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摘要：随着高层建筑及智能化的发展,各种电气设备不断增多,一旦电子设备和网络系统受到雷击,后果将会十分严重,这些都对建筑防雷保护带来新的挑战.因此,设计好安全可靠的防雷接地系统并确保其施工质量,是保证高层建筑安全使用的关键阶段.因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要.

关键词：高层建筑；防雷设计

一、引言

随着城市化的不断推进,城市人口越来越多,面对日益紧张的城市土地资源,高层建筑越来越多.随着人们生活条件的不断的改善,越来越多的电气设备安装在高层建筑之中,极大的方便了人们的日常生活.这些电气设备,如照明灯具、电源插座、、消防控制系统装置、各种工业与民用的动力装置、控制设备、智能系统、娱乐电气设施等,其使用难免会给高层建筑带来一定的安全隐患.由于这些设备的耐过电压能力较低、雷电高电压和雷电产生的电磁脉冲引起的热效应和电磁效应都会给设施造成损坏.因此,加强对高层建筑电气设计中防雷技术的应用,已经成为高层建筑中的一个重要问题.

二、雷电防护的基本原理

雷电及其它强干扰对通信系统的致损及由此引起的后果是严重的,雷电防护将成为必需.雷电由高能的低频成份与极具渗透性的高频成份组成.其主要通过两种形式,一种是通过金属管线或地线直接传导雷电致损设备；一种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备.绝大部分雷损由这种感应而引起.对于电子信息设备而言,危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量,通过以下三个通道所产生的瞬态浪涌.金属管线通道,如自来水管、电源线、天馈线、信号线、航空障碍灯引线等产生的浪涌；地线通道,地电位反击；空间通道,电磁小组的辐射能量.其中金属管线通道的浪涌和地线通道的地电位反击是电子信息系统致损的主要原因,它的最见的致损形式是在电力线上引起的雷损,所以需作为防扩的重点.由于雷电无孔不入地侵袭电子信息系统,雷电防护将是个系统工程.雷电防护的中心内容是泄放和均衡.

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随着改革开放,我国各地的基本建设飞跃发展的今天,各地区硅电阻率实测数据大批兴建各种用途和各种形式的高层建筑,这些高层建筑的防雷接地也就成了一个新的课题,因为雷电是一种宏伟的自然现象,雷电的活动强弱通常是由年平均雷暴日来表示,它的活动强度是因地区而异,所谓雷暴定义为：积雨云、云间或动地之间产生的放电现象.其表现为闪电兼雷声,有时闻雷声不见闪电,就地区活动规律而言雷电活动是自北向南逐渐加强,就一座高层建筑物来讲,屋角与檐角的雷击率为最高,而屋脊与屋檐的雷击率则与屋的坡度有关,坡度越大,屋脊的雷击率也就越大,而屋檐的雷击率则就越小.

三.高层建筑防雷设计前的准备工作

首先,要对建筑物所处的地理位置、地质结构、外部环境和气象条件等有所了解,掌握建筑物的建筑面积、层数、高度和用途.其次,综合考虑建筑物的各方面因素,预计建筑物的年雷击次数,按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-20102011版）中的规定,对建筑物的防雷类别进行确定,对于预计年雷击次数达不到三类防雷的建筑物来说,要从以下两种情况考虑：第一,建筑物是否是公共场所,如大型的商场、超市、电子商城、学校和医院等,如果出现以上项目要按照三类防雷建筑物设计.第二,考虑建筑物内部是否包括信息系统.《建筑物防雷设计规范》（GB50057-20102011版）中规定：在没有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下,当该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其他建筑物或物体的保护范围内时,宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施.在要考虑屏蔽的情况下,防直击雷接闪器宜采用避雷网.第三,认真查看电气的设计方案是否符合建筑物的防雷设计,如果防雷分类错误将使防雷图纸发生重大改动.

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四、高层建筑防雷设计要点

对高层建筑物的防雷设计来讲,每一个建筑物都有不同的设计方案,本文是针对某一高层建筑防雷设计的实际情况出发进行探讨的,不能千篇一律的将其赋予每一个建筑物,确保防雷设计方案能够做到合理有效,防止或者减少雷电事故的发生.

一般,高层建筑防雷设计主要分为建筑外部防雷和内部防雷两个方面.

1.外部防雷.针对防直击、侧击雷产生的热效应和电动力作用而进行的外部防雷设计,其主要的防雷装置为接闪器、引下线和接地装置三个方面.

（1）接闪器.接闪器主要有避雷针、避雷带和避雷网.避雷针通过将雷电引向自己,从而达到了对保护对象免遭直击的效果,宜采用短针多针保护.避雷针的局限性就在于其高度增加,雷击概率增越大.此时,可利用避雷带、避雷网来进行防雷设计.一般来说,在屋面或者易受雷击部位设置的避雷针或避雷带,网格尺寸不大于10mx10m（或是12x8m）.避雷带一般用的直径不小于6mm的圆钢,或是不小于24mm×4mm的扁钢,其可直接利用结构刚接焊接,或是暗设表面抹灰层内.此外超高层建筑屋接闪器应考虑屋顶存在的特殊设备在其保护范围.

（2）引下线.引下线连接了避雷设备和接地装置,从而形成了电流通路.它一般利用柱主筋或是剪力墙钢筋.实际设计工作中,其数量和布置对分流效果有着明显的影响,一般沿建筑物四周对称设置,其间距和数量应符合规范要求,规范规定第2类防雷建筑,引下线一般不少于2根,间距不超过18m.理论上,应尽可能减小线上的电流,所以可通过增加数量,适当减小间距来达到这一效果.然而,超高层建筑引下线很长,雷电感应强烈,需要按一定距离设置均压环,并做好连接.此外,引下线应符合基本的机

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高层建筑的防雷设计参考属性评定
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（3）接地装置.一般有接地体和接地线.按规范规定,建筑物高于45米,45米以上建筑让防雷装置与金属外墙相连,同时应将自然接地体作为接地装置.但是基础内钢筋作为接地装置有一定的条件,要求基础采用硅酸盐水泥,采用无防腐层或沥青防腐层的基础,同时其周围土壤的含水量至少达到4%.2.内部防雷.

建筑内部为了防止雷电流带来的感应作用及雷电波的侵入而设置的防雷措施一般有等电位联结、屏蔽等措施.

（1）等电位联结.利用导线或过电压保护器,将防雷装置、金属装置、外来导体、电气装置等连接.只有保证这一通路处于相同电位,建筑物内部才不会产生危险的接触电压.因此,实际的建筑物内都预埋了与防雷导体相连的等电位连接板,其实际的设置要求也严格参照规范进行设计.一般来说等电位联结分为总等电位联结、局部等电位联结及辅助等电位联结三种.总电位联结作用的范围是建筑物全体,局部等电位联结则是针对于部分范围将各可导电部分连通,两种都能降低危险电压的危害.

（2）屏蔽.屏蔽能有效达到防雷电电磁干扰的效果.屏蔽措施的有效性与以下几个方面相关：仪器金属外壳；防过电压；等电位联结；接地措施等.电气线路的主干线应远离引下线柱筋,应保证穿线钢管线槽与接地母线和等电位联结板连接完好.超高层建筑物内应通过各种措施和有效的设计形成一个总体的等电位,形成一个“法拉第笼”,这样才能更好的防止电磁作用对其用超高层建筑的影响.