高層建筑物防雷設計存在的問題及安全防護

王亦磊 解晗

摘要：隨著城市化進程步伐逐步加快，建筑物也不斷朝著高層化方向發展。與普通的低層建筑相比較而言，高層建筑遭受雷擊的概率更大，再加上建筑內部各類電子自動化儀器設備的廣泛應用和線路的錯綜分布，也在很大程度上增加了高層建筑物的雷擊風險，所以當前社會公眾對于防雷工程設計的要求越來越嚴格。本文主要根據自身防雷安全檢測經驗，總結概況了高層建筑物防雷設計存在的問題，并提出了安全防護措施，以供相關人士參考。

關鍵詞：高層建筑物；防雷設計；問題；安全防護

引言

隨著社會經濟的快速發展，我國城市化進程不斷加快，建筑用地的減少使得建筑物逐漸向高層化發展，高層建筑本身受雷擊的幾率就比普通的低層建筑更大。與此同時，現代網絡信息化技術的發展，越來越多的電子設備以及集成智能化電子信息設備開始廣發裝設于各類高層建筑物中，使得高層建筑物遭受雷擊的概率逐步攀升，所帶來的雷擊災害損失也呈加重趨勢，對社會的影響越來越顯著。基于此，本文重點對高層建筑物防雷設計進行分析，指出防雷設計中存在的問題，并提出了安全防護措施，以不斷提升高層建筑防雷工程質量，確保高層建筑物的安全性。

1.高層建筑物防雷工程等級劃分

在對高層建筑物防雷工程進行設計時，一般應該嚴格依據GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》進行，通過制定防雷等級，把建筑物的防雷等級劃分成3級，其中高于100米的建筑物為1級，高于50米的為2級，其他為3級。在防雷工程設計之前，應該對建筑物所在的地理區域位置、氣候環境、土壤特性以及雷電活動等相關信息情況進行認真調研。此外，應積極做好現場的電磁環境的評估，確定每個信息系統需要采取雷電防護措施，如此才能取得最為理想的高層建筑物防雷工程設計方案。

2.高層智能建筑防雷設計中存在的問題

2.1避雷針安裝不正確

在對高層建筑物進行防雷設計的時候，建筑物上的避雷針布設不正確也是經常出現的問題之一。一些建筑物上雖說布設了避雷針，但是并沒有結合建筑物的實際情況，只是對避雷針進行了簡單的安裝。對于避雷針來說屬于金屬制品，為了確保建筑物的安全，它需要將雷電中產生的強大電流迅速泄放進入大地中。因此在對建筑物進行防雷設計的初期需要將避雷針安裝的位置以及高度等進行綜合考慮。建筑物防雷引下線數量以及安裝位置不合理也會影響到高層建筑物的整體防雷效果。

2.2對電子信息系統的設備防雷設計考慮不夠周全

當前，在高層建筑物中開始廣泛應用各類電子設備，這些電子儀器設備大多數均屬于金屬材質，在防雷相關規范要求中明確表明，這類電子設備的電源以及線路等耐高壓性均較差，這些電子設備的機房通常會裝設于建筑底層，建筑物受源于空中的電磁脈沖的影響比較小，但是電源以及線路傳輸的雷擊并不會變弱，高層建筑物防雷設計人員在防雷工程設計中對于這一問題考慮還不夠周全。與此同時，在高層建筑中，消防水泵、電梯的裝設一般是在樓層頂部，電源的過電壓保護器一般作了相關設計，這些電源均配備了控制的連鎖裝置，控制信號主要源于底層的控制室，消防的控制所采取的設備也是由金屬構成，這些設備在設計過程中卻未作過電壓保護，致使電源的電壓太高，整個系統均無法科學控制。為了避免此類狀況的出現，設計人員一般應全方位掌握室內的電子設備狀況，對高層建筑進行科學的防雷設計。

2.3雷擊風險評估不夠合理

在進行防雷設計之前的雷擊風險評估的過程中，需要認真思量建筑物所處的地理區域環境，科學分析建筑物周邊環境，掌握區域氣候情況。在高層建筑物防雷設計的過程中，不但需要對建筑的性質、內部電子設備進行分析，同時應結合周邊環境對建筑物防雷擊的等級進行確定。但是有些防雷設計人員在對建筑物防雷設計中雷擊風險評估考慮不周全，設計也不夠合理。

