雷電的危害及建筑防雷工程設(shè)計(jì)分析

李清++李俊山

摘 要：雷電一般會(huì)在雷雨天氣發(fā)生，如果沒有將雷電的危害和防雷工作做好，就會(huì)影響著建筑防雷系統(tǒng)作用的正常發(fā)揮。如果建筑物受到了雷擊，那么建筑物中的人們就會(huì)出現(xiàn)安全性問題，針對(duì)雷電產(chǎn)生的危害，對(duì)建筑防雷工程進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，最大限度的保證建筑物不會(huì)出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：雷電的危害；建筑防雷工程

住宅建筑在使用的過程中，在雷雨天氣是極容易被雷電襲擊的，尤其是現(xiàn)代的住宅多為高層住宅，這樣就會(huì)更加的容易受到雷電的襲擊。現(xiàn)在有很多的學(xué)者對(duì)雷電的危害極其建筑防雷工程進(jìn)行具體的研究，不斷地完善防雷工程，減少雷電帶給人們的危害。本文就是對(duì)雷電的危害及建筑防雷工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，為相關(guān)的研究提供借鑒。

1 雷電的形成和危害

雷電就是指帶點(diǎn)的云層之間放電的一個(gè)過程，也就是說是帶有正電荷的云層和帶有負(fù)電荷的云層產(chǎn)生的一種放電現(xiàn)象，雷電在發(fā)生的時(shí)候，會(huì)給人們強(qiáng)烈的視覺沖擊，還會(huì)伴隨著極大的聲響和閃電，雷電在放電的位置上也會(huì)出現(xiàn)差異，如果高處的云層發(fā)生放電現(xiàn)象，那么就會(huì)對(duì)高空正在飛行的一些飛行器造成嚴(yán)重的危害，但是對(duì)低空的建筑物、動(dòng)植物和人類沒有較大的危害。但是如果是低空的云層出現(xiàn)了雷電，那么就會(huì)導(dǎo)致人們的生命和財(cái)產(chǎn)受到威脅，我們需要對(duì)雷電的形成和危害進(jìn)行充分的了解。

1.1 雷電的產(chǎn)生

地球自身就是一個(gè)導(dǎo)體，這一導(dǎo)體攜帶的是負(fù)電荷，負(fù)電荷會(huì)持續(xù)的保持穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)孛娴乃舭l(fā)成為水蒸氣的時(shí)候，水蒸氣就處于地球這個(gè)大的導(dǎo)體中，帶電的粒子會(huì)在電場中運(yùn)動(dòng)。水粒就會(huì)在地球自身重力的作用下，超出云粒下降的速度。雷云在產(chǎn)生之后，就會(huì)在云間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩片云層之間的距離逐漸的增加的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致上云層和下云層的距離加大，攜帶的電荷量就會(huì)迅速的增加，根據(jù)物理公式可以知道，當(dāng)云層的電壓開始升高的時(shí)候，就意味著放電現(xiàn)象的開始。這時(shí)云層中帶有正電荷的粒子就會(huì)與帶有負(fù)電荷的粒子的建筑物上的電壓就會(huì)不斷的升高，當(dāng)電壓升高到一定的程度的時(shí)候，就會(huì)擊穿它們之間的空氣，會(huì)形成云對(duì)大地上的建筑物放電的現(xiàn)象。

1.2 雷電的危害

1.2.1 雷電直接擊中物體產(chǎn)生的危害

在雷電直接擊中物體的時(shí)候，散發(fā)的熱量會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)聚集到某一個(gè)點(diǎn)上，這樣就會(huì)形成較高的溫度，甚至?xí)?dǎo)致金屬發(fā)生熔化。因此在雷電的沖擊下，就會(huì)導(dǎo)致云層間攜帶的帶電電荷導(dǎo)入到整個(gè)建筑物中，發(fā)生高溫使建筑物內(nèi)的線路發(fā)生熔斷，也就會(huì)使建筑物內(nèi)的日常活動(dòng)受到一定的限制，無法正常的進(jìn)行。雷電產(chǎn)生的電流不僅僅會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)危害建筑物和建筑內(nèi)的設(shè)備，也會(huì)攜帶沖擊波，使建筑物發(fā)生損壞。

1.2.2 雷電通過感應(yīng)擊中物體出現(xiàn)的危害

雷電通過感應(yīng)擊中物體產(chǎn)生的危害主要有兩種，一種是電磁感應(yīng)，另外一種是靜電感應(yīng)。雷電通過電磁對(duì)建筑物造成的損壞是由于發(fā)生的電磁感應(yīng)引起的，電磁感應(yīng)會(huì)導(dǎo)致樹木和建筑物發(fā)生極強(qiáng)的電流或者是電壓，樹木本體和建筑物就是形成一個(gè)完全的導(dǎo)體，對(duì)樹木和建筑物有著極大的危害，也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一系列的影響。雷電是通過雷電感應(yīng)對(duì)地面上的一切導(dǎo)電物體帶來危害的，能夠損壞電氣設(shè)備和信息系統(tǒng)，這種雷擊會(huì)造成大面積的危害，雷擊的面積比較大，嚴(yán)重的情況下也會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡。

