防雷技術在高層建筑電氣設計中的應用

祁勇

南京市建筑設計研究院有限責任公司 江蘇 南京 210000

一、雷擊危害與高層建筑防雷要求概述

（一）雷擊產生的危害

在諸多自然現象中，雷電是常見的自然現象，其具有較大威力，且產生的危害較大。雷電能基于諸多形式對高層建筑產生破壞作用，當前雷電對高層建筑產生的危害形式主要有直擊、側擊雷、閃電電涌侵入和雷擊電磁脈沖等。直擊雷電主要是帶電云層中的雷電，會在高層建筑頂端產生瞬間放電情況。側擊雷電主要是從側面對高層建筑產生影響，其中側擊雷電在較短時間內會產生相對強大的電流。如果未采取針對性防雷管控措施，將會對高層建筑產生較大損壞，導致高層建筑項目出現發熱現狀，出現火災問題。其次，閃電電涌侵入中，雷電對高層建筑項目天線、電力線路等產生侵襲，大量電流導入到建筑中。電流經過區域會產生不同程度損壞情況，會誘發諸多觸電事故。此外，雷擊電磁脈沖會對周邊磁場產生諸多影響，導致高層建筑物內部電力線路和電子設備出現損壞。雷擊直接擊中帶有避雷裝置的建筑項目，接地網地電位瞬時會快速提升，雷電產生的較大破壞作用會導致各類接地裝置受到不同程度破壞。

（二）高層建筑關于防雷設施的要求

現階段是城市化發展快速階段，各區域高層建筑項目數量逐步增多。高層建筑應用功能在不斷優化，諸多建筑是辦公、住宅、商業一體化建筑。高層建筑項目中設定了諸多完善的配套設施，實際居住人員相對密集，所以做好防雷設計至關重要。在高層建筑電氣設計中規范化運用防雷技術，要注重結合實際要求展開施工活動。在高層建筑電氣設計環節中要注重突出防雷技術應用作用，全面提升高層建筑整體安全性。目前在設計中要規范化選取相應的防雷裝置，能為項目施穩定開展奠定基礎。其次，諸多高層建筑選取的是鋼筋混凝土材料，在防雷技術運用中，要注重對高層建筑混凝土材料運用合理優化。還要注重規范化選取一級負荷供電模式，能有效優化建筑項目整體防雷成效，對各類安全事故問題有效控制。

二、防雷技術在高層建筑電氣設計中的應用探析

防雷設計屬于相對復雜的問題，相關設計人員要注重從雷擊入侵角度分析。結合實際現狀，對可能產生雷擊的影響要素集中分析，降低雷擊危害。高層建筑在建筑電氣防雷設計中更要注重擬定針對性保護措施，主要包含接閃、分流、均壓、接地、屏蔽、規范化布線等。

（一）防雷設計前的準備操作

當前在高層建筑電氣設計中要注重對建筑項目所處的地理位置、地質結構、外部環境、氣象條件等有效分析，全面掌握高層建筑項目實際面積、相應層數、實際高度與基本用途。對建筑項目各項影響要素合理分析，判定建筑項目不同周期內受到雷擊的次數。對建筑項目防雷設計規范化要求合理分析，做好防雷類別劃分。對實際防雷現狀對建筑項目進行等級劃分，判定項目是否處于公共區域，比如學校、超市、商場、醫院等。判定建筑項目內部是否含有信息系統，全面依照建筑項目防雷設計規范進行設計。當建筑項目沒有設定防直擊雷裝置，或是建筑不處于被保護范圍內，要注重依照第三類防雷建筑實施防雷保護。

（二）高層建筑外部防雷設計分析

（1）接閃器

接閃器主要是布設在防雷裝置應用頂端位置，在高層建筑最突出的位置中運用，對自然雷電實施有效牽引，這樣能有效承接直擊雷電。接閃器主要是由金屬屋面、接閃桿、接閃網等部分組成，為了消除自然雷電產生的侵害，要注重對接閃桿實際高度規范化控制。實際高度不能太高，太高將會增大建筑物被雷擊中概率。當前要注重對接閃桿雷擊高度、概率合理控制，選用接閃帶、接閃網做好直擊雷防護。如果在設計中單方面運用接閃桿，要注重選取短針、多針，降低雷擊發生概率。部分建筑物屋頂或幕墻為銅、鋁等金屬材料，當金屬材料的厚度達到規范規定的相應厚度，且滿足規范的其他相應要求時，也可利用金屬材料作為屋面接閃帶、接閃網。相關部門在接閃網鋪設中，要注重做好高層建筑外部環境容易被擊中部位的鋪設。在管控中要注重分析高層建筑屋面整體結構復雜性特征，針對各類金屬器件運用補充相應的接閃桿實施有效防護。

