高層建筑物防雷設計探討

尹作鵬

[摘 要]本文結合工程實例，對現階段的高層建筑防雷技術進行分析，對實例高層建筑防雷設計過程中的技術要點進行總結和分析，為高層建筑物防雷設計提供參考。

[關鍵詞]高層建筑 防雷設計 方案措施

中圖分類號：T2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0149-01

當建筑物遭受雷擊時，雷電流沿著電氣線路和管道進入建筑物內部，威脅著建筑內部設備的安全，一旦建筑物遭到雷擊，損失將十分嚴重。由此可見，為高層建筑設置防雷系統十分必要。

1.工程概況

漢海國際大樓位于漢川市中心城區， 商業中心地帶，地上部分分A棟與B棟，兩棟樓相互連接，主樓是三十二層的單體建筑，地下設置了兩層地下室，A樓與B樓的地下室相連通，預留了車輛通行的連通口。A樓為高層商務辦公樓，主要功能為商務辦公、配套商業服務等，B棟為商居樓，地下室為汽車車庫。A棟總建筑面積為43768.37m2，其中地上建筑面積為38527.48m2，地下室建筑面積為5240.89m2，變配電房設在地下室二層，豎向配電使用1000A插接式母線槽，大樓每層都設置了1個插接箱和配電箱。弱電機房設置在地下一層，消防值班室和安防值班室均設置在一層，計算機機房設置在十二層。

2.現階段常用的防雷技術

（1） 內部防雷設施

高層建筑內部的防雷設置主要用來減小和防止雷電電流的損害，防止雷電引起的反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷電災害。高層建筑內部的防雷設置主要由等電位連接系統、屏蔽系統、共用接地系統、合理布線系統和浪涌保護器構成。

（2） 外部防雷設施

高層建筑的外部防雷設施主要為防直擊雷裝置，由閃接器、引下線、接地裝置構成。閃接器主要由避雷針、避雷線和避雷網構成，在設置建筑外部防雷設施時，主要從防雷效果、經濟、外觀等多方面進行考慮，達到防雷效果。

（3） 接地系統

接地系統是連接至接地裝置的金屬裝置，相關建筑物防雷設計規范中均規定，建筑物使用共用接地系統。

（4） 屏蔽措施

在建筑物需要被保護的空間內，采用屏蔽電纜時，在屏蔽層兩端，防雷區交界處，做等點位連接，屏蔽措施是減小電磁干擾的基本措施之一。

（5） 合理布線

在現代化建筑物中，用于照明、動力、電話、計算機等設備的管線十分重要。在進行防雷設計時，考慮到防雷設置與管線的關系，在管線較長或者橋架較長的路線上，在兩端進行接地。同時，還要防止電源線和屋頂燈等線路的引入方法，防止被雷電波侵入。

3.高層建筑物中的具體防雷措施

雷電的破壞方式有兩種，一種為雷電直接擊打在建筑物上，產生熱效應作用和點動力作用；第二種為雷電流產生靜電感應作用、電磁感應作用和雷電波侵入作用。針對第一種情況的防雷措施稱之為建筑物外部防雷，針對第二種情況的防雷措施稱之為建筑物內部防雷，接下來針對兩種防雷方式展開討論我們是怎么做的。

（1） 高層建筑外部防雷措施

建筑物的外部防雷設施主要是為了保護高層建筑物不直接遭受雷擊，外部防雷設施主要由接閃器、引下線和接地裝置構成。本工程按照一級防雷建筑物的標準進行防雷設計，接閃器使用帶式接閃器，避雷針使用φ12鍍鋅圓鋼，在屋頂構成小于等于10m×10m的網格，避雷針網格與建筑物屋頂的金屬構件作電氣連接。利用建筑物自身的鋼筋混凝土柱子內部的兩根φ16以上主筋，通長焊接作為引下線，間距小于10m。上部與避雷帶相互連接，下部與基礎接地網相互連接。

