防雷技术在高层建筑电气设计中的应用

祁勇

南京市建筑设计研究院有限责任公司 江苏 南京 210000

一、雷击危害与高层建筑防雷要求概述

（一）雷击产生的危害

在诸多自然现象中，雷电是常见的自然现象，其具有较大威力，且产生的危害较大。雷电能基于诸多形式对高层建筑产生破坏作用，当前雷电对高层建筑产生的危害形式主要有直击、侧击雷、闪电电涌侵入和雷击电磁脉冲等。直击雷电主要是带电云层中的雷电，会在高层建筑顶端产生瞬间放电情况。侧击雷电主要是从侧面对高层建筑产生影响，其中侧击雷电在较短时间内会产生相对强大的电流。如果未采取针对性防雷管控措施，将会对高层建筑产生较大损坏，导致高层建筑项目出现发热现状，出现火灾问题。其次，闪电电涌侵入中，雷电对高层建筑项目天线、电力线路等产生侵袭，大量电流导入到建筑中。电流经过区域会产生不同程度损坏情况，会诱发诸多触电事故。此外，雷击电磁脉冲会对周边磁场产生诸多影响，导致高层建筑物内部电力线路和电子设备出现损坏。雷击直接击中带有避雷装置的建筑项目，接地网地电位瞬时会快速提升，雷电产生的较大破坏作用会导致各类接地装置受到不同程度破坏。

（二）高层建筑关于防雷设施的要求

现阶段是城市化发展快速阶段，各区域高层建筑项目数量逐步增多。高层建筑应用功能在不断优化，诸多建筑是办公、住宅、商业一体化建筑。高层建筑项目中设定了诸多完善的配套设施，实际居住人员相对密集，所以做好防雷设计至关重要。在高层建筑电气设计中规范化运用防雷技术，要注重结合实际要求展开施工活动。在高层建筑电气设计环节中要注重突出防雷技术应用作用，全面提升高层建筑整体安全性。目前在设计中要规范化选取相应的防雷装置，能为项目施稳定开展奠定基础。其次，诸多高层建筑选取的是钢筋混凝土材料，在防雷技术运用中，要注重对高层建筑混凝土材料运用合理优化。还要注重规范化选取一级负荷供电模式，能有效优化建筑项目整体防雷成效，对各类安全事故问题有效控制。

二、防雷技术在高层建筑电气设计中的应用探析

防雷设计属于相对复杂的问题，相关设计人员要注重从雷击入侵角度分析。结合实际现状，对可能产生雷击的影响要素集中分析，降低雷击危害。高层建筑在建筑电气防雷设计中更要注重拟定针对性保护措施，主要包含接闪、分流、均压、接地、屏蔽、规范化布线等。

（一）防雷设计前的准备操作

当前在高层建筑电气设计中要注重对建筑项目所处的地理位置、地质结构、外部环境、气象条件等有效分析，全面掌握高层建筑项目实际面积、相应层数、实际高度与基本用途。对建筑项目各项影响要素合理分析，判定建筑项目不同周期内受到雷击的次数。对建筑项目防雷设计规范化要求合理分析，做好防雷类别划分。对实际防雷现状对建筑项目进行等级划分，判定项目是否处于公共区域，比如学校、超市、商场、医院等。判定建筑项目内部是否含有信息系统，全面依照建筑项目防雷设计规范进行设计。当建筑项目没有设定防直击雷装置，或是建筑不处于被保护范围内，要注重依照第三类防雷建筑实施防雷保护。

（二）高层建筑外部防雷设计分析

（1）接闪器

接闪器主要是布设在防雷装置应用顶端位置，在高层建筑最突出的位置中运用，对自然雷电实施有效牵引，这样能有效承接直击雷电。接闪器主要是由金属屋面、接闪杆、接闪网等部分组成，为了消除自然雷电产生的侵害，要注重对接闪杆实际高度规范化控制。实际高度不能太高，太高将会增大建筑物被雷击中概率。当前要注重对接闪杆雷击高度、概率合理控制，选用接闪带、接闪网做好直击雷防护。如果在设计中单方面运用接闪杆，要注重选取短针、多针，降低雷击发生概率。部分建筑物屋顶或幕墙为铜、铝等金属材料，当金属材料的厚度达到规范规定的相应厚度，且满足规范的其他相应要求时，也可利用金属材料作为屋面接闪带、接闪网。相关部门在接闪网铺设中，要注重做好高层建筑外部环境容易被击中部位的铺设。在管控中要注重分析高层建筑屋面整体结构复杂性特征，针对各类金属器件运用补充相应的接闪杆实施有效防护。

