淺談智能建筑防雷擊工程技術

曾遠峰

當人類社會進入電子信息時代后，隨之產生的智能建筑中安裝了通信、計算機等大量的電子設備并形成智能系統，稱之為智能建筑。智能建筑主要包括通訊網絡系統、信息網絡系統、建筑設備監控系統、安全防范系統、綜合布線系統、火災自動報警及消防聯動系統等。這些系統中采用了大量的計算機及微電子設備，通過遍布整個建筑物的探測器、控制器、網絡設備、機柜等為用戶提供服務。由于智能建筑中的計算機及微電子設備功率小、工作電壓低、絕緣程度不高，過電壓承受能力差，抗干擾、抗電涌的能力較弱等特點，一旦遭雷電干擾，不但會損壞系統中價格昂貴的設備，而且極有可能使整個系統的運行癱瘓，造成巨大的經濟損失。因此，熟悉雷電，掌握建筑智能設備及其系統對雷電侵襲的防護技術尤顯重要。

一、雷電作用的種類

雷電侵襲智能系統的形式主要有直接雷擊、側向雷擊、雷電感應、雷電波侵入，此外還有雷擊電磁脈沖等。

1、直接雷擊：雷電直接擊在建筑物上，雷電流經建筑物泄漏于大地時，產生電效應、熱效應和機械效應。

2、雷電感應：雷電放電時，在雷電流通過的周圍，將有強大的電磁場產生，使通過電流的導體或金屬構件及電力裝置上產生很高的感應電壓，有時可達到幾十萬伏，完全能夠對一般電氣設備的絕緣層造成破壞；在金屬構件交叉連接的回路中，由于接觸不良或存在空隙的接點，將產生火花。

3、雷電波侵入：雷電對架空線路或金屬管道的作用，雷電將沿著這些管線侵入建筑物內部，危及智能系統和設備的安全。

4、雷擊電磁脈沖(LEMP)：作為干擾源的直接雷擊和附近雷擊所引起的效應。絕大多數是通過連接導體的干擾，如雷電流或部分雷電流、被雷電擊中的電位升高以及磁輻射干擾。

二、雷擊災害的新特點

當高科技得到廣泛應用后，雷擊災害的特點與以往有極大的不同，出現新的特點。比如：(1)受災面積增大，從建筑、電力這兩個行業延伸到其它行業，特別是高科技應用較廣泛的領域。如郵電通訊、計算機、航天航空、智能系統等。(2)雷擊災害的空間范圍擴大了，從二維空間侵入變為三維空間侵入。由雷電直擊和過電壓波沿管線傳輸增加至空間閃電的脈沖電磁場，以三維空間的形式侵入到任何角落，無孔不入地產生災害。(3)雷擊危害程度大大增強，雷擊災害的直接和間接經濟損失大幅度增加。(4)雷擊災害的對象已集中在價格昂貴的采用電子器件或微電腦的設備上，毫無疑問，智能建筑將是雷擊侵害的主要對象。

因此，我們必須清醒地認識到防雷工程的重要性、迫切性、復雜性已相當程度地增加了，雷電的防御由單一防護轉變為系統防護，我們必須根據新的特點并站在新的高度來熟悉和研究當代防雷技術，提高人們對雷擊災害防御的綜合能力。

三、防御雷擊的原則

由于智能建筑的出現并被廣泛采用，以及雷擊災害的新特點，我們必須全方位地層層設防，既要泄流、攔截，也要均衡電位、屏蔽隔離、過電壓過電流保護等，達到綜合防御雷擊的目的。

四、防御雷擊的措施

智能建筑在一、二類建筑物中采用較多，防雷等級通常為一、二級，一級防雷的沖擊接地電阻應小于10歐姆，二級防雷的沖擊接地電阻不大于20歐姆，公用接地系統的接地電阻應小于或等于1歐姆。在工程中，將屋面避雷帶、避雷網、避雷針或混合組成的接閃器作為接閃裝置，利用建筑物的結構柱內鋼筋作為引下線，以建筑物基礎地梁鋼筋、承臺鋼筋或樁基主筋為接地裝置，并用接地線將它們良好焊接。與此同時將屋面金屬管道、金屬構件、金屬設備外殼等與接閃裝置進行連接，將建筑物外墻金屬構件或鋼架、建筑物外圈梁與引下線進行連接，從而形成閉合可靠的“法拉第籠”。建筑物內，將智能系統中的設備外殼、金屬配線架、敷線橋架、穿線金屬管道等與總等電位或局部等電位相逢在配電系統中的高壓柜、低壓柜安裝避雷器的同時在智能系統電源箱及信號線箱中安裝電涌保護器(SPD)。從而達到綜合防御雷擊的目的，確保智能建筑的安全。

(一)外部防御雷擊

外部防御雷擊的主要裝置包括接閃器、避雷引下線、接地裝置等，主要用于防御直接雷擊。

1、接閃器

(1)避雷針：一般采用鍍鋅圓鋼或焊接鋼管制作。工程中，將避雷針與避雷引下線相連接，或者與避雷帶相連接，或者與避雷網相連接。

(2)在易受雷擊的屋角、屋脊、女兒墻、屋面四周的檐口安裝直徑為12MU鍍鋅圓鋼作避雷帶。并在屋面采用40mmx4mm的鍍鋅扁鋼設置不大于10mx10m或15mx15m的網格，該網格與避雷帶相連。

(3)屋頂上的構筑物或其它凸出屋面的物體，如磚砌水箱、樓梯頂蓋、電梯機房頂蓋、屋頂造型等，沿其四周裝設避雷帶；在屋面接閃器，保護范圍以外的建筑物，如主樓裙房屋頂、連接單體樓的通道等均應安裝直徑為12mm的鍍鋅圓鋼避雷帶；主樓屋面上的金屬物件，如天線、冷卻塔、消防管道或其它供水管道、風機、不銹鋼水箱等都必須與屋面避雷帶連接，其連接線的截面不應小于屋面避雷帶的截面。

(4)當建筑物高度超過30m時，該大樓30m及其以上部分的陽臺金屬欄桿以及外墻上的金屬門窗、鋼架等金屬構件或其它金屬凸出物都必須與避雷引下線連接構成電氣通路，以達到防御側向雷擊的目的。

2、避雷引下線

避雷引下線通常利用建筑物結構柱內主筋，當該主筋直徑大于或等于16mm時，則取其中兩根鋼筋通長焊接作為一組避雷引下線；當該主筋直徑小于16-，時，則取其中四根鋼筋通長焊接作為一組避雷引下線。避雷引下線上部與避雷帶連接，下部與接地裝置連接。

3、接地裝置

目前建筑物大部分都是采用埋深大于60。?；A鋼筋作接地裝置，利用地圈梁的主筋兩根組成閉合環網，地梁圈兩根主筋與承臺底部鋼筋連接有樁基礎的，在引下線設置處應將樁基主筋與作接地線的地梁圈主筋連接。

(二)內部防御雷擊

內部防御雷擊主要包括防御雷電感應、雷電波侵入及雷擊電磁脈沖等。通常采取的措施是屏蔽隔離、等電位連接與接地、裝設電涌保護器等。

1、防御雷電感應的措施

(1)在智能系統中央控制室、計算機網絡中心、監控中心、消防控制室、

電話機房以及其它樓層設備用房等處設置局部等電位箱(LEB)，局部等電位箱內端子板以鍍鋅扁鋼或銅板或銅線與接地體或建筑物總等電位箱內端子板(MEB)相逢將