武香娥

(清徐縣建筑設(shè)計(jì)室，山西清徐 030400)

0 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，建筑物內(nèi)部各種電氣設(shè)備不斷增多，據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)由雷擊破壞，導(dǎo)致通訊中斷、電氣設(shè)備毀壞、鐵路、公路控制系統(tǒng)失靈、人員傷亡的事件呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。給人民造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，現(xiàn)代建筑物綜合防雷系統(tǒng)有著重要的作用，必須引起我們各方面的高度重視。

1 雷電現(xiàn)象

雷電通常有三種主要形式:帶電的云層與大地上某點(diǎn)之間發(fā)生猛烈的放電現(xiàn)象，叫做“直擊雷”;帶電云層由于靜電感應(yīng)作用，使地面某一范圍帶上異種電荷。當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云層帶的電荷迅速消失散盡，當(dāng)?shù)孛婺承┚植糠秶捎陔娮璐?，電荷不易迅速散去，以致出現(xiàn)局部高電壓，或由于直擊雷放電過(guò)程中，強(qiáng)大的脈沖電流對(duì)周?chē)膶?dǎo)線或金屬物件產(chǎn)生電磁感應(yīng)，進(jìn)而令這些物體產(chǎn)生異種電荷，發(fā)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象，叫做“二次雷”或稱“感應(yīng)雷”、次生雷;“球形雷”。

直擊雷:由空中帶電荷的雷云直接放電到地面上的物體，也叫直接放電或直擊雷擊。直擊雷擊可以使建筑物及內(nèi)部電氣設(shè)備(如電視、電腦電控設(shè)備、電機(jī)車(chē)、交通訊號(hào))燒毀、失靈等，因膨脹力而破壞。如果閃電直接擊落在附近的建筑物、地面或防雷裝置上，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和瞬間爆發(fā)的機(jī)械力，這樣破壞力很大，容易造成被擊建筑物被點(diǎn)燃或者爆炸。人畜被直接擊中，會(huì)造成很大傷亡。直擊雷也可以通過(guò)金屬線路，導(dǎo)電體侵入。有時(shí)甚至造成地面燒焦、點(diǎn)燃易燃物件、爆炸、決堤等現(xiàn)象。

感應(yīng)雷:在直擊雷放電時(shí)，電流變化很大，電波會(huì)沿著室外的導(dǎo)電金屬和室內(nèi)的金屬連通，進(jìn)而進(jìn)入建筑物內(nèi)部形成高電位反擊?？梢哉f(shuō)它是直擊雷電次生的或伴生的。它的危害也是不容小覷的。由于其發(fā)生在直擊雷電以后或同時(shí)，易被人們忽視。

球形雷:俗稱滾地雷，通常是一個(gè)圓球形的光斑。直徑在15 cm～30 cm不等。持續(xù)時(shí)間很短，顏色通常為紅色或橙色，也有藍(lán)色、亮白色、幽綠色光環(huán)狀。

從雷電的種類分析得知，直擊雷和球形雷是造成雷擊、損壞人民財(cái)產(chǎn)的首要因素，我們只要抓住這一主要矛盾，就可有效防范雷擊，避免人民生命財(cái)產(chǎn)損失。

我國(guó)勞動(dòng)人民自古就有建筑避雷的知識(shí)。目前保存完好的各類古建筑無(wú)一不是設(shè)計(jì)有完善的避雷系統(tǒng)才歷經(jīng)千百年風(fēng)雨滄桑。它凝聚了古代勞動(dòng)人民戰(zhàn)勝自然的智慧。在現(xiàn)代社會(huì)科技高速發(fā)展的今天，樓堂館所、工業(yè)廠房林立，綜合防雷應(yīng)該成為我們重視和研究的一大課題。而目前的現(xiàn)狀是:

