高層建筑由于其高度較高，很容易成為雷電頻繁侵襲的對(duì)象，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。本文主要闡述了高層建筑的特點(diǎn)及對(duì)防雷的設(shè)計(jì)。

　　《21世紀(jì)建筑材料》Shandong Building Materials(月刊)2008年創(chuàng)刊，原：《山東建材》，是建筑材料工業(yè)科技刊物。旨在廣泛開(kāi)展科技情報(bào)交流，體現(xiàn)山東省建材工業(yè)的特色，為山東省建材工業(yè)的生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)服務(wù)，指導(dǎo)山東省建材工業(yè)的發(fā)展。

　　1.高層建筑的特點(diǎn)及對(duì)防雷的要求

　　高層建筑與一般建筑不同，它具有以下特點(diǎn):

　　1)功能多——現(xiàn)代高層建筑往往把居住、娛樂(lè)、商業(yè)、辦公等功能集于一身，形成多元化功能。2)內(nèi)部配套設(shè)備多——由于這些建筑物的功能多，標(biāo)準(zhǔn)高，要求有舒適的生活環(huán)境以及現(xiàn)代化的辦公、管理、娛樂(lè)、生活等手段，因此，內(nèi)部配套的設(shè)施相當(dāng)多。比如空調(diào)機(jī)房、制冷機(jī)房、生活及消防水泵房、汽車(chē)庫(kù)及變電所等。3)人員密度高——這類(lèi)建筑內(nèi)居住著大批人員，尤其是文化娛樂(lè)、商業(yè)場(chǎng)所的人員密度更高。4)裝修標(biāo)準(zhǔn)及工程造價(jià)高。5)保安要求高——這類(lèi)建筑內(nèi)居住著大批人員并擁有眾多的貴重設(shè)備，所以必須保證高度安全。以上特點(diǎn)決定了該類(lèi)建筑的防雷裝置設(shè)計(jì)必須滿足以下兩方面的要求:一是要保證建筑物安全可靠。高層建筑造價(jià)高，人員集中，建筑物的安全直接關(guān)系到財(cái)產(chǎn)和人員的安全。在進(jìn)行高層建筑的防雷裝置設(shè)計(jì)時(shí)，必須做到安全、可靠，使其在建筑物遭受雷擊時(shí)能充分發(fā)揮作用，保證建筑物的安全。二是防雷裝置應(yīng)力求簡(jiǎn)單，便于施工。高層建筑必然采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)充分利用建筑物本身的金屬物作為防雷裝置的一部分，并考慮經(jīng)濟(jì)、安全可靠、電磁屏蔽、美觀、維護(hù)簡(jiǎn)單及施工方便等因素，來(lái)設(shè)計(jì)建筑物的防雷裝置。

　　2.高層建筑防雷接地合理設(shè)計(jì)

　　2.1接閃帶和接閃網(wǎng)

　　屋頂?shù)慕娱W帶、接閃網(wǎng)應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)。一般來(lái)說(shuō)，高層建筑物的屋頂防直擊雷，可沿屋頂周邊外墻外表面或屋檐邊垂直面上或其外處布設(shè)接閃帶，屋頂中間設(shè)置接閃網(wǎng)，同時(shí)經(jīng)過(guò)伸縮縫時(shí)應(yīng)有補(bǔ)償連接裝置。屋面接閃網(wǎng)網(wǎng)格尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照建筑物防雷等級(jí)設(shè)置;如若暗敷，應(yīng)注意埋設(shè)的深度，按照經(jīng)驗(yàn)，一般為天面水平層下30~50mm，宜做在防水層上保溫層下，埋設(shè)太深則無(wú)較好接閃效果。但對(duì)于斜屋面蓋瓦的高層住宅，其接閃器布置和安裝時(shí)就要注意屋檐、檐腳、屋角等靠建筑物頂外圍處的接閃帶是不允許暗敷的;一般來(lái)說(shuō)，高層建筑也不能利用屋頂周邊混凝土內(nèi)的鋼筋作為接閃器。雖然“新設(shè)計(jì)規(guī)范”沒(méi)有明確提出高層建筑不能暗敷接閃器，但《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB/T21431-2008)第5.2.2.8 條中明確指出“高層建筑物不應(yīng)利用建筑物女兒墻內(nèi)鋼筋作為接閃器”。

