高層建筑物防雷探討

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摘要：本文根據(jù)有關(guān)防雷技術(shù)規(guī)范和標準集合高層建筑物的特點，系統(tǒng)論述了對高層建筑物采取綜合防雷措施的技術(shù)要求和施工方法，通過本文的論述給從事防雷施工的人們提供了具體措施，外部防雷和內(nèi)部防雷的指導。

關(guān)鍵詞：高層建筑物  防雷  措施 近年來高層建筑如雨后春筍般拔地而起,防雷與接地系統(tǒng)對建筑物的安全使用及電氣設備的正常運行有著至關(guān)重要的作用,筆者從事防雷工作多年,現(xiàn)結(jié)合有關(guān)規(guī)范和標準要求,談談高層建筑防雷與接地系統(tǒng)及其施工中應注意的問題,供同行們參考。 1.建筑物的防雷系統(tǒng) 建筑物的防雷系統(tǒng)分外部防雷和內(nèi)部防雷兩部分。外部防雷保護包括接閃器(避雷針、避雷網(wǎng)或避雷帶)、引下線和接地裝置等三部分組成;內(nèi)部防雷保護包括屏蔽隔離、合理布線、過電壓保護和等電位聯(lián)結(jié)等。高層建筑通常是利用地梁、承臺、樁基等混凝土基礎內(nèi)的鋼筋作為接地裝置,并利用建筑物混凝土柱內(nèi)或剪力墻中豎向主筋作為引下線與接閃器連接構(gòu)成防雷系統(tǒng)。高層建筑的防雷必須將外部防雷和內(nèi)部防雷作為整體綜合考慮,采取措施。 2.雷電危害 雷電是大氣中的放電現(xiàn)象。雷電產(chǎn)生于雷雨云之中,是發(fā)生雷電的先決條件,氣象學中,雷雨云叫積雨云。雷電所產(chǎn)生的強大閃電電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波效應、瞬變靜電場和強烈的電磁輻射等物理機械效應,給人類生活帶來種種危害。直擊雷,也就是外部防雷。雷電直接擊在建(構(gòu))筑物和擊中人、畜或其它物體。雷電的高電壓、強電流所產(chǎn)生的電效應、熱效應、沖擊波就會造成許多危害,如使人、畜傷亡,建筑物倒塌,森林火災,油庫、火藥庫爆炸等。直擊雷是所有雷電危害中產(chǎn)生的后果最嚴重的。感應雷,也就是內(nèi)部防雷。感應和電磁感應,所感應產(chǎn)生的電壓、電流對建筑物內(nèi)的設備危害破壞機會相當高。二次雷可分靜電感應和電磁感應。靜電一是摩擦生電,二是有帶電體侵入產(chǎn)生相反電荷,這就是靜電感應。由于雷雨云起先導作用,閃電時強大的脈沖電流使云中電荷與地中和,使大地某部分的靜電場劇烈變化,附近金屬導體上感應出與先導通道符號相反的電磁。雷雨云放電時,先導通道中的電磁迅速中和,在導體上的感應電荷得到釋放,如不就近泄入大地,就會產(chǎn)生很高的電位,容易造成火災,損壞設備,擊傷操作人員等。電磁感應由于雷電流迅速變化,在其周圍空氣產(chǎn)生瞬間變化的強電磁場,使導體上電磁感應出很高的電動勢,這樣就產(chǎn)生了感應現(xiàn)象。高層建筑利用梁、柱、地基梁、樁基等結(jié)構(gòu)鋼筋,作為防直擊(側(cè)擊)雷的做法十分常見,利用建筑物樁基礎和地下層建筑物的混凝土基礎中的鋼筋或混凝土中的金屬結(jié)構(gòu)作為接地體時,稱為自然接地體,也就是將地梁內(nèi)的主筋和基礎主筋焊接起來,并把各段地梁的鋼筋焊接成為一個閉合球路,使各個基礎連成整體,而且把各段地梁的鋼筋形成一個水平接地體,綜合組成一個完整的接地系統(tǒng),這樣接地電阻也會相對較小,利于雷電流泄流。為了均衡電位,降低電位梯度。要對高層建筑物30米及以上部分,每隔三層設均壓環(huán),也就是將引下線與水平層內(nèi)的圈梁的外側(cè)鋼筋焊接成閉合通路。由此,天面避雷網(wǎng)(針、帶、線),引下線,均壓環(huán)及地基基礎的鋼筋及金屬構(gòu)件形成一個法拉第籠,這樣建筑內(nèi)各接點形成等電位,而且雷電流也有良好的散流途徑。 