（2）接地裝置

接地體與接地線配合應用能組成接地裝置，接地裝置能將諸多雷電電流有效分散，保障電流能分散傳遞到地下環境中。近年來隨著城市化建設進程加快，諸多區域高層建筑建設范圍在不斷擴大，高層建筑是框架架構。實際占地面積較大，埋深充足，所以基于基礎整合應用作為接地體安全性與經濟性較高。其操作中主要是將樁基礎、板型基礎、條形基礎、承臺梁鋼筋實施有效焊接。在焊接施工操作中主要是建立網狀、環形結構，保障接地布置、設備、電阻值等均能滿足規定標準要求。在操作中，將高層建筑基礎鋼筋網作為自然接地體，要注重對鋼筋實際應用與安全距離合理控制，全面提升接地裝置應用安全性。

（3）防側擊雷

高層建筑物實際高度較高，當建筑物高度超出45米，要注重對外部墻體實施有針對性的防雷保護管控。建筑項目實際高度超出60m，要利用在建筑中安裝的接閃器，對表面物體、邊緣、墻角等展開防護對接。在實際操作中，要注重保障結構外圈梁通過主筋焊接，形成相對閉合狀態的環形結構。這樣能與外墻體金屬框架、門窗、空調外機等金屬材質有效對接。有助于建立立體化的網狀結構，之后通過高層建筑外墻表面網狀防雷裝置，將自然雷電中大量電流有效轉移到地下環境中，這樣能有效控制高層建筑項目側面雷擊的危害。

（三）高層建筑內部防雷設計

在等電位聯結過程中，主要是應用導線將防雷空間中電信裝置、電氣導體、外來導體等運用導線實施有效聯接，這樣能對電位差有效控制，促使電位處于平衡狀態。目前多數高層建筑主要是采用TN-C-S系統，選用等電位聯結中，要在建筑內部預先埋設防雷導體，要注重與接地主干線有效對接，便于提升防雷成效。其次，還要注意做好過電壓控制，其中感應雷電流，能通過高層建筑內部電力線路以及各類金屬材質管道通過，使建筑出現短暫的超額定電壓情況。其中超出了設備實際耐壓數值，將會導致設備被擊穿，設備出現損壞情況。為了防止被雷電擊穿，要注重在線路進線位置設定浪涌保護器以及避雷器，防止高壓侵入到設備內部環境，致使設備運行受到不同程度損壞。

在現階段高層建筑電氣設計中要注重做好內部防雷管控，注重合理屏蔽。在高層建筑項目中要注重拓寬各類微電子設備儀器應用空間，針對各類區域要注重規范化屏蔽，集中控制外部影響要素對各類儀器應用產生的損壞。為了優化屏蔽成效，要注重合理選取屏蔽材料。對電子設備儀器、電源線、接地設施合理選用，這樣能保障屏蔽成效全面提升。在建筑電氣設計中，盡量將電氣線路核心部分裝置合理安裝在建筑內部中心地段，有助于對電磁干擾問題集中優化。要想全面提升電磁干擾屏蔽成效，還要在接線設計中將高層建筑中各樓層接地線與穿線金屬管有效連接。

在電涌保護器應用設計中，要注重對電涌保護器實際安裝位置、具體型號、數量、技術參數等有效判定，分析其是否滿足規定要求。要對防雷設計規范要求合理分析，在建筑物以下位置設定安裝電涌保護器：總電源進線位置、室外管道引入的配線設備、屋面結構用電設備等。在高層建筑內部計算機信息系統、消防控制中心、安全監控系統等弱電系統配電箱中也需安裝滿足電子信息系統要求的電涌保護器。

（四）綜合防雷系統運用

近年來現代建筑快速發展，建筑項目內部供電、電視、網絡通訊、消防等與電氣管線緊密聯系。在防雷設計中要注重對各項要素集中整合，為了能對建筑物雷擊情況有效控制，要注重規范化設計防雷系統。當前在綜合防雷系統建設中，要注重突出設備過電壓保護、防雷接地系統、雷電預警系統應用作用。建筑項目中要設定高效化的防雷、接地系統，提升疏通、疏散雷電的能力，確保接地電阻能滿足不大于1歐姆，實現電流快速傾泄。此外，建筑內部要注重實現等電位聯結，對雷電反擊有效控制，提升個人人身安全。還要注重對雷電產生的過電壓有效控制，促使設備安全穩定運行。

三、防雷技術在高層建筑電氣設計中應用的注意事項

接閃帶作為高層建筑項目外部容易被雷電擊中的部位，設置位置要合理規范。正常情況下要優先選取截面積不低于50mm2的鍍鋅圓鋼。在接地材料選用中要注重突出防腐蝕性以及防雷作用，有部分材料防腐蝕性較低，在土壤環境中被腐蝕氧化。在主要接地材料選區中，要注重選用諸多防雷作用突出、不容易腐蝕的應用材料。比如鋁、銅、石墨等諸多非金屬材料選用，均能作為接地體對原有的鋼材應用進行替換。

結束語

綜合上述，在高層建筑項目設計中，要注重做好雷電防控設計與施工。要合理采用防雷應用技術，有助于降低建筑被雷擊中概率，有助于控制各類安全事故發生概率，提升高層建筑整體安全性，為廣大群眾積極營造舒適安全的發展環境。