淺談高層建筑防雷質(zhì)量問題

1、淺談高層建筑防雷質(zhì)量問題【摘 要】從雷電對(duì)建筑物的危害出發(fā)，指出了目前高層 建筑在防雷措施主要存在的三個(gè)方面問題，探討了在高層建 筑物的防雷及接地設(shè)計(jì)中應(yīng)采取的幾種防雷措施，從而達(dá)到 安全防雷的目的。【關(guān)鍵詞】高層建筑；防雷；質(zhì)量問題；防雷措施雷電的產(chǎn)生是一種自然現(xiàn)象，它是由于天空中聚集有大 量帶不同電荷的雷云，隨著雷云的積聚，雷云之間以及雷云 和大地之間的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到25 kv/cin 一 30 kv/cm時(shí)，空氣被擊穿，開始放電1,雷云與雷云之間的放 電稱為打雷，打雷時(shí)有很強(qiáng)的閃光和很大的響聲，由于在天 空中距離地面很遠(yuǎn)，一般不會(huì)對(duì)地面建筑物或構(gòu)筑物造成危 害，雷云對(duì)大地放電時(shí)

2、其電壓可達(dá)數(shù)百萬至數(shù)千萬伏，電流 達(dá)幾十萬安，當(dāng)雷電流流過地面的被擊物時(shí)，具有極大的破 壞性，如會(huì)使地面建筑物倒塌、人畜傷亡，對(duì)電力、電訊等 設(shè)備造成損壞。雷電對(duì)建筑物的危害主要表現(xiàn)如下幾方面： 直擊雷、側(cè)擊雷、雷電感應(yīng)、雷電波入侵。高層建筑物更易 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 靠與否極為重要2。目前，建筑物的主要防雷方法有富蘭 克林避雷、防雷電感應(yīng)和防雷電波入，就必須綜合考慮接閃 功能、分流影響、均衡電位、屏蔽、合理布線和接地等因素, 達(dá)到安全防雷的目的。一、高層建筑防雷質(zhì)量中存在的主要問題目前，高層建筑在防雷措施

3、上主要存在三個(gè)方面的問 題：一是有的房屋采取暗室避雷帶，把避雷針安在水泥墻里, 這樣會(huì)造成水泥墻大片水泥脫落，砸傷路人；二是許多鋁合 金門窗、塑鋼門窗在建筑物防側(cè)擊雷接地面上技術(shù)不夠理 想，住在屋內(nèi)的人因此會(huì)受到損失，門窗也有可能掉下來； 三是大樓電源里具有防雷電波入侵的配電箱沒安裝，導(dǎo)致電 器、電梯等遭受雷擊。建筑物的防雷質(zhì)量即使存在缺陷，不 能滿足國家有關(guān)防雷強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求，但在短時(shí)間內(nèi)卻難以 表現(xiàn)出來，只有發(fā)生事故，造成巨大人員傷亡和巨額財(cái)產(chǎn)損 失等嚴(yán)重后果時(shí)，才發(fā)現(xiàn)問題所在，因此防雷質(zhì)量要引起足 夠重視。二、高層建筑的防雷措施1. 防直擊雷措施高層建筑一般屬于一級(jí)防雷建筑物或二級(jí)防雷建

4、筑物， 防直擊雷的裝置由接閃器、引下線、接地裝置三部分組成。接閃器是吸引和接受雷電流的金屬導(dǎo)體，接閃器有避雷 針、避雷網(wǎng)（帶）等幾種形式。在高層民用建筑中接閃器一 般采用避雷網(wǎng)（帶）這種形式，有時(shí)也可采用避雷網(wǎng)（帶） 和避雷針的組合形式，避雷網(wǎng)（帶）應(yīng)沿屋脊、屋角、屋檐、 女兒墻、山墻及突出屋面等易受雷擊部位敷設(shè)，并根據(jù)建筑 物的防雷等級(jí)在整個(gè)屋面組成不同尺寸要求的網(wǎng)格。在設(shè)計(jì) 過程中，避雷網(wǎng)（帶）可以暗敷，也可以明敷。暗敷時(shí)用的 材料一般是利用混凝土的鋼筋網(wǎng)焊接而成，明敷時(shí)用的材料 一般是直徑不小于8mm的圓鋼或截面不小于48mm2并且厚度 不小于4mm的扁鋼，在要求較高的場(chǎng)所也可以采用20

5、 m m 的鍍鋅鋼管。引下線是將接閃器收到的雷電流引至接地裝置的金屬 導(dǎo)體。高層建筑一般是利用主體結(jié)構(gòu)的外圍柱子或剪力墻中 鋼筋作暗裝引下線，用柱子內(nèi)鋼筋作引下線時(shí)應(yīng)將柱子內(nèi)兩 根不小于016mm的對(duì)角主筋上下通焊，并且上與接閃器 下與接地裝置可靠焊接。引下線的數(shù)量建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī) 范規(guī)定不少于兩根并沿建筑四周均勻或?qū)ΨQ布置，但建筑 物外輪廓各個(gè)角上的柱子內(nèi)主筋應(yīng)被利用。一級(jí)、二級(jí)、三 級(jí)建筑物引下線平均間距分別不應(yīng)大于10m、15m、25mo由 于高層建筑物引下線很長(zhǎng)，雷電流的電感電壓降很大，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