3.防雷措施 3.1等電位連接 等電位聯(lián)結(jié)是把建筑物內(nèi)及附近的所有金屬管道、機器基礎金屬物及其他大型的埋地金屬物、電纜金屬屏蔽層、電力系統(tǒng)的重復接地線、防雷建筑物的接地線統(tǒng)一用電氣連接的方法連接起來,使整座建筑物空間成為一個良好的等電位體。等電位的作用是減少需要防雷的空間內(nèi)各金屬物與各系統(tǒng)間的電位差。穿過防雷區(qū)交界的金屬部件和系統(tǒng),以及在一個防雷區(qū)內(nèi)部的金屬部件和系統(tǒng)都應在防雷區(qū)交界處作好等電位連接。采用等電位連接線和螺栓緊固的線夾在等電位連接帶處做等電位連接。當外來導電物和電力線,通訊線不同地點進入該建筑物時,則需要設若干等電位連接帶,它們應就近連接到共同接地裝置(自然接地體)。每幢建筑物內(nèi)要設總接地端子板,各等電位連接帶均從總接地端子板引出。建筑物內(nèi)部導電物的等電位連接,所有大尺寸的內(nèi)部導電物,以及電纜橋架的等電位連接應以最短的線路引接到最近的等電位連接帶或其他已做了等電位的金屬物上。這樣,在雷電襲擊時,建筑物內(nèi)部和附近體上是等電位的,因而就不會發(fā)生內(nèi)部的設備被高電位反擊和人被雷擊的事故。 3.2防雷電波入 侵雷電波侵入也叫高電位引入,是從電源線、信號線、管道等入侵的雷電。雷電常沿著金屬道,高變低變線路,信號線路直接入侵建筑物內(nèi),危害人身安全和損毀設備。雷電波的侵害造成的損失機率是相當高的。根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB50343-2004)的思想要求,當重要的電子設備安裝于建筑物內(nèi)時,應在電源進線處和電子設備供電處根據(jù)設備耐過壓的能力裝設多級避雷器(SPD)。建筑物內(nèi)配電系統(tǒng)若采用TN-S系統(tǒng),電子系統(tǒng)設備各類接地系統(tǒng)之間不用加裝SPD,而采用直接等電位連接。 3.3屏蔽 當雷電流從建筑物外墻四周的柱子內(nèi)的鋼筋流入接地裝置時在其周圍形成磁場墻。所以還要把建筑物內(nèi)的所有電子設備的交流電源線,通訊線,數(shù)據(jù)傳輸線的主干線盡量遠離外墻敷設,最好放在大樓的中心部位,以減少感應的強度。條件許可時,最好所有線路都穿金屬管保護,且將金屬管在適當距離做可靠接地。有特殊要求的線路電源側(cè)還應裝設隔離變壓器,穩(wěn)頻,穩(wěn)壓裝置或設備本身加設濾波裝置。高層建筑的交流配電系統(tǒng)應采用TN-S或TN-C-S系統(tǒng)。所有的線路,包括豎井中垂直敷設的電力電纜和插接式母線也應有金屬外殼屏蔽保護。屏蔽的主要目的是對建筑物內(nèi)的所有電子設備進行防護。良好的屏蔽不僅使等電位和分流影響迎刃而解,對防雷電電磁脈沖也是最為有效的措施。因此,應盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的頂板、地板、墻面和梁柱,使它們構(gòu)成一個六面體的網(wǎng)籠,即籠式避雷網(wǎng),使其達到屏蔽的條件。 4.結(jié)語 隨著高層建筑朝高度智能化與款式時尚多樣化發(fā)展。在建筑設計時應綜合考慮各種防雷因素。以安全、科學為準則,為日后的施工提供方便;并且在施工過程中要協(xié)調(diào)各方面情況,還要結(jié)合具體情況,做到靈活、協(xié)調(diào)、應變;讓建筑物各部件更自然、和諧、美觀。希望社會各界,特別是建筑與防雷界共同努力,在這方面做得更完善。 參考文獻： [1]建筑物防雷設計規(guī)范 [2]建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范