鑒于雷電還有繞擊的可能性，高層建筑在做好屋頂防雷擊措施的同時，還應當做好建筑物立面的防側雷擊措施。高層建筑的玻璃幕墻對防雷裝置產生屏蔽效果，影響了防雷效果，雷電可以直接破壞玻璃幕墻。根據國家相關規定，幕墻的金屬框架應當與建筑物主體的防雷措施進行連接，并保持導電通暢。因此，在本工程外墻每隔兩層設置均壓環，并將其與引下線進行連接，當建筑立面遭受雷擊時，巨大的雷電能量將沿著引下線，迅速的泄放至大地，使得玻璃幕墻免遭破壞。同時，在建筑物外墻面上的所有金屬部件，如照明燈、夜景燈的金屬外殼，也都與防雷系統連接在一起，這樣一來，一個具備多層屏蔽的籠形防雷體系便建立在了本工程上。此防雷體系不僅能夠有效防止直接雷擊損壞樓內設備，還能夠防止外來的電磁干擾，防雷效果優秀。

（2） 高層建筑內部防雷措施

建筑物內部的防雷措施包括防雷電感應以及防雷電波入侵。建筑物內部的防雷設施主要由共用接地裝置、等電位連結、屏蔽和電涌保護器構成，減小或消除雷電流在空間內產生的電磁效應。

在共用接地裝置上，本工程采用的是共同接地方式，將防雷接地、變壓器中性點接地、電氣設備的保護接地、消防控制室、計算機機房等的接地共用統一的接地體。依照相關規定，接地電阻應不大于0.5Ω，若實測不滿足要求，應當利用外設點增設人工地極。

等電位聯結的目的是減小甚至消除內部防雷設施各個部件上產生的電位差，防止建筑物內部產生接觸電壓、反擊和跨步電壓等危害。在消防控制室和計算機機房設置電位聯結板，聯結板在兩處位置設立獨立的接地引下線，引下線一般采用銅芯導線35mm2 PC32，并將其與總等電位接地裝置和接地網進行連接。

將建筑物內部的自來水水管、高壓電纜線管、弱電進線管等金屬管道和高壓進線電纜鎧裝金屬帶、弱電進線的屏蔽層都與總等電位連接，包括樓梯的金屬欄桿，也要進行總等電位連接。衛生間、洗浴間內部則采用局部等電位聯結，從樓地板的鋼筋網絡中，抽出一根φ10鋼筋到局部電位箱LEB，將衛生間內部所有的金屬管道、金屬部件都與等電位端子板進行可靠連接。在地下車庫外墻距離頂板梁0.3m的位置，設置一圈40×4mm的熱鍍鋅扁鋼，作為局部等電位聯結干線。所有進出建筑物的金屬線管、金屬部件都應當與聯結干線進行有效聯結。

在計算機機房中，終端電腦、路由器的每一個網絡通信端口，都安裝了計算機網絡通信電涌保護器，為計算機、路由器提供防雷保護。在計算機機房內，所有電涌保護器的接地端，都使用截面積為2.5mm2的多股絕緣導線，并將其連接到機房局部等電位接地端子板上。

利用以上措施，使整個建筑內部的鋼筋、幕墻龍骨、金屬管道、通信線路等電氣貫通，使得建筑物成為一個“法拉第籠”，能夠有效防止接觸電壓、反擊和跨步電壓等危害，又具備一定的屏蔽效果。

結束語

綜上所述，高層建筑的防雷設計是一項復雜的系統工程，對建筑物內部設施的安全使用以及人員安全有著關鍵的保護作用。本工程按照以上方法進行施工，運行以來，從未發生雷擊事故。所以只要采取的防雷措施得當，在高程建筑物內部和外部形成一套完善的防雷體系，就可以有效避免雷擊事故的發生，確保財產和人身安全。

參考文獻：

[1] 陳仁梅，龔蘇閩，李良忠，黃聲錦. 第二類防雷高層建筑物防側擊設計新規范的探討[J]. 福建建筑，2012，08：117-118.

[2] 林念萍，張賽忠，楊春. 建筑物防雷設計審核中兩個值得探討的問題[J]. 中國科技信息，2009，15：202-203.

[3] 黃建忠. GB 50057—2010《建筑物防雷設計規范》的解讀和探討[J]. 電世界，2012，08：18-21.