1)對(duì)現(xiàn)代建筑避雷系統(tǒng)重視不夠。雖然我國(guó)有各種各類建筑設(shè)計(jì)避雷的規(guī)范，然而部分建筑者與設(shè)計(jì)者對(duì)其危害程度認(rèn)識(shí)不足，在具體的實(shí)踐中依然存在僥幸、省錢(qián)等心理。不是在建設(shè)中予以忽視、滯后，就是根本就不予考慮。如有的樓房在建成后考慮到面積不夠，隨意加層，拆掉避雷設(shè)施;有的將樓頂改為活動(dòng)平臺(tái)、花園等;同時(shí)對(duì)避雷設(shè)施的恢復(fù)則置之不理。在許多地方，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村自建樓房從未考慮過(guò)避雷系統(tǒng)，給后面的生活、生產(chǎn)埋下了巨大的隱患。究其原因是我們有很大一部分群體對(duì)防雷知識(shí)、危害度無(wú)足夠認(rèn)識(shí)，以至于每年因雷造成的生命財(cái)產(chǎn)損失居高不下。

2)對(duì)現(xiàn)代建筑避雷系統(tǒng)缺乏監(jiān)督和疏于管理。我國(guó)目前各級(jí)各地都有對(duì)建筑物建設(shè)的各種專業(yè)管理部門(mén)，但是由于職能的重疊、人員的缺失、責(zé)任劃分不明不能對(duì)避雷設(shè)施進(jìn)行有效、強(qiáng)制的管理，許多民用建筑多年也未對(duì)避雷系統(tǒng)檢查，有章不循，有法不依也是我們?cè)斐呻[患的原因之一。

2 綜合防雷系統(tǒng)

現(xiàn)代建筑防雷系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)龐大的工程體系，我們應(yīng)該從行政制度建設(shè)、技術(shù)制度建立兩方面著手考慮。

1)行政制度建設(shè)方面。

我們必須設(shè)立獨(dú)立的自上而下的各級(jí)專門(mén)管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)代建筑防雷電行政法令的制定、宣貫、審批、監(jiān)督、檢查等工作。切實(shí)做到有法可依。

2)建立現(xiàn)代化的研究科研院所，利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)一步掌握雷電的形成機(jī)理，不斷提高避雷的知識(shí)水平，完善和修定建筑設(shè)計(jì)規(guī)范。進(jìn)而做到科學(xué)、完備、有章可循。目前現(xiàn)代建筑物普遍使用綜合防雷系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 綜合防雷系統(tǒng)圖解

2.1 外部防雷裝置(直擊雷防護(hù))

外部防雷主要是防止建筑物或建筑設(shè)施遭受直擊雷的破壞，其可分為接閃器、引下線、接地裝置等。

接閃器主要由安裝在建筑物頂部的金屬構(gòu)件組成，利用尖端放電原理安放于建筑物的頂端，目前主要有避雷針(見(jiàn)圖2)、避雷帶(見(jiàn)圖3)和避雷網(wǎng)等。接閃器主要是利用建筑物的末端部位將帶點(diǎn)云朵中的電荷引導(dǎo)過(guò)來(lái)，通過(guò)地下線導(dǎo)入大地，起到防止建筑物雷擊的作用。避雷針高度和保護(hù)范圍一般按滾球法進(jìn)行計(jì)算，可依據(jù)GB 50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑物工程竣工后，須經(jīng)施工編制人，審核人，批準(zhǔn)人和使用單位工程師和專業(yè)機(jī)構(gòu)等驗(yàn)收合格才可以使用。并且要經(jīng)常性的接受專業(yè)檢查，萬(wàn)萬(wàn)不可疏忽大意。

圖2 避雷針示意圖

圖3 避雷帶示意圖

引下線是接地裝置和接閃器的連接部分，一般為金屬導(dǎo)體，主要作用是引導(dǎo)接閃器吸收的云端電荷流到大地，保護(hù)建筑物免受雷擊。引下線要與各樓層、建筑物的等電位母線相連接，使室內(nèi)反擊電壓降低，鋼筋混凝土要在各層的適當(dāng)位置埋設(shè)防雷導(dǎo)體相連的等電位連接板。對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，用扁鋼作均壓帶，并與引下線焊接，這樣將更好的防止外部雷擊。除了建筑物不同部位按照規(guī)范安裝避雷設(shè)施外，室內(nèi)各種電器、導(dǎo)體都應(yīng)強(qiáng)制安裝接地線，這是防范二次雷擊的非常必要的措施。因此在建筑物內(nèi)部(住宅、工業(yè)廠房?jī)?nèi)部)須預(yù)留接地線柱和地線，且嚴(yán)禁接地線直接連到避雷導(dǎo)線公用。

