摘要:本文根據(jù)高層建筑特點,探討了在安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的防雷設(shè)計基礎(chǔ)上,針對高層建筑物直擊雷、側(cè)擊雷、雷電波入侵等方面采取的各種防雷措施,多層、多類防護(hù)措施相結(jié)合的防護(hù)技術(shù)可達(dá)到高層建筑物的綜合防雷目的。

  關(guān)鍵詞:防雷設(shè)計;防雷裝置;高層建筑物;探討
 
  引言
  一般情況下,10層及10層以上的住宅建筑物或高度超過24m的其他用途建筑物均稱為高層建筑,總高度大于100m時為超高層建筑。高層建筑物由磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)及筒體結(jié)構(gòu)等組成,內(nèi)部設(shè)施包括高層建筑中的給排水設(shè)備、電力系統(tǒng)、弱電線路、電子信息設(shè)備和電梯等。這些建筑物具有高度高、易受雷擊等特點,當(dāng)建筑物高度超過100m時,其遭受雷擊的頻率可與高度成正比;同時,高層建筑人員密集,室內(nèi)配置設(shè)備多而復(fù)雜,其中弱電設(shè)備元器件集成度高,耐沖擊電壓,電磁脈沖干擾能力差,一旦遭受雷電災(zāi)害,不僅造成建筑及設(shè)備損壞、人員傷亡等直接經(jīng)濟(jì)損失,而且由此產(chǎn)生的社會影響也較大,因此必須增強(qiáng)防雷意識,加強(qiáng)防雷設(shè)計,科學(xué)防御雷擊災(zāi)害,確保建筑物、設(shè)備及人員生命財產(chǎn)安全。做好高層建筑物防雷,應(yīng)從直擊雷、側(cè)擊雷、感應(yīng)雷和雷電波入侵等方面進(jìn)行防雷設(shè)計探討,采取多層防護(hù)與多類防護(hù)措施相結(jié)合,達(dá)到高層建筑物綜合防雷目的。
 