3.高層建筑物安全防護措施

3.1外部安全防護措施

3.1.1接閃器

接閃器一般包括避雷針、避雷帶、避雷網等裝置，在高層建筑物防雷設計的過程中，應根據具體的要求挑選合適的接閃器。高層建筑防雷中通常會選擇屋頂的建筑裝飾當做接閃器使用，進而起到防雷和裝飾的作用。接閃器的耐流以及耐壓能力是重要的參數。應對高層建筑物屋脊、陰陽角以及屋檐等特別容易遭受雷擊的區域布設接閃器，以確保建筑物人員生命財產安全。

3.1.2引下線

引下線作為接閃器導體的中間部位，大致由并聯的電路通路構成。在對引下線進行設計的過程中，一般可挑選高層建筑物主體結構中的柱鋼筋或者是剪力墻中的鋼筋當作建筑物內的引下線，亦或是選擇建筑物中的金屬構件當作建筑物引下線。連接接閃器以及接地裝置的中間導體當屬接閃器，一般能夠起到分流以及分壓雷電流的作用。在裝設引下線的過程中，應認真查看引下線的數量、長度以及線徑等是與相關規定要求保持一致，最大限度發揮出引下線的作用。

3.1.3接地裝置

在安裝接地裝置的過程中應依據相關標準要求進行，防止出現跨步電壓或者是接觸電壓，還應仔細觀察接地裝置的尺寸以及形狀。在對高層建筑物的接地裝置進行設計時，可以挑選高層建筑物的柱子或者是樁基內的主鋼筋當作接地裝置，亦或是選擇底版基礎鋼筋網當作接地裝置，這便共同組成了接地裝置體。當前，在設計時一般采取共用接地系統，也就是將防雷接地、直流工作接地、電源工作接地以及安全保護接地共用一組接地裝置，接地裝置的接地電阻值往往應小于4Ω

3.2內部安全防護措施

3.2.1屏蔽

為了盡可能降低電磁感應對高層建筑物的危害性，通常可采取外部屏蔽、合理布線以及線路屏蔽等安全措施來抵御電磁感應。屏蔽一般針對電場以及磁場操作的，高層建筑物中通常安裝了大量的微電子設備，可通過對設備、線纜以及管道作屏蔽措施，來確保高層建筑內物內部的電子儀器設備的安全。

3.2.2等電位連接

等電位連接主要是為了保證高層建筑物內各個部位的電位相等，防止高層建筑物內部產生反擊電壓以及危害人身安全的接觸電壓，避免雷電電磁脈沖。一般可采取高層建筑物金屬部件加以連接，組成網格狀的低阻抗等電位連接網絡，同時和接地裝置共同構成接地系統。將高層建筑物的接閃裝置分別和梁、板、柱以及基礎內鋼筋實現可靠的焊接，將智能建筑物內各種設備金屬外殼以及金屬管線進行焊接，確保高層建筑內各個部件的等電位連接良好。3.2.3浪涌保護器（SPD）

一般情況下，當通訊線路或者電源線路上的雷電流亦或者電壓達到一定強度的時候，浪涌保護器（SPD）往往會將雷電中的雷電流向大地泄放，從而確保有關電子設備的安全可靠性。對于電壓開關型以及限壓型的SPD而言，應確保二者之間的線路長度為10m以上，假如在線路上有若干SPD存在，限壓型SPD之間的線路長度應大于5m。在 LPZ0A 或 LPZ0B 區以及 LPZl 區交界面，進線開關中布設SPD，作為一級防護；在LPZl與LPZ2 交界面，樓層配電箱處布設SPD，作為二級防護；LPZ2 與后續防雷區交界面布設SPD，作為三級防護。對于布設于不同位置的SPD應協調配合，可以依據不同浪涌保護區的能量耐受能力進行承載值的分配，確保設備的安全性。

參考文獻

[1]周建敏.高層智能小區的防雷設計存在的問題[J].電子制作，2016（Z1）：102 + 100.

[2]陳家濤.對建筑物防雷設計存在問題的探討[J].黑龍江科技，2016（06）.

作者簡介：王亦磊（1981-），男，漢族，浙江紹興人，本科學歷，助理工程師，從事氣象防雷工作。

（作者單位：杭州防雷安全檢測有限公司）