雷电的危害分析及防雷设计措施研究

曾青山

（湖北工程学院 城市建设学院,湖北 孝感 432000 ）

我国是一个雷暴活动较为频繁的国家，受雷击灾害比较严重。近年来我国建筑物及建筑物内电气设备经常因雷击而遭受破坏的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。近年来，随着经济的发展和社会的进步，我国的建筑事业取得了较快的发展，在城市化进程中，每年新建的高层建筑物逐渐增多，受雷击的概率比普通建筑更大[1]。特别是一些高层建筑物只注重楼体结构，却没有重视建筑物的防雷工作，造成雷电危害经常发生[2]。如何在建筑设计中考虑防雷，使雷击灾害的影响降到最低，已成为设计人员、用户普遍关心的问题。

1 雷电的危害分析

1.1 雷电现象

雷击灾害是十种自然灾害之一。雷电现象是指带电云层与大地相撞或者是两种带不同电荷的云层相撞后产生的一种猛烈放电现象，同时在这种猛烈放电过程中伴随着巨大的雷声和强烈的闪电。雷电现象具有高电压、高电流、强辐射、危害性大等特征。根据雷电形成原理的不同，可以将雷分为：直接雷、感应雷和球形雷三种。直接雷是由带电云层与地面物体相撞而产生的一种放电现象，可在瞬间击伤击毙人畜，也可以击中电子电气设备造成损害；感应雷是由于雷电流的变化而产生交变磁场，进而使该磁场周围的金属构件产生感应电动势而形成的一种放电现象，它可能使金属部件之间产生火花，从而损坏电子电气设备等；球形雷是由球状发光气团释放能量而引起的放电现象，能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。

1.2 雷电的危害分析

雷电的电流的强度大、作用时间短。雷电对地面建筑物造成危害主要是通过直接雷的电效应、热效应和机械力成灾，也可以或是通过间接雷的电荷积聚而成灾。一般情况下，雷电也很难对地面建筑物造成危害，但是这并不意味着雷电不会对建筑物造成危害。在雷电放电强度达到最高时，电压往往能达到几百万伏甚至是上千万伏以上，电流也能达到几十万安，在如此强大的放电环境下，如果建筑物的防雷体系不够完善，建筑物就可能出现较大的损害，重则危及人们的生命和财产安全。

2 住宅建筑防雷设计的必要性分析

全球每年因雷击事件导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故不计其数，进而导致重大的人员伤亡和财产损失。建筑物内特别是高层建筑物内的电器、电子信息系统及微电子器件都会受到雷电灾害的严重威胁。随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断加快，城市高层住宅小区拔地而起，就连新农村建设住宅小区也是大片建设，随着生活水平的提高，建筑内部电子信息系统逐渐增多，遭受雷击的可能性在不断增加，因此对雷电防护的要求就越来越高。建筑物的防雷设计不合理将会为建筑物内的各项设备造成损坏，严重者还会造成人员伤亡。因此重视建筑物的雷害分析以及采取合理的防雷设施是非常必要的。

3 建筑防雷措施

建筑物的防雷系统分外部防雷和内部防雷两部分。

建筑物外部防雷装置一般是由三大部分所组成，包括接地装置、接闪器（避雷线、避雷针、避雷带及避雷网）与引下线。建筑物外部防雷装置主要是用来保护建筑物自身不受损害，减弱雷击对建筑物内部空间产生的各种影响。建筑物防雷系统中的接闪器一般采用接闪杆、接闪带、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。接地装置是接地体和接地线的总称，其目的是将雷击电流流散至大地，一般可以采用自然接地体作为接地装置，也可以采用人工接地装置，在实际设计施工中应使用一些导电性高、耐腐蚀的新型材料。

为了限制雷电电磁脉冲起作用，保护建筑物内各类电器设备的安全，免受雷电的危害，建筑物的内部防雷一般采用屏蔽、等电位联结、合理布线及过电压保护等措施来防护感应雷。根据雷电流的“集肤效应”，室内的电磁场在柱子即引下线附近达到最大，因此室内电子设备与机房的电子设备系统等的位置应选择在建筑物的中部，使其与下引线保持所要求的距离。在实际施工中金属材质的构架、门窗和管线等均焊接在一起，使其与地网保持良好的电气连接以达到阻挡电磁波的侵入与防雷的效果。

4 政府应制定严格防雷规范

各地区政府应根据当地的实际情况，出台了严格的专门规范防雷减灾工作的地方性法规或规章，防止和减少雷电对人们造成的灾害，保护国家和人民生命财产安全。在我国为规范防雷减灾工作而制定的有关防雷规范性的文件出台了很多，如《中华人民共和国气象法》，以及其补充文件防雷管理规范性文件、中国气象局颁布的《防雷减灾管理办法》、《国务院412号令》中的有关“防雷装置检测、防雷工程专业设计、施工单位资质认定”、“防雷装置设计审核和竣工验收”行政许可规定等。然而要做好防雷减灾工作仅靠这些法律法规规章和技术规范是不够的，各级地方政府及有关职能管理部门还应该出台更细致的规范性文件，进一步规范管理防雷减灾工作。气象、建筑、消防、安监、教育等管理部门应当互相配合，地方政府大力支持，一定能更有效地做好防雷减灾工作，将雷电灾害损失降低到最低限度。在进行住宅建筑设计时，必须严格遵循有关的规范和标准，重点关注《建筑物防防雷设计规范》、《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》、国家标准图集《建筑物防雷设施安装》以及《接地装置安装》。在进行高层建筑防雷设计时，应综合设计，做到科学性、实用性和经济性相结合，确保建筑物的财产安全及居民的生命安全。

5 结语

每年我国所遭受的雷击次数较多，所造成雷击灾害与次生灾害均很严重，因此在建筑物的设计中必须仔细考虑建筑的防雷等级及相应的防雷措施，以免造成经济与生命财产安全的损失。建筑物防雷是一个全方位防护，综合治理的系统工程，防雷设计应立足于传统的防雷措施积极创新，在安全的前提下大胆运用新型防雷技术，充分考虑经济效益等多项因素。

[1]姜畔.浅谈建筑外部防雷与接地[J].林业科技情报,2014,46(03): 66-71.

[2]苏柏成,顾晓.雷电对建筑物的危害及等电位连接在建筑防雷中的作用分析[J].广东科技, 2014(10): 118-19.