摘要：雷電會(huì)引起建筑物的損壞、人員傷亡，對(duì)電力、電訊等設(shè)備造成損壞。文章論述了高層建筑內(nèi)外部防雷接地的具體措施，提高了高層建筑防雷的可靠性，可供同行參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；防雷接地；雷電危害；防雷設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU895文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）06-0171-02

雷電會(huì)引起建筑物的損壞、人員傷亡，對(duì)電力、電訊等設(shè)備造成損壞。雷電的破壞作用歸納起來有兩種：一是直接擊在建筑物上產(chǎn)生熱效作用和電動(dòng)力作用；二是雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用和電磁感應(yīng)作用以及雷電波侵入作用。高層建筑更易遭受雷擊，加之高層建筑正在向智能化發(fā)展，大量電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一旦遭受雷擊，損失將很嚴(yán)重，所以防雷系統(tǒng)可靠與否是極為重要的。

一、建筑物的外部防雷

高層建筑的外部防雷主要是指防直擊雷和防側(cè)擊雷，其作用是保護(hù)建筑物本身不遭受雷擊，主要由接閃器、引下線和接地裝置組成。

（一）接閃器

接閃器是防直擊雷接受雷電流的金屬導(dǎo)體，其形式有避雷網(wǎng)（帶）、避雷針、金屬屋面等。避雷網(wǎng)（帶）應(yīng)沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女兒墻等易受雷擊部位敷設(shè)，并按建筑物的防雷等級(jí)在整個(gè)屋面組成。

根據(jù)雷擊建筑物部位的規(guī)律，在建筑物上裝設(shè)避雷針（網(wǎng)、帶），就能可靠吸引強(qiáng)雷和弱雷。屋面避雷網(wǎng)（帶）一般采用熱鍍鋅的圓鋼或扁鋼及熱鍍鋅件，敷設(shè)應(yīng)平正順直、固定可靠，搭焊長度應(yīng)滿足規(guī)范要求。避雷網(wǎng)（帶）在經(jīng)過沉降縫或伸縮縫時(shí)應(yīng)做煨彎補(bǔ)償處理，避雷帶在女兒墻敷設(shè)時(shí)，一般敷設(shè)在女兒墻的中間，當(dāng)女兒墻寬度較大時(shí)，應(yīng)將避雷帶移向女兒墻的外側(cè)處為宜，因?yàn)榕畠簤Φ耐庋匾资芾讚簟?/p>

現(xiàn)代高層建筑中也有在屋面上利用金屬欄桿做避雷網(wǎng)（帶），其材質(zhì)主要采用鋼管或不銹鋼管，鋼管的壁厚應(yīng)≮2.5mm，鋼管直線段對(duì)接，轉(zhuǎn)角等部位應(yīng)采用圓鋼或角鋼搭接焊，搭焊長度應(yīng)滿足規(guī)范要求，欄桿必須與引下線可靠連通。

（二）引下線

引下線的作用是將避雷網(wǎng)（帶）與接地裝置連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路，通常利用主體結(jié)構(gòu)的柱主筋或剪力墻中鋼筋作暗裝引下線。引下線的數(shù)量及布置直接影響分流效果。引下線數(shù)量多且間距較小時(shí)，雷電流在局部區(qū)域分布也就較均勻，引下線上電壓降減小，反擊危險(xiǎn)也相應(yīng)減少。引下線應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距不應(yīng)大于規(guī)范的要求，應(yīng)盡可能增加引下線的數(shù)量，適當(dāng)減少引下線間距。由于高層建筑物引下線很長，雷電流的電感應(yīng)壓降很大，需要在每隔一定的高度處用均壓環(huán)將各條引下線在同一高度連接起來，并接到同一高度的屋內(nèi)金屬物體上，以減小其間的電位差，避免發(fā)生反擊。均壓環(huán)通常利用圈梁兩主筋焊通成閉合回路。高層建筑引下線必須保證全長焊通，為避免接錯(cuò)鋼筋，同一柱內(nèi)引下線不宜小于兩根主筋，主筋截面不應(yīng)小于16mm2，鋼筋連接處應(yīng)采用搭接焊，搭焊倍數(shù)為圓鋼直徑的6倍，雙面焊，焊縫飽滿、平整以減少接觸電阻。

（三）接地裝置

接地裝置包括接地體和接地線。接地裝置的優(yōu)劣與接地電阻和接地方式有關(guān)。為便于與各種入戶金屬管道相連，降低跨步電壓，建筑物防雷接地一般采用周圈式接地。防雷接地應(yīng)盡量利用自然接地體作為接地裝置，只要基礎(chǔ)采用硅酸鹽水泥和周圍土壤的含水量不低于4%，基礎(chǔ)外表面無防腐層或有瀝青質(zhì)的防腐層時(shí)，可利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作接地裝置否則應(yīng)加設(shè)人工接地裝置。

