浅析高层建筑防雷施工措施

摘 要：雷电灾害严重危害到建筑电气设备正常工作及人身生命安全，因此本文结合多年建筑电气施工经验，对高层建筑物防雷及接地设计与施工中有关接地系统、防雷装置及等电位联结等方面应注意的问题进行阐述。

关键词：高层建筑；施工；防雷接地；内部防雷；

一、雷电的危害

雷电是自然界中的自然现象，当雷云来临时，地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集了大量与雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电时，云中的电荷就会变成自由电荷，从而产生出很高的静电，其电压幅值可达几万至上百万伏，这种电压往往会产生电效应、热效应、冲击波，造成建筑物内的导体起火，或引起人、畜的伤亡、建筑物的倒塌、森林火灾、油库的爆炸等。这些危害可能并不是由雷电直接引起的，因而成为二次雷火感应雷。另外，当架空线遭受直击雷或产生感应雷电，其高电位便会沿导线侵入变配电所或屋内，这种雷电波也会对电气设备造成危害或使屋内金属设备放电，而危及其他设备。

二、防雷装置的施工措施

建筑物防雷工程是一个系统工程，必须综合考虑各种情况的影响，采用外部防雷和内部防雷的措施，如接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、合理布线、加装过电压保护器等来减少雷电对高层建筑的损害。可以认为建筑物防雷系统是由避雷针、避雷网或混合组成的接闪器组成的，利用主体和基础内的主筋作为引下线和接地装置，将雷电流引入大地。

l.接地装置：万丈高楼平地起，防雷接地的施工同样是从基础开始，基础接地的只要功能是将击中建筑物的雷电流通过避雷网、引下线等泄放入大地。接地装置主要包括接地体和接地线，在高层建筑中一般利用高层建筑的钢筋混凝土基础作为接地体，接地电阻通常要求4Ω，由于目前高层建筑智能化技术的提高，设计时接地电阻不宜大于1Ω，因为高层建筑的钢筋基础埋地深，与大地的接触面积大，其接地电阻比一般人工接地所得到的电阻低得多，容易满足上述要求，考虑到大部分高层建筑需要做防水处理，导致接地电阻增加，所以尽量在建筑物周边做周圈式接地，同时由于接地体埋置在基础的外边，也具有均衡电位的效果，从而提高了安全性。在施工中容易忽视跨步电压的施工，一般在施工中，当防直击雷的人工接地装置距建筑物的入口处以及人行道小于3m时，应采取局部加大深埋、包绝缘物、敷设沥青层以及做压带等措施。做好接地线的设计和施工，一般安装存容易检查的地方，并且具有防止机械损伤以及防止化学腐蚀的措施，如选用建筑物基础外围固定位置的两根钏筋作为接地线，沿基础外缘焊接成为一个封闭的环网，沿封闭的环网所有的螺纹钢筋采用搭接焊接连接起来，要保证焊接的质量；双面焊接，搭接焊长度大于或等于6d（d为螺纹钢直径）；从接地二线敷设到用电设备的接地支线的距离要越短越好，接地线与电缆或其它电线交叉时接地线要加保护钢管。