接地裝置是由接地體和接地線組成，其作用是使電氣系統(tǒng)與大地相互連接。接地是用金屬與電氣設(shè)備的金屬外殼相連通，并把金屬埋入地中與大地相連通。

2.2 內(nèi)部防雷裝置

內(nèi)部防雷系統(tǒng)工程涉及面較寬，歸納起來(lái)危害最大的主要方面是高電壓的引入，針對(duì)這種雷害，內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要有屏蔽、安裝防雷器SPD和等電位連接等三種措施。

屏蔽技術(shù):雷電電磁脈沖輻射可以產(chǎn)生感性和榮性耦合雷電高電壓，屏蔽技術(shù)可以解決這個(gè)難題。其次是建筑物周?chē)欢ň嚯x的高出建筑物本身的鐵塔、導(dǎo)線或避雷設(shè)施對(duì)該建筑物也起到屏蔽作用，能有效起到防雷作用。

SPD中文簡(jiǎn)稱電涌保護(hù)器，又稱浪涌保護(hù)器。

1)在大樓電源的總進(jìn)線處安裝一級(jí)電源避雷器;

2)在重要樓層或重要設(shè)備電源的進(jìn)線處加裝二級(jí)或三級(jí)電源避雷器;

3)在末端配電處安裝四級(jí)或稱為末端電源避雷器，因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物利用基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)做接地體，并與建筑物被柱內(nèi)用作引下線的柱筋焊接，這樣就大大降低了接地網(wǎng)由于雷電流造成的電位不均衡的概率。

等電位連接是綜合防雷系統(tǒng)中的最重要的一項(xiàng)基本措施。GB 50057-2010強(qiáng)調(diào)了等電位連接在內(nèi)部防雷中的作用。等電位連接是為減小在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)的一項(xiàng)很重要的措施，特別是在建筑物內(nèi)部防雷空間防止發(fā)生生命危險(xiǎn)的最重要的措施。

建筑物的等電位連接設(shè)計(jì)主要有以下幾種:

1)總等電位連接和局部等電位連接;

2)建筑物內(nèi)部導(dǎo)電部件的等電位連接;

3)信息系統(tǒng)的等電位連接;

4)各樓層的等電位連接;

5)接地網(wǎng)的等電位連接(見(jiàn)圖4)。

圖4 等電位連接圖

在某種意義上說(shuō)，避雷在施工中要注意分兩步或一步進(jìn)行。所謂兩步法即:在建筑物施工過(guò)程中先行安裝施工避雷裝置(臨時(shí)裝置)，隨著建筑物的建設(shè)高度升高而升高，直到建設(shè)完成后，再重新安裝正式的避雷裝置、拆除臨時(shí)避雷裝置。所謂一步法則是在施工中直接按照規(guī)范同時(shí)施工避雷裝置?？傊?，無(wú)論是哪種施工方法都必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范進(jìn)行，保障工程和施工人員安全。接閃器、引下線、接地裝置三者的最佳施工順序?yàn)榻拥匮b置、引下線、接閃器。否則，會(huì)把防雷設(shè)施變成引雷設(shè)施，提高雷擊危害的概率。嚴(yán)禁或杜絕先完成施工，最后安裝避雷的作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合防雷工程應(yīng)整體來(lái)統(tǒng)一考慮，加強(qiáng)防雷措施，做到萬(wàn)無(wú)一失。其次是要廣泛開(kāi)展避雷防雷知識(shí)的宣傳、普及。讓廣大人民群眾懂得如何避雷防雷，發(fā)動(dòng)大家共同防范、實(shí)現(xiàn)群防群治，不留死角。第三是要加強(qiáng)管理，在宣傳標(biāo)準(zhǔn)、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，應(yīng)理順該項(xiàng)目的專業(yè)職能檢查機(jī)構(gòu)，責(zé)任到人。真正做到現(xiàn)代建筑項(xiàng)目在防雷方面同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)驗(yàn)收運(yùn)行，并且要按時(shí)、經(jīng)常性的對(duì)其維護(hù)。