（四）防側(cè)擊雷

側(cè)面雷擊的保護(hù)一般不需專設(shè)接閃器，是將窗框架、欄桿、表面裝飾物等較大的金屬物連到建筑物的鋼構(gòu)架或鋼筋體上進(jìn)行接地。其次，金屬門窗、欄桿等金屬物利用均壓環(huán)就近與防雷裝置連接。通常根據(jù)建筑防雷類別，在30m、45m或60m以上，將各層（或隔幾層）圈梁內(nèi)的周邊主筋焊通，成為均壓環(huán)，并與防雷引下線相連，然后將金屬門窗的框架、金屬欄桿、表面裝飾物等較大金屬物與均壓環(huán)連接，達(dá)到防側(cè)擊雷的要求。

在高層建筑施工中，往往電氣預(yù)埋、幕墻、金屬門窗施工不是同一支隊(duì)伍，這樣存在交接、配合問題。在主體結(jié)構(gòu)施工中，電氣預(yù)埋隊(duì)伍進(jìn)行預(yù)埋件的接地連接，而門窗施工隊(duì)伍應(yīng)保證門窗的可靠接地。通常由圈梁主筋引出10圓鋼，圓鋼（或扁鋼）與接地端子板搭焊連接，接地端子板再與固定金屬窗框的鐵板架采用螺絲鎖緊。幕墻主金屬框架與避雷帶或均壓環(huán)的連接，一般由建筑裝飾的幕墻施工單位負(fù)責(zé)，但土建、裝飾、安裝應(yīng)積極主動(dòng)、密切配合。幕墻防雷應(yīng)保證立柱與立柱、立柱與橫梁之間可靠跨接以及立柱與角碼、角碼與主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋件與均壓環(huán)可靠連接。導(dǎo)線連接應(yīng)除掉材料表面的保護(hù)膜，不同金屬材料連接應(yīng)采取防電化腐蝕的措施。

二、建筑物內(nèi)部防雷

內(nèi)部防雷包括防雷電感應(yīng)，防反擊以及防雷電波侵入。良好的內(nèi)部防雷能減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，并能防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害和雷電磁脈沖所造成的危害。內(nèi)部防雷主要采取等電位連接、屏蔽等措施。

（一）等電位聯(lián)結(jié)

等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓保護(hù)器將處在需要防雷空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來的導(dǎo)體物、電氣和電訊裝置等連接起來。為保證建筑物內(nèi)部不產(chǎn)生反擊和危險(xiǎn)的接觸電壓、跨步電壓，應(yīng)當(dāng)使建筑物地面、墻板和金屬管、線路等都處于同一電位，為此鋼筋混凝土建筑物應(yīng)在各層的適當(dāng)位置預(yù)埋與房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)防雷導(dǎo)體相連的等電位連接板，以便與接地主干線相連。由于電力、電信線路不能直接接到地線上，電涌保護(hù)器（SPD）實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備、電子設(shè)備的等電位聯(lián)結(jié)。

高層建筑物內(nèi)各種金屬導(dǎo)體和管道如金屬門窗、設(shè)備的金屬外殼等作等電位連接；電源線、信號(hào)線通過電涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn)等電位連接；建筑物各處的均壓環(huán)、起到一定電磁屏蔽作用的鋼筋網(wǎng)、各處的電氣以及防雷等電位連接導(dǎo)體形成總等電位連接，最后與聯(lián)合接地系統(tǒng)相連，形成一個(gè)理想的“法拉第籠”。

（二）合理的屏蔽

建筑物中做屏蔽的主要目的是對(duì)微電子設(shè)備的防護(hù)。對(duì)有大量微電子設(shè)備房間要采取屏蔽措施，使儀器處于無干擾的環(huán)境中。屏蔽的有效性不僅與房間加裝的屏蔽網(wǎng)和儀器金屬外殼-屏蔽體本身有關(guān)，還與微電子設(shè)備的電源線和信號(hào)線接口的防過電壓、等電位聯(lián)結(jié)和接地等措施有關(guān)。

為了保證非防雷系統(tǒng)的電氣線路在防雷裝置接閃時(shí)不受影響，應(yīng)采用金屬管布線，這樣防止雷電反擊的能力強(qiáng)，對(duì)防各種電磁脈沖也具有較好的屏蔽能力。電氣線路的主干線一般集中于高層建筑物的中心部位（其雷電電磁場(chǎng)強(qiáng)度最弱），避免靠近作為引下線柱筋的位置，縮小干擾的范圍。穿線鋼管和線槽等都應(yīng)與各樓層的等電位連接板和接地母線相聯(lián)結(jié)，達(dá)到良好的屏蔽效果。

用電設(shè)備、配電設(shè)備、配電線路應(yīng)采用防雷電波侵入低壓系統(tǒng)的措施，從配電盤引出的線路應(yīng)穿鋼管，鋼管的一端應(yīng)與配電盤外殼相連，另一端應(yīng)與用電設(shè)備外殼、保護(hù)罩相連，并應(yīng)就近與屋頂防雷裝置相連。當(dāng)鋼管因連接設(shè)備而中間斷開時(shí)應(yīng)設(shè)跨接線，在配電盤內(nèi)，應(yīng)在開關(guān)電源側(cè)與外殼之間裝過電壓保護(hù)器。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50057-1994建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB50303-2002建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：劉漢景（1979－），男，河北保定人，中鐵建工集團(tuán)有限公司深圳分公司助理工程師，研究方向：建筑電氣。