们具有良好的导电性能。第三，在选择桩基钢筋和地梁钢筋时，还需要综合考虑材料的成本和可行性。有时，抗腐蚀性能较好的钢筋材料可能相对昂贵，而铜、铝等导电性能强的材料成本也较高。因此，需要在可行性和经济性之间进行权衡，选择满足工程需求的合适材料。第四，考虑相关规范和标准。在进行接地装置设计和材料选择时，应参考相关的规范和标准。不同地区和国家可能有不同的要求和规定，对接地装置的材料和性能有所规范。确保所选材料符合当地规范和标准的要求，有助于确保接地装置的可靠性和合规性。

3.4 技术控制

（1）在铺设电缆过程中，应尽可能从上方引出，从而有效减少电缆与地面、支架等发生摩擦；同时，注重绞拧和防护层的保护工作，要严格按照有关标准和要求落实，最大限度的减少电缆发生损伤、损坏等问题。另外，还需要使用具有阻燃功能的外壳，以实现对电缆的保护，且应严格按照有关要求做好防爆、防火等工作。（2）在具体的施工阶段，在对电缆进行接地保护时需要预先将其与地线相连接起来，并保证在符合各项标准和规范的基础上进行焊接；待电缆铺设完成后还需要做好底部的防潮措施，最大限度的保证电缆内部无杂物出现，以免出现用电被阻问题的出现。另外，还要保证电缆各终端接头处理完全达到有关工艺标准和要求。（3）严格以四芯电缆进行三相四线的制作，从而有效避免在进行三相系统建设期间出现不平衡的情况，从而保证电缆得以正常、稳定运行。此外，在实际施工阶段还需要加强散热处理，并充分利用金属保护套进行改装，有效规避感应电压和感应电流的出现，以免发生电能损失。

3.5 加强防雷设备的安装

由于高层建筑整体高度比较高，所以极易受到天气因素的干扰，所以，在具体的电气施工过程中应当注重防雷设备的安装，切实保证防雷接地的实现，全面保证建筑及电气设备的整体安全。现在高层建筑大多都是钢筋混凝土结构，所以，在接地连接时通常可以通过螺栓、焊接等方式进行。在具体的施工过程中应当注重建筑内部桩基、地梁、承台各部位钢筋的有效连接，使之形成良好的电气通路，从而保证建筑的整体安全。值得注意的是，对于建筑的基础钢筋，需要运用科学的焊接与绑扎方式进行有效连接，使其与引下线中的金属结合形成连接，并最终构成防雷接地系统，真正起到防雷保护作用，使建筑及内部电气设备各项功能得以正常运行和作用[5]。

4 结语

综上所述，随着社会经济的快速发展，高层建筑无论是规模还是数量都在不断扩大，现代电气设备的应用也越来越广泛，随之高层建筑的雷击风险也越来越大。所以，有必要进一步加强对高层建筑电气施工中防雷措施的研究与探讨，尽可能应用现代先进的防雷技术提高防雷效果，切实保证高层建筑及其内部电气设备的安全与稳定运行，全面保障人们的生命财产安全，促进高层建筑的持续、健康与稳定发展。