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【摘要】隨著城市化的不斷發(fā)展，城市人口逐漸增長、土地資源日益減少，高層建筑越來越多。由于高層建筑的樓層多、高度高，容易遭受雷擊，給人們的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。因此，進行科學合理的高層建筑電氣設(shè)計防雷研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。本文首先對雷電對高層建筑的危害及高層建筑的防雷要求進行簡要分析，然后重點探討了高層建筑電氣設(shè)計中的防雷設(shè)計，并簡要闡述了在進行防雷工作時的注意事項，以期促進我國高層建筑防雷技術(shù)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計；防雷設(shè)計

1引言

隨著城市的發(fā)展，高層建筑逐漸成為城市建筑的主體。為了滿足高層建筑日益增多的功能，需要在建筑中安裝各種電氣設(shè)備，如通信設(shè)備、消防設(shè)備等，每一種電氣設(shè)備都有其對應(yīng)的功能，對發(fā)揮建筑物整體功能有著非常重要的作用。如果電氣設(shè)備受到雷擊，其功能將會失效，影響到高層建筑的整體功能效果，因此在進行高層建筑電氣設(shè)計時，必須要對防雷技術(shù)進行研究，并應(yīng)用到實際中。

2雷擊的危害及高層建筑的防雷要求

2.1雷擊的危害

雷電作為一種威力巨大的自然現(xiàn)象，主要是通過以下四種方式對高層建筑進行破壞的：①直擊雷、側(cè)擊雷。直擊雷是帶電云層中的雷電直接在高層建筑頂部發(fā)生的快速放電現(xiàn)象，側(cè)擊雷則是雷電從側(cè)面打到高層建筑上，這種雷擊會在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生強大的電流，若是沒有采取有效的防雷措施，將會導致建筑物損壞、發(fā)熱甚至發(fā)生火災；②雷電波入侵。雷電可以通過建筑物的線路、天線等傳導出巨大的電流，對電流經(jīng)過的地方造成破壞，嚴重時還會發(fā)生觸電事故；③感應(yīng)過電壓。雷電發(fā)生時，建筑中露在外面的線纜和金屬管道會感應(yīng)到雷電壓，造成周圍電磁場劇烈變化，導致建筑內(nèi)的電子設(shè)備發(fā)生故障；④地電位反擊。雷電打在建筑物的避雷裝置上之后，使接地網(wǎng)在短時間內(nèi)承受到極高的壓力，會對電氣設(shè)備造成了一定的危害。

2.2高層建筑對防雷的要求

隨著城市化的發(fā)展，高層建筑越來越多，且其功能也變得復雜化，大部分都是集居住、商業(yè)及辦公于一體，其配套設(shè)施較多，而隨著人口增多，高層建筑物的人員密度也變得越來越高，而這些特點也表明，高層建筑物的安全性是至關(guān)重要。因此就必須在高層建筑電氣設(shè)計時做好防雷工作，保證在雷電天氣下，防雷設(shè)備能夠發(fā)揮作用，保護高層建筑不受傷害。另外，在設(shè)計階段應(yīng)盡可能選擇簡單又有效的防雷裝置，以便于施工單位施工。如今的高層建筑大部分都是鋼筋混凝土或是鋼結(jié)構(gòu)，將這些結(jié)構(gòu)作為防雷裝置的一部分來利用，既安全又經(jīng)濟。隨著高層建筑功能變得復雜化、人口增多，其用電需求量也越來越大，因此為了保證高層建筑物電力的充足和用電安全，要用到兩個電源路徑為高層建筑供電，并且每一路徑都采用一級供電，一些超高層建筑物則至少需要三個電源路徑。然而在實際供電工作中，很多的高層建筑并沒有采用一級負荷供電的方式，也沒有在建筑內(nèi)設(shè)置發(fā)電機組，這樣就為高層建筑埋下了一定的安全隱患。

3高層建筑電氣設(shè)計中的防雷技術(shù)

3.1建筑外部防雷設(shè)計分析

3.1.1接閃器

接閃器位于防雷裝置的頂部，利用其高出建筑物的突出部位把雷電引向自身，承接直擊雷的放電，由避雷針、避雷網(wǎng)及金屬屋面等部件任意組合或單獨作為接閃器。為了進一步避免高層建筑被直擊雷擊中，避雷針要足夠高，但當避雷針的高度太高又會增加雷擊的概率，因此為了平衡避雷針的高度和雷擊概率，可以增加避雷網(wǎng)或是避雷帶來防護直擊雷，如果只用避雷針，則應(yīng)該盡量短針多針來進行保護，以降低雷擊概率。鋪設(shè)避雷網(wǎng)時要將建筑外部易受雷擊的部位包含在內(nèi)。需要注意的是屋面結(jié)構(gòu)復雜的高層建筑，要將避雷帶形成閉合環(huán)路，突出的金屬器件要增設(shè)避雷針保護。

3.1.2引下線

引下線是連接避雷網(wǎng)與接地裝置的金屬導體，將雷電流引入地，以保護建筑物。雷電流的分流效果由引下線的數(shù)量和安裝位置所決定，引下線多、間隔小，雷電流就會分布均勻。因此，對引下線的條數(shù)、間隔距離、位置安排等都要進行合理安排。

