浅谈高层建筑防雷设计

摘要：随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。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 防雷施工

引言

近年来,我国兴建了许多高层建筑,建筑物内越来越多地装备了各种信息化的电子、电气设备,由于这些设备耐过电压能力低,雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰或永久性损坏,这也是如今雷电灾害事故频繁发生、导致损失越来越大的一个原因。据统计,高层建筑比一般建筑遭雷击的概率要大得多,而一旦遭受雷灾,损失将非常严重,后果会不堪设想。

1 防雷设计应考虑的因素

高层建筑综合防雷设计要点,应将外部防雷设计和内部防雷设计进行整体统一的考虑,只有这样才能使建筑物防雷更加安全、可靠。

1.1 外部防雷设计

(1)接闪器的设计

外部防雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器,它位于建筑物的顶部,其作用是引雷或叫截获闪电,即把雷电流引下,然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地;其设计通常采用滚球法和网格法。在设计时,用一40×4镀锌扁钢在建筑物顶部,沿女儿墙、楼梯间、电梯机房屋顶四周暗敷,并焊接连通成环状作为避雷连接线,避雷短针 (用Φ12镀锌圆钢高600mm,间距3m)与避雷连接线焊接连通作防雷接闪器。

(2)引下线的设计

引下线,应上与接闪器连接,下与接地装置连接,中间与各层均压环均相互焊接连通,它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。在设计时要注意引下线尽可能短,并尽可能地利用建筑物内四个角的主筋作为引下线和垂直接地体;在30 m以上部位,每隔三层,沿建筑物四周敷设一道避雷带与各根引下线相焊接;当引下线很长时,应在建筑物的中间部位增加均压环,以减小引下线的电感电压降;高层建筑30m以上部分的金属栏杆、金属门窗、金属构件和较大的金属装饰件均应与防雷装置连接。具体施工时,将引下线和楼层的主梁连接,由圈梁与主梁的钢筋引出至预埋件,然后将预埋件焊一条与金属门窗相连接。

(3)接地装置的设计

接地装置位于地下一定深度之处,它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。每种建筑物的接地装置并不一样,钢筋混凝土结构的建筑物符合规定的,应利用基础内的钢筋作为接地装置。当达不到规范中规定的条件或基础包在防水卷材层内时,可做周圈式接地装置,但应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外边(不必离开建筑物3m以外);对木结构和砖混结构建筑物,必须做独立引下线并采用独立接地方式;当土壤电阻率大,使用接地极较多时,也可做周圈式接地装置,减少接地装置的冲击阻抗,有利于改善建筑物内的地电位分布,减小跨步电压;采用独立式接地方式时,以钻孔深埋接地极(约4～12m)的效果为最好,接地极可采用0.25m左右,2～3mm厚的铜板,埋设在该装置的地下,再用编织扁铜线将它与装置相应端子相联,且该装置室设在底层,否则也应尽量在较低层以减少联线长度,频率愈高,影响愈大;在楼群间进出,相互联接的线路,也需穿钢管或铠装或双金属屏蔽层,并两端接地,以杜绝高压自芯线引入。

1.2 内部防雷设计

(1)等电位联接

在做等电位连接时,每层外墙的金属栏杆、门窗等与均压环连通(每一构件不少于两处);玻璃幕墙的支架、钢龙骨等(每层、多点)与均压环连通成等电位,以防侧击雷;架空或埋地进出建筑物的所有金属管道、金属构件、电缆金属外皮及其保护钢管等,在进出建筑物处(通过与由基础接地主钢筋网焊接引出的200×200×6预埋钢板相连通)与防雷接地装置作等电位联结;各管道井及各电梯井所在处,均由基础接地主钢筋网焊接引出一40×4镀锌扁钢与金属管道及电梯导轨作等电位联结;把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或搭接在一起,同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起,使整个建筑物成为良好的等电位体。

(2)屏蔽设施

屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。可利用钢筋混凝土结构内的钢筋,即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋,使其构成一个六面体的网笼,即笼式避雷网;当钢筋密度不够时,可按各种设备的不同需要增加网格的密度,从而实现屏蔽。良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解,而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。此外,建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。

(3)合理布线

为了防止防雷装置接闪时电子设备等管线不受影响,应将这些电线穿于金属管内,以实现可靠的屏蔽;线路主干线的垂直部分设置在高层建筑物的中心部位,避免靠近用作引下线的柱筋;在管线较长或桥架等设施较长的路线上,需两端接地;应注意电源线、天线和屋顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路的引入做法;还应在需要的线路上加装避雷器、压敏电阻等浪涌保护器。

2 防雷施工应考虑的因素

2.1 接地装置安装

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