高层智能建筑雷电防护设计分析

廉洪伟

摘要：本文简单介绍雷电对高层智能建筑危害，重点从外部与内部防雷两方面分析探讨高层智能建筑物雷电防护设计工作，以确保建筑物安全性，降低雷击风险，确保群众生命财产安全。

关键词：高层智能建筑；雷电防护；设计；分析

引言

牡丹江市位于黑龙江省东南部，境内地形以山地，丘陵为主，平均海拔230m，东南濒临日本海，受海陆巨大热力差异的影响，形成海洋（半湿润型）中温带季风气候特征，雷暴天气多发，年平均雷暴日数为27.5d,每年都会因雷暴天气而造成不同程度影响。尤其是近些年来，牡丹江市经济快速发展，城镇化进程加快，高层智能建筑物逐渐攀升，高新技术装备及微电子器件等大批量应用在高层智能建筑物中，雷电危害及损失也会愈来愈重。因此，做好高层智能建筑物雷电防护工作特别关键，本文重点分析探讨高层智能建筑物雷电防护设计要点，提高建筑物防雷工程安全性。

1雷电对高层智能建筑危害

雷电放电时会产生巨大电流，该过程会伴随有静电感应和电磁感应，高层智能建筑物被雷电击中，雷电中会有强大电流释放，发生高温及高热现象，严重时是引发火灾事故，严重威胁着建筑内电子电器设备及人们生命财产安全。

2高层智能建筑物雷电防护设计

高层智能建筑雷电防护工程设计前，应该对建筑物所处地理区域位置、气候环境、土壤特性及雷电活动等情况展开调研。此外，应积极落实好现场电磁环境评估，确定各个信息系统均应采取科学雷电防护设计，应从外部防雷和内部防雷相结合获得取为理想高层智能雷电防护工程设计方案。

2.1高层智能建筑外部雷电防护设计

2.1.1接闪器

对于高层智能建筑物，接闪器是直击雷防护特别重要部分，接闪器由避雷针、避雷带、避雷网等任一或组合而成，通常位于防雷装置顶部，能主动引雷，拦截雷电流。接闪器布设应严格依据《建筑物防雷设计规范》要求相应设计，依据类别不同建筑物，对屋顶防雷网格尺寸实际要求也有所差异：1类防雷建筑物要求不能超过5m×5m或6m×4m；2类防雷建筑物不可以超过10m×10m或12m×8m；3类防雷建筑物不能超过20m×20m或24m×16m。再者，有些高层智能建筑的金属屋面能够直接作为接闪器,但应该符合相关要求：第一，对于金属板之间采取搭接时，搭接长度要求≥100mm；第二，金属板下方没有易燃物品时，其厚度要求不可少于0.5毫米。金属板下方存在易燃物时，其要求厚度大小有所区别差异，铜板不可以少于5毫米，铁板不可以少于4毫米，铝板不能少于7毫米。

2.1.2引下线

引下线布设是为了将高层智能建筑接地装置及避雷带进行连接，使雷电流形成通路。高层智能建筑会选择柱或墙内主筋作为引下线，并结合主体结构层层串联，同时还要做好与屋顶避雷线之间的焊接。为增强防雷性能，每条引下线上应存在不小于2根主筋，主筋的横截面积应在Φ16mm以上，这种设计方式可操作性、经济性和实用性水平较强，再加上橡胶混凝土引下线很难与空气中氧气发生反应，延长使用寿命。将建筑物防雷特点和防雷类型结合，适当缩小引下线间距，提升分流效果，避免反击电压出现。依据《建筑物防雷设计规范》中要求，根据不同建筑物防雷级别引下线间距也有一定差异，1类、2类和3类防雷建筑物引下线间距均不超过12m、18m、25m，引下线间电气通路长度就是2个引下线间距。在相关标准规范中指出，引下线之间可不采取单独安装环形导体，为尽可能使得室内反击电压降到最低，应连接各楼层等电位连接母线。如果选择柱内钢筋作为引下线，在对接地电阻测量时，只需要从预埋连接板处接线就行，无需单独进行。

2.1.3接地装置

高层智能建筑的接地体通常采取选择建筑物基础桩或梁柱等钢筋结构，能够及时疏散雷电流和延长使用寿命。把建筑物桩筋、地梁主筋一级柱内主筋焊接能够构成较完整接地系统，之后将地梁外圈中钢筋焊接为闭合电路回路，此类接地系统主要优势时：与地面接触面积大、接地电阻低，且混凝土能够保护钢筋，不易被侵蚀，具有稳定接地电阻。

2.2高层智能建筑内部雷电防护设计

2.2.1电磁屏蔽防护

法拉第笼式的避雷网能较好防止雷电电磁脉冲干扰对高层智能建筑物造成影响。依据法拉第笼主要原理，结合高层智能建筑自身钢筋混凝土结构，将地板、墙面、梁、顶部及柱内钢筋构成一个六面体网笼，有效防御空间电磁波形成辐射，同时还可维持高层智能建筑物内部分流和均压效果。应依据建筑内电子信息设备系统要求来判断高层智能建筑物内部屏蔽。应结合相关技术标准来设计屏蔽，确保雷电防护效果。

2.2.2等电位连接

雷电能通过地电位反击电压方式入侵至高层智能建筑中，威胁建筑物内电子电气及相关人员安全，而采取等电位连接能很好消除雷电反击。在等电位连接设计过程中，应将高层智能建筑内部各类金属装置、结构钢筋及金属管线连接，使其形成良好导电体。在雷电流泄放过程中，各点电位均会一起上升，确保各点之间等电位。高层智能建筑钢筋混凝土结构具备实现等电位良好条件。在对高层智能建筑等电位连接过程中，需要分别把高层智能建筑基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架及防雷引下线等可靠焊接及绑扎。

2.2.3浪涌保护器

浪涌保护器主要为高层智能建筑内部电子设备及智能系统给予安全防护措施。当电气回路或通信线路中因外界干扰突然形成尖峰电流或电压时，浪涌保护器可在极短时间内导通分流，避免浪涌对回路中其他设备损害。由于雷电袭击能量往往特别强烈，所以浪涌保护器在设计时应分级开展。第1级通常针对直击雷防护，第2级对前级残留电压吸收，依次类推，逐级操作促使雷电流不断消减。凭借对浪涌保护器分级布设，可较好获得最可靠雷电防护效果。

3.结论

高层智能建筑物一旦遭受雷击，若雷电防护措施不给力，势必会导致电子信息设备受到损坏，还会威胁到建筑内人员安全。因此，在高层智能建筑雷电防护过程中，应全面考虑，采取外部雷电防护及内部雷电防护相结合的综合防雷措施，确保高层智能建筑安全可靠性，最大限度降低雷击危害。

参考文献：

[1]郭福雁.智能建筑的雷击影响分析与防雷系统工程关键问题的研究.天津大学，2006.

[2]樊裕伟.高层建筑防雷设计及施工[J].江苏建筑，2011，28（1）．

作者简介:廉洪伟(1982-)，男，汉，黑龙江省牡丹江市人，本科，助理工程师，从事防雷工作。