3.1.3接地裝置

接地裝置由接地線和接地體組成，將建筑受到的雷電流分散到大地深處。常見的接地裝置方式是周圈式，其技術(shù)要點是要將接地網(wǎng)形成環(huán)形接地體，其接地電阻值、設(shè)備和布置等都要符合相關(guān)規(guī)范要求。當選擇采用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為自然接地體時，應(yīng)嚴格檢查其安全距離和鋼筋利用情況，圖1為接地裝置示意圖。

3.1.4防側(cè)擊雷

將高層建筑外墻的空調(diào)外機、金屬門窗、金屬構(gòu)架等金屬物連接起來形成均壓環(huán)，與引下線組成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過建筑的外表面網(wǎng)狀防雷裝置將雷電流引至地下，以達到防止建筑物受到側(cè)擊雷的傷害。同時，這種結(jié)構(gòu)形成的法拉第籠結(jié)構(gòu)，具有屏蔽作用，可以避免建筑內(nèi)部的設(shè)備感應(yīng)到過電壓，造成設(shè)備損壞。

3.2建筑內(nèi)部防雷設(shè)計分析

3.2.1等電位聯(lián)結(jié)

等電位聯(lián)結(jié)是將防雷空間內(nèi)的防雷物體、金屬物、外來導體、電氣和電信裝置用導線連接在一起，以減少或消除電位差，使電位處于平衡狀態(tài)，降低接觸電壓。現(xiàn)在住宅建筑電源中大多采用的是TN-C-S系統(tǒng)，當采用等電位聯(lián)結(jié)時，便可以將故障狀態(tài)下的接觸電壓降到最低。因此，在建筑高樓時，要在各層預先埋設(shè)和建筑內(nèi)的防雷導體相連接的等電位連接板，并將其與接地主干線連接。

3.2.2屏蔽措施

這里的屏蔽主要是保證微電子設(shè)備處于無干擾的工作環(huán)境中。由于高層建筑中心位置受雷電磁場的影響最小，將電氣線路的主干線鋪設(shè)在該位置，可以減小干擾范圍。電氣線路最好采用金屬管布線，這樣不僅能防雷電的反擊，耗能屏蔽各種電磁脈沖。另外還可以在建筑內(nèi)部加裝屏蔽網(wǎng)，將微電子設(shè)備的電源線和信號線的接口整理規(guī)整。

3.2.3防過電壓

感應(yīng)雷電流容易通過高層建筑中的線路及金屬管道等進入建筑內(nèi)部，造成設(shè)備產(chǎn)生的電壓短暫超出額定電壓，一旦超過設(shè)備的耐壓值，將會擊穿設(shè)備，導致設(shè)備損壞。因此為了防止這種情況發(fā)生，可以在線路進線的位置設(shè)置避雷器（如圖2所示）或是浪涌保護器（SPD），阻擋高壓進入設(shè)備內(nèi)部，損壞設(shè)備。

4高層建筑防雷注意事項

4.1不銹鋼管作為避雷帶的承受力

避雷帶是指在建筑物外易受雷擊的突出部位設(shè)置的帶形導電體，以承受雷電流，一般選用的是鍍鋅圓鋼。但有些工程需要美觀度，就以不銹鋼管來替代鍍鋅圓鋼，這就對使用的不銹鋼管有一定的要求，必須嚴格滿足《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求，保證管壁厚度不小于2.5mm，不銹鋼管的對接部位要跨接處理，保證不銹鋼管滿足避雷帶承受雷電流的要求。

4.2鋁合金幕墻與避雷網(wǎng)的連接

一般情況下，為了更好地實現(xiàn)屏蔽和均壓效果，會在高層建筑用避雷帶、引下線及接地裝置聯(lián)結(jié)成籠形避雷網(wǎng)。但如今的高層建筑外墻大多采用鋁合金幕墻來作裝飾，這些幕墻若是不與避雷網(wǎng)連接，就會遭受雷擊，因此就必須將幕墻與建筑的防雷裝置連接成一個防雷整體。

4.3接地體材料的防雷性和防腐性

普通鋼材的導電性能雖高，但其防腐性卻不佳，埋在土壤中容易被氧化腐蝕，因此接地體的材料要選擇那些經(jīng)過防腐蝕處理的鋼材。另外，鋁、銅、石墨等其他導電性能穩(wěn)定的非金屬材料也可以替代鋼材作為接地體。

5結(jié)束語

雷電對高層建筑的危害非常嚴重，因此對于高層建筑，要加強電氣設(shè)計中的防雷工作。在進行防雷設(shè)計時要綜合考慮高層建筑的外部和內(nèi)部，注重等電位連接、接地系統(tǒng)等方面的設(shè)計，根據(jù)實際情況采取不同的防雷措施，不斷提高設(shè)計的安全性和科學性，以消除雷電對高層建筑的影響。

參考文獻

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作者:羅瓊 單位:貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院