2.接闪器：接闪器是防直击雷接受雷电流的金属导体，其形式有避雷网、避雷针、金属屋面等。避雷网应沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女儿墙等容易遭受雷击的部位敷设；屋面避雷网一般采用热镀锌的圆钢或扁钢及热镀锌件，敷设应保证平正顺直、固定可靠，搭焊长度满足规范要求；避雷网存绎过沉降缝或伸缩缝时应做煨弯处理；当在女儿墙上敷设避雷网时，一般敷设在女儿墙的中间，当女儿墙的宽度较大时，应将避雷网移向女儿墙的外侧，因为女儿墙的外沿易受雷击。有一个工程实例，由于建筑物的外墙干挂大理石厚度超过了3cm，暗敷避雷带在受到雷击时容易造成石头碎片击伤人的隐患，但是如果在女儿墙的中间敷设热镀锌的圆钢会造成时间长了防雷支持码生锈流眼泪影响建筑物的外观，为此选用了主动式提前放电（ESE）避雷针，避雷针主要由激发器EXCITERS从自然界的电场中吸收并贮存能量。反射器Deflector及避雷器针尖与大地有良好的电气连接，处于等电位状态。所以通常情况下，激发器与反射器之间有电场强度，每当雷闪发生前，电场强度会迅猛增大，激发器与反应器之间的电位差大致相当于雷云与大地之间的电位，它们之间的电压降迅速增加会造成尖端打火，并使尖端周围的空气离子化，形成尖端放电现象。避雷针的中央收集杆和激发器EXCITERS之间的电场迅速增加而造成尖端产生的空气离子化可于极短及准确的时间内放电，因大量电离子的存在，从而使自然的Corona效应减低，产生一预期上行放电通道，可迅速安全地将雷电截击及安全地泄放到大地。 另外在接闪器的安装过程中要满足质量要求：在建筑物30m以上部分，需要在建筑的外墙用扁钢做暗敷，并保证避雷带的水平，在楼顶可以利用梁、板内钢筋相互焊接，做成一个避雷网。做好引下线均压环施工，引下线是将避雷带和接地装置连成一个整体，使雷电流形成一个通路，在高层建筑施工中，可以直接利用建筑物的梁内主筋作为引下线和均压环，但要注意在引下线连接过程中，必须保证接地装置、均压环及接闪器之间的可靠性；在施工中要注意，建筑物内的各种竖向金属管道每二至三层要与均压环连接一次，平行或交叉的管道间也应跨接。

3.防侧击雷：在进行接闪器施工的同时要考虑侧面雷击的保护，主要是保证外墙上的窗框架、栏杆、表面金属装饰等较大的部件防止受到雷击，一般可以将外墙表面所有金属部件都连接到钢构件或钢筋体上，然后同引下线一同埋入基础；其次，金属门窗、栏杆等金属物件应利用均压环就近与防雷装置相连接，一般对于高层建筑物的防雷级别，可以在3Om以上，将各层内的圈梁中的主筋焊通，成为均压环，最终将其与引下线相连，以达到放侧击雷的要求。在主体结构施工中，防雷电施工人员需要进行预埋件的接地旖工，然后才能浇筑混凝上；对于门窗安装施工时，为了防止出现侧面雷击，这就需要防雷电施工人员做好门窗的可靠接地，如利用圈梁主筋引出，再用圆钢与接地端子板搭焊连接，接地端子板再与固定金属窗框的铁板架采用螺丝锁紧；进行幕墙装饰时，需要将幕墙的金属框架与避雷带或均压环相连，保证立柱与立柱之间、立柱与横梁之间可靠跨接。

4.建筑物内部防雷：在高层建筑防雷施工时，同时要注意雷电波的侵入，防止侵入的雷电产生电磁效应之类的二次雷击，造成建筑物内部电气设备的损坏。在内部防雷主要做好等电位的联结、屏蔽等措施。其中等电位连接即用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置连接起来；使得等电位联结干线或局部等电位箱的连接形成环形网络，环形网络应就近与等电位联结干线或局部等电位箱连接，支线间不应串联联结，一般将建筑物的金属门窗、设备的技术外壳作等电位联结，电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位连接；做好建筑物中的屏蔽，其主要目的是对微电子设备的防护，尤其是有大量微电子设备的房间要采取屏蔽措施，为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪过程中不受影响，应采用金属管布线，这样可以防止雷电反击，对各种电磁脉冲也有良好的屏蔽能力。

参考文献

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[3]赵元，宋子亮. 对民用多高层建筑防雷装置LPS（外部）部分直击雷措施的几点认识[J]. 广西气象. 2006（S2）

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