（2）接地装置

接地体与接地线配合应用能组成接地装置，接地装置能将诸多雷电电流有效分散，保障电流能分散传递到地下环境中。近年来随着城市化建设进程加快，诸多区域高层建筑建设范围在不断扩大，高层建筑是框架架构。实际占地面积较大，埋深充足，所以基于基础整合应用作为接地体安全性与经济性较高。其操作中主要是将桩基础、板型基础、条形基础、承台梁钢筋实施有效焊接。在焊接施工操作中主要是建立网状、环形结构，保障接地布置、设备、电阻值等均能满足规定标准要求。在操作中，将高层建筑基础钢筋网作为自然接地体，要注重对钢筋实际应用与安全距离合理控制，全面提升接地装置应用安全性。

（3）防侧击雷

高层建筑物实际高度较高，当建筑物高度超出45米，要注重对外部墙体实施有针对性的防雷保护管控。建筑项目实际高度超出60m，要利用在建筑中安装的接闪器，对表面物体、边缘、墙角等展开防护对接。在实际操作中，要注重保障结构外圈梁通过主筋焊接，形成相对闭合状态的环形结构。这样能与外墙体金属框架、门窗、空调外机等金属材质有效对接。有助于建立立体化的网状结构，之后通过高层建筑外墙表面网状防雷装置，将自然雷电中大量电流有效转移到地下环境中，这样能有效控制高层建筑项目侧面雷击的危害。

（三）高层建筑内部防雷设计

在等电位联结过程中，主要是应用导线将防雷空间中电信装置、电气导体、外来导体等运用导线实施有效联接，这样能对电位差有效控制，促使电位处于平衡状态。目前多数高层建筑主要是采用TN-C-S系统，选用等电位联结中，要在建筑内部预先埋设防雷导体，要注重与接地主干线有效对接，便于提升防雷成效。其次，还要注意做好过电压控制，其中感应雷电流，能通过高层建筑内部电力线路以及各类金属材质管道通过，使建筑出现短暂的超额定电压情况。其中超出了设备实际耐压数值，将会导致设备被击穿，设备出现损坏情况。为了防止被雷电击穿，要注重在线路进线位置设定浪涌保护器以及避雷器，防止高压侵入到设备内部环境，致使设备运行受到不同程度损坏。

在现阶段高层建筑电气设计中要注重做好内部防雷管控，注重合理屏蔽。在高层建筑项目中要注重拓宽各类微电子设备仪器应用空间，针对各类区域要注重规范化屏蔽，集中控制外部影响要素对各类仪器应用产生的损坏。为了优化屏蔽成效，要注重合理选取屏蔽材料。对电子设备仪器、电源线、接地设施合理选用，这样能保障屏蔽成效全面提升。在建筑电气设计中，尽量将电气线路核心部分装置合理安装在建筑内部中心地段，有助于对电磁干扰问题集中优化。要想全面提升电磁干扰屏蔽成效，还要在接线设计中将高层建筑中各楼层接地线与穿线金属管有效连接。

在电涌保护器应用设计中，要注重对电涌保护器实际安装位置、具体型号、数量、技术参数等有效判定，分析其是否满足规定要求。要对防雷设计规范要求合理分析，在建筑物以下位置设定安装电涌保护器：总电源进线位置、室外管道引入的配线设备、屋面结构用电设备等。在高层建筑内部计算机信息系统、消防控制中心、安全监控系统等弱电系统配电箱中也需安装满足电子信息系统要求的电涌保护器。

（四）综合防雷系统运用

近年来现代建筑快速发展，建筑项目内部供电、电视、网络通讯、消防等与电气管线紧密联系。在防雷设计中要注重对各项要素集中整合，为了能对建筑物雷击情况有效控制，要注重规范化设计防雷系统。当前在综合防雷系统建设中，要注重突出设备过电压保护、防雷接地系统、雷电预警系统应用作用。建筑项目中要设定高效化的防雷、接地系统，提升疏通、疏散雷电的能力，确保接地电阻能满足不大于1欧姆，实现电流快速倾泄。此外，建筑内部要注重实现等电位联结，对雷电反击有效控制，提升个人人身安全。还要注重对雷电产生的过电压有效控制，促使设备安全稳定运行。

三、防雷技术在高层建筑电气设计中应用的注意事项

接闪带作为高层建筑项目外部容易被雷电击中的部位，设置位置要合理规范。正常情况下要优先选取截面积不低于50mm2的镀锌圆钢。在接地材料选用中要注重突出防腐蚀性以及防雷作用，有部分材料防腐蚀性较低，在土壤环境中被腐蚀氧化。在主要接地材料选区中，要注重选用诸多防雷作用突出、不容易腐蚀的应用材料。比如铝、铜、石墨等诸多非金属材料选用，均能作为接地体对原有的钢材应用进行替换。

结束语

综合上述，在高层建筑项目设计中，要注重做好雷电防控设计与施工。要合理采用防雷应用技术，有助于降低建筑被雷击中概率，有助于控制各类安全事故发生概率，提升高层建筑整体安全性，为广大群众积极营造舒适安全的发展环境。