6、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。接地裝置是將引下線傳來的雷電流迅速散給大地的裝 置。高層建筑通常利用樁基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)作接地裝置，這些 基礎(chǔ)連成的接地網(wǎng)有較大的電容，其沖擊阻抗很小2。在 設(shè)計(jì)說明中，對(duì)高層接地裝置部分的施工要求一般應(yīng)作如下 說明一施工中將樁基的拋頭鋼筋與承臺(tái)板主筋焊接，并與承 臺(tái)上作為引下線的柱鋼筋焊通，再與整個(gè)底板內(nèi)鋼筋或地梁 中的鋼筋互相通焊，構(gòu)成一個(gè)閉合的水平接地網(wǎng)，以形成均 壓。在高層建筑中，由于電氣接地和防雷接地?zé)o法隔開，所 以通常將防雷接地和電氣接地共用一個(gè)接地裝置，共用接地 電阻值要求w1q。為了測(cè)量接地電阻，一般在引下

7、線距地 1 .8 m處設(shè)斷接卡。2. 防側(cè)擊雷措施由于高層建筑一般比較高，雷電可能從高層建筑物側(cè)部 將建筑物擊中，側(cè)雷擊的保護(hù)一般不需專設(shè)接閃器。先判斷 高層建筑是屬于一級(jí)還是二級(jí)防雷建筑物，然后在30 m或 45m以上將各層(或每隔三層)圈梁內(nèi)的周邊主筋焊通，成 為均壓環(huán)，并與防雷引下線焊接，同時(shí)將金屬門窗的框架、 金屬欄桿、表面裝飾等較大金屬物與均壓環(huán)連接，達(dá)到防側(cè) 擊雷的目的。3. 防感應(yīng)雷措施防感應(yīng)雷的設(shè)計(jì)就是對(duì)整個(gè)高層建筑進(jìn)行總等電位聯(lián) 結(jié)。建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范(gb50057-94)第3.1.2條 規(guī)定：“裝有防雷裝置的建筑物，在防雷裝置與其他設(shè)施和 建筑物內(nèi)人員無法隔離的情況下，應(yīng)

8、采取等電位聯(lián)結(jié)” 3。 在防雷中，所謂等電位是指需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生雷擊時(shí)， 所有各相關(guān)部分不存在電位差。當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，整個(gè)高層建 筑物成為一個(gè)統(tǒng)一的帶電體，各部分電位差比不連接的時(shí)候 要小得多，特別是各金屬物與其附近的金屬體之間的電位差 近似為零，因此不會(huì)發(fā)生雷電反擊和破壞建筑物的事故。4. 防雷電波入侵措施雷電波入侵是指室外線路遭受雷擊時(shí)，雷電波會(huì)沿著室 外輸電線路進(jìn)入室內(nèi)，對(duì)建筑物內(nèi)的設(shè)備造成損壞。高層建 筑物的用電一般是用高壓（如10 kv）導(dǎo)線從市政電網(wǎng)引入 室內(nèi)變配電室，在變配電室內(nèi)一般有高壓配電柜、變壓器、 低壓配電柜。在進(jìn)行供配是電設(shè)計(jì)時(shí)，一般只在高壓側(cè)裝設(shè) 避雷器（放在高壓配

9、電柜中），但在雷電波入侵時(shí)防雷效果 并不理想，這是由于雷電波侵入時(shí)變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)繞 組會(huì)引起正變換和逆變換過電壓造，而高壓側(cè)的避雷器對(duì)正 變換和逆變換過電壓無能為力。所以要求在變壓器低壓出線 上安裝一組擊穿保險(xiǎn)器和低壓避雷器，它不僅用來保護(hù)變壓 器的二次繞組，同時(shí)還能保護(hù)當(dāng)過電壓波從低壓側(cè)繞組傳到 高壓側(cè)繞組時(shí)不至于使高壓繞組絕緣損壞。若變配電室不在高層建筑物內(nèi)或高層建筑物直接用低 壓供電，那么防雷電波入侵的方法是把進(jìn)入高層建筑物的各 種線路等管道盡量全部埋地引入，并在入戶端將電纜的金屬 外皮、鋼管與接地裝置連接，在電纜與架空線連接處，應(yīng)裝 閥式避雷器，并與電纜金屬外皮和絕緣子鐵腳連在一

10、起接 地，進(jìn)入建筑物的埋地金屬管道及電氣設(shè)備的接地裝置，應(yīng) 在入戶處與防雷接地裝置連接。5防電磁干擾防電磁干擾的主要措施是對(duì)高層建筑物中微電子設(shè)備 和非防雷系統(tǒng)的電氣線路進(jìn)行合理屏蔽。為了適應(yīng)現(xiàn)代信息 社會(huì)對(duì)建筑物的功能、環(huán)境和高效管理的要求，特別是對(duì)建 筑物應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)通信自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化和建筑設(shè)備自動(dòng)化 管理的要求，高層建筑物中裝設(shè)了越來越多的微電子設(shè)備， 為了使微電子設(shè)備不受干擾，必須對(duì)這些微電設(shè)備進(jìn)行有效 的屏蔽，因此，建筑物內(nèi)的微電子設(shè)備也應(yīng)遠(yuǎn)離雷電泄流通 道，以盡量減小被感應(yīng)電磁波的干擾，微電子設(shè)備的電源線 和信號(hào)線接口還應(yīng)采取防過電壓、等電位連接和接地。同時(shí), 建筑物內(nèi)電源及通信等線路的主干線不應(yīng)設(shè)在外墻部位附 件，應(yīng)盡量設(shè)在建筑中心部位，并且應(yīng)將這些電纜、電線穿 金屬管或在電纜橋架內(nèi)敷設(shè)、并把金屬管及電纜橋架與接地 網(wǎng)相連，使