  1.高層建筑物防雷措施
  現(xiàn)代高層建筑物防雷工程為綜合性的系統(tǒng)工程,應(yīng)在安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的防雷設(shè)計基礎(chǔ)上,進(jìn)行直擊雷防護(hù)、側(cè)擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、綜合布線、電涌保護(hù)及有效接地等方面的防雷工程建設(shè),保證做到高效防護(hù)、層層防護(hù),避免和降低高層建筑物及其室內(nèi)設(shè)備遭受雷擊破壞。
  1.1 直擊雷防護(hù)
  ①接閃器:根據(jù)高層建筑物造型及避雷效果可選用避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)(帶)等,其中避雷針結(jié)合明裝避雷帶和暗裝避雷網(wǎng)是一般高層建筑物常用的接閃器。針對建筑物的形狀、高度、長寬度及用途進(jìn)行接閃器布置,形狀較為復(fù)雜的建筑群采用滾球法,平面建筑適用于網(wǎng)格法。建筑物頂面上的旗桿、廣告牌、鋼梯、燈具外殼、護(hù)欄、透氣管、風(fēng)冒等所有金屬構(gòu)件應(yīng)與就近的避雷帶(網(wǎng))焊接;屋頂裝設(shè)的電梯機(jī)房、通風(fēng)機(jī)、擦窗機(jī)導(dǎo)軌、天線桿等服務(wù)型設(shè)備應(yīng)裝設(shè)單獨的避雷針,所有避雷針最終要連接在柱子或墻體鋼筋上;屋頂混凝土內(nèi)置鋼筋應(yīng)相互連接形成屋頂屏蔽層,可防止較小雷電流穿越接閃器繞擊屋頂。
 、谝戮:直擊雷防護(hù)措施中引下線的設(shè)計應(yīng)盡可能的短,將建筑物內(nèi)四角的主筋作為引下線與垂直接地體相連是一種較為理想的方法,如利用建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)對角鋼筋為引下線,將每一柱子的縱向主筋由下而上焊接,每一層再與梁板鋼筋焊接,其中向上伸出的與避雷帶焊接,向下的則與接地體鋼筋焊接。
 、劢拥兀和ǔ⒏邔咏ㄖ匿摻罨炷磷鳛榉览捉拥匮b置中的接地體,建筑物內(nèi)防雷接地、保護(hù)接地、工作接地與鋼筋連接在一起形成可共用接地體。由于大部分高層建筑物均做了防水處理,導(dǎo)致接地電阻增大,可采取建筑物周邊圈式接地法以避開防水處理層的影響,以起到了均衡電位、提高安全性的效果。如果建筑物所處區(qū)域大地土壤電阻率偏高,致使聯(lián)合接地體接地電阻值難以達(dá)到要求時,可通過改良土壤(換土、施用降阻劑等)、深埋電極、向外延伸接地體、外引等方式使電阻值滿足要求。接地體接地線應(yīng)具備防止化學(xué)腐蝕或機(jī)械損傷的保護(hù)措施,其中接地干線敷設(shè)至電氣設(shè)備之間的支線應(yīng)縮短在最小距離為好;接地線要有一定的伸縮性,使其在穿過建筑伸縮縫時可彎曲且不易斷裂;接地線要安裝在易于檢查維護(hù)的地方。
  1.2 側(cè)擊雷防護(hù)
  受其高度影響,高層建筑物還要防御側(cè)擊雷的危害,以高層建筑物30m以上部位為保護(hù)對象,每隔2層(或1層)沿其四周敷設(shè)一道避雷帶,并與各根引下線焊連,其中作為均壓環(huán)的避雷帶宜安裝于外墻抹灰層內(nèi);外墻的附屬欄桿、門窗等金屬構(gòu)件設(shè)置接地預(yù)埋鐵,將避雷帶周圍上下層門窗、欄桿的接地預(yù)埋鐵引出端和避雷帶通過扁(圓)鋼進(jìn)行三面焊接連通,以扁鋼之間的搭接長度是寬度2倍為基準(zhǔn),扁鋼與圓鋼之間的搭接長度為圓鋼直徑的6倍為準(zhǔn),進(jìn)行三面施焊。當(dāng)以建筑物筑柱主筋和梁板鋼筋為引下線和避雷帶時,必須將引下線、避雷帶、接地裝置和接閃器進(jìn)行可靠連接;每隔三層將豎向金屬管道與鋼筋作一次等電位連接;建筑鋼構(gòu)架、外墻門窗及欄桿等金屬構(gòu)件與鋼筋作等電位連接;使雷電活動時產(chǎn)生的巨大的雷電能量能通過建筑物接地系統(tǒng)迅速泄流入地下,避免建筑物遭雷電破壞。
  1.3 雷電波入侵防護(hù)
  為防范雷擊災(zāi)害產(chǎn)生的雷電電磁波沿金屬管道或線路侵入建筑物室內(nèi)損壞信息系統(tǒng)設(shè)備等,進(jìn)入高層建筑物的金屬管道應(yīng)在進(jìn)出建筑物處與防雷接地裝置連接,金屬線路應(yīng)利用屏蔽電纜或經(jīng)金屬管道埋地再進(jìn)入室內(nèi),并作接地處理和過電壓保護(hù)器安裝,其中大型的金屬構(gòu)件如電梯軌道也要與接地裝置做好等電位連接,信號線路端口要安裝電涌保護(hù)器。
  ①信號線路電涌保護(hù)器:信號線路分為通信和信號網(wǎng)絡(luò)線路,通信和信號網(wǎng)絡(luò)線路保護(hù)器(SPD)要求具有電涌保護(hù)性能的一般參數(shù)和插入損耗Ae、數(shù)據(jù)傳輸速率Vs等特定參數(shù),根據(jù)其傳送信號的不同,信號傳輸介質(zhì)及接口也有所不同,分為同軸線SPD、雙絞線SPD、電話線SPD、有線電視線SPD等。根據(jù)系統(tǒng)過電壓、過電流威脅水平及SPD特性分析,信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最多可安裝兩級防雷保護(hù),一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常安裝一級SPD即可;利用單個SPD組合防護(hù)電路實現(xiàn)對多個防雷區(qū)的保護(hù);系統(tǒng)傳輸線路過長必須安裝第二級SPD時要做好兩級SPD的配合。
 、陔娫聪到y(tǒng)電涌保護(hù)器:對于低壓供電系統(tǒng)的電涌保護(hù)需采用分級保護(hù)原則,根據(jù)防雷器參數(shù)和安裝規(guī)范要求,高層建筑物電源系統(tǒng)總配電處應(yīng)安裝通流量較大的電源電涌保護(hù)器進(jìn)行一級防護(hù);設(shè)備集中樓層的分電源處或用戶進(jìn)電處安裝用戶分電源電涌保護(hù)器進(jìn)行二級防護(hù);各個設(shè)備電源處安裝的串聯(lián)式的電源電涌保護(hù)器是電源系統(tǒng)的三級防護(hù);防雷器間要做到能量配合,避免遭電壓襲擊時出現(xiàn)“盲點”,確保對設(shè)備的可靠防護(hù)。如果電源總進(jìn)線端安裝了一級SPD即可滿足被保護(hù)設(shè)備過電壓保護(hù)水平要求,就不需要再安裝第二級;當(dāng)一級SPD與被保護(hù)對象距離>30m或被保護(hù)對象反應(yīng)較為敏感時,可裝設(shè)第二級SPD進(jìn)行防護(hù)。
 
  2.防雷裝置運行維護(hù)措施
  ①高層建筑物進(jìn)行防雷工程建設(shè)時,應(yīng)綜合考慮所在地區(qū)的氣候、環(huán)境、地質(zhì)及被保護(hù)建筑物的特點,由當(dāng)?shù)胤览讬z測站設(shè)計審核出安全可靠、科學(xué)合理的防雷設(shè)計、施工方案,方可進(jìn)行施工。
  ②防雷施工單位應(yīng)按照設(shè)計要求精心施工,并由工程建設(shè)部門負(fù)責(zé)監(jiān)督管理;工程完工后,須經(jīng)防雷檢測站嚴(yán)格驗收合格后才能投入使用。
  ③物業(yè)管理部門應(yīng)配合防雷中心做好防雷安全工作,建立各項防雷安全工作機(jī)制和雷雨前后檢查及日常維護(hù)等制度。雷雨過后,如發(fā)生雷災(zāi)應(yīng)及時上報災(zāi)情,配合有關(guān)部門做好勘察處理,對損壞的防雷裝置及時更換,避免再次發(fā)生雷擊災(zāi)害。
 、茏龊枚ㄆ跈z測是防雷裝置維護(hù)工作的重要措施,每年雷雨季到來前由法定檢測站對防雷裝置進(jìn)行全面檢測,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,并對其安全性能作出評估,協(xié)助建筑物管理部門制定相應(yīng)雷電災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案。
 、莞邔咏ㄖ镞M(jìn)行改、擴(kuò)建或增加設(shè)備投入時,應(yīng)對原有防雷裝置重新設(shè)計并增建,確保防雷裝置安全有效。
 
參考文獻(xiàn):
[1] 殷春生. 高層建筑的防雷設(shè)計方法是什么. 防雷工程網(wǎng).
[2] 陳卓禮. 對高層建筑物的防雷保護(hù)措施分析[J]. 廣東科技,2008(22).