2 住宅建筑防雷設(shè)計(jì)的必要性

現(xiàn)在我國有很多的雷擊事件引起的信息系統(tǒng)癱瘓、爆炸和火災(zāi)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)已經(jīng)不計(jì)其數(shù)，因此造成了大量的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，在建筑物內(nèi)，尤其是高層的建筑物里面的電子器件、電子信息系統(tǒng)和生活電器都會(huì)受到雷擊的影響，這樣就導(dǎo)致了雷擊危害的不斷發(fā)生。我國經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展，人們的生活水平在不斷的提高，現(xiàn)在的小區(qū)住宅都是高層建筑，就連新農(nóng)村建設(shè)住宅小區(qū)也是大片建設(shè)，隨著生活水平的提高，建筑內(nèi)部電子信息系統(tǒng)逐漸增多，遭受雷擊的可能性在不斷增加，因此對(duì)雷電防護(hù)的要求就越來越高。建筑物的防雷設(shè)計(jì)不合理將會(huì)為建筑物內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)備造成損壞，嚴(yán)重者還會(huì)造成人員傷亡。因此重視建筑物的雷害分析以及采取合理的防雷裝置是非常必要的。

3 建筑防雷設(shè)計(jì)措施

建筑物的防雷系統(tǒng)分外部防雷和內(nèi)部防雷兩部分。建筑物外部防雷裝置一般是由三大部分所組成，包括接地裝置、接閃器與引下線。建筑物外部防雷裝置主要是用來保護(hù)建筑物自身不受損害，減弱雷擊對(duì)建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生的各種影響。建筑物防雷系統(tǒng)中的接閃器一般采用接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)以及金屬屋面、金屬構(gòu)件等組成。接地裝置是接地體和接地線的總稱，其目的是將雷擊電流流散至大地，一般可以采用自然接地體作為接地裝置，也可以采用人工接地裝置，在實(shí)際設(shè)計(jì)施工中應(yīng)使用一些導(dǎo)電性高、耐腐蝕的新型材料。

為了限制雷電電磁脈沖的作用，保護(hù)建筑物內(nèi)各類電器設(shè)備的安全，免受雷電的危害，建筑物的內(nèi)部防雷一般采用屏蔽、等電位聯(lián)結(jié)、合理布線及過電壓保護(hù)等措施來防護(hù)感應(yīng)雷。根據(jù)雷電流的“集膚效應(yīng)”，室內(nèi)的電磁場在柱子即引下線附近達(dá)到最大，因此室內(nèi)電子設(shè)備與機(jī)房的電子設(shè)備系統(tǒng)等的位置應(yīng)選擇在建筑物的中部，使其與下引線保持所要求的距離。在實(shí)際施工中金屬材質(zhì)的構(gòu)架、門窗和管線等均焊接在一起，使其與地網(wǎng)保持良好的電氣連接以達(dá)到阻擋電磁波的侵入與防雷的效果。

在建筑物上采用接閃桿進(jìn)行建筑防雷，接閃桿能夠保護(hù)地面上的物體免遭雷電的直接沖擊，在地面上建筑物的防雷保護(hù)中常常被使用。接閃桿是由全金屬制成的，通常會(huì)安裝在建筑物的最高處。在雷電發(fā)生時(shí)，處在建筑物最高處（頂端）的接閃桿會(huì)將雷電放出的電流通過自己的金屬質(zhì)地這一導(dǎo)體，讓強(qiáng)大的電流流入建筑物地下的引下線中，最后泄入大地，以這種電荷傳導(dǎo)的方式讓被雷電直接擊中的建筑物不受到傷害。

一般情況下，接地的種類分為：①工作接地：在建筑的防雷系統(tǒng)當(dāng)中，正常情況下流過工作接地電極的電流是數(shù)值不大的不平衡電流，只有在防雷裝置的系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)，才會(huì)流通極強(qiáng)的短路電流，但是在這個(gè)傳導(dǎo)的過程中，持續(xù)的時(shí)間并不長。②保護(hù)接地：要想保護(hù)好使用工作設(shè)備的工作人員的人身安全，就要在設(shè)備上采取這種保護(hù)接地的方式。讓設(shè)備或者建筑物的外殼與地面相通。當(dāng)工作設(shè)備的絕緣外殼發(fā)生損壞時(shí)，就會(huì)使得絕緣外殼帶電，流過保護(hù)接地體的故障電流應(yīng)使相應(yīng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除已損壞的設(shè)備，或使外殼的電位在安全值以下，從而避免因電氣設(shè)備外殼帶電而造成的觸電事故。③防雷接地：在建筑物上，都要采取一定的措施能夠?qū)⒗纂妭鲗?dǎo)在建筑物上的電荷（電流）通過地下的下路導(dǎo)入大地之中，接閃桿就是采用的這種方法。

結(jié)束語

每年我國所遭受的雷擊次數(shù)較多，所造成雷擊災(zāi)害與次生災(zāi)害均很嚴(yán)重，因此在建筑物的設(shè)計(jì)中必須仔細(xì)考慮建筑的防雷等級(jí)及相應(yīng)的防雷措施，以免造成經(jīng)濟(jì)與生命財(cái)產(chǎn)安全的損失。建筑物防雷是一個(gè)全方位防護(hù)，綜合治理的系統(tǒng)工程，防雷設(shè)計(jì)應(yīng)立足于傳統(tǒng)的防雷措施積極創(chuàng)新，在安全的前提下大膽運(yùn)用新型防雷技術(shù)，充分考慮經(jīng)濟(jì)效益等多項(xiàng)因素。

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