　　2.2 接閃桿

　　據(jù)“新設(shè)計(jì)規(guī)范”第 5.2.2 條和第 5.2.3 條，安裝在高層建筑頂?shù)慕娱W桿宜采用熱鍍鋅圓鋼或鋼管，接閃端宜做成半球狀，其彎曲半徑為 4.8~12.7mm。由于時(shí)刻會(huì)受到自然界空氣、風(fēng)力、雨雪、太陽(yáng)輻射、接閃電流后的電磁力等各種危害影響，接閃桿應(yīng)重點(diǎn)考慮風(fēng)力、冰雪、雷擊能量等對(duì)其荷載的影響，選用防腐抗氧化、高物理強(qiáng)度、耐高能量的材料，保證構(gòu)件安裝連接牢固，減少裝置能量損耗，并定期對(duì)其安全性能進(jìn)行檢測(cè)，使其長(zhǎng)期有效發(fā)揮作用。

　　建筑物頂接閃桿在引雷防護(hù)的同時(shí)，伴隨著很多負(fù)面效應(yīng)(二次效應(yīng))，主要包括：產(chǎn)生感應(yīng)雷、增加雷擊概率、地電位反擊等，使得周?chē)�的電子設(shè)備和人員極易受到損害。所以高層建筑物，尤其是對(duì)現(xiàn)代智能信息系統(tǒng)的高樓，應(yīng)盡量少用接閃桿，多采用接閃帶、接閃網(wǎng)等作為接閃器。形狀不規(guī)則或難以安裝接閃帶的高層建筑，可利用接閃桿進(jìn)行保護(hù)。

　　2.3 金屬屋面

　　現(xiàn)代高層建筑為了美觀，外墻較多采用金屬或玻璃幕墻。幕墻上封口位于女兒墻外側(cè)，屬于屋頂周邊，非常容易受到雷擊，且幕墻與女兒墻之間的封頂金屬板(多為鋁制蓋板)是良好的導(dǎo)電體，一般面積較大，故可利用作為接閃器。高層建筑要利用屋頂金屬板作為接閃器，須滿足：板間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通;金屬板無(wú)絕緣被覆層(氧化保護(hù)膜與保護(hù)油漆不屬于覆蓋層)。參照國(guó)際防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(IECl024-1.1993)和日本、美國(guó)等國(guó)的防雷標(biāo)準(zhǔn)，再加上國(guó)內(nèi)外對(duì)高層金屬幕墻的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，高層建筑頂作為接閃器的鋁板厚度應(yīng)為

　　2.5~3mm 比較適宜。

　　3.全方位、系統(tǒng)的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)方案

　　建筑物雷電防護(hù)是一個(gè)全方位、系統(tǒng)的工程，需建立科學(xué)的防護(hù)體系，其基本原則和方法是提供合理的雷電流泄放通道，進(jìn)行分流、均衡電位、屏蔽、合理布線和接地。根據(jù)雷電的侵入途徑，在進(jìn)行雷電防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)將直擊雷防護(hù)、感應(yīng)雷防護(hù)和雷擊電磁脈沖防護(hù)綜合在一起，全方位考慮，層層設(shè)防。

　　3.1 分流

　　通過(guò)引下線將接閃器上的雷電流泄放到大地，分流的效果直接取決于引下線數(shù)量的多少。引下線越多，每根引下線通過(guò)的雷電流就越小，其感應(yīng)范圍就越小。當(dāng)建筑物高于 30m 時(shí)，從30m 起每隔不大于 6m 沿建筑物四周設(shè)水平避雷帶并與引下線相連。這樣可以減小引下線的電感，同時(shí)還可以降低反擊電壓。進(jìn)入建筑物的電源線路、天饋線路和各種信號(hào)線路應(yīng)在不同的防雷區(qū)界面處，以及終端設(shè)備的前端根據(jù) IEC 1312 雷擊電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和 GB50343-2004 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范等的要求，分別安裝上電源類(lèi)、天饋類(lèi)和各種信號(hào)類(lèi)電涌保護(hù)器(SPD)，然后將這些電涌保護(hù)器的接地端與符合規(guī)范要求的接地體連接。

　　3.2 均衡電位

　　均衡電位指建筑物內(nèi)的各部位均能構(gòu)成同一電位(等電位)。將建筑物各部位的結(jié)構(gòu)鋼筋和建筑物內(nèi)各種設(shè)備的金屬外殼及金屬管道都連成統(tǒng)一的導(dǎo)電體，建筑物內(nèi)部就不會(huì)產(chǎn)生電位差，保證建筑物內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生反擊和危害人身安全的接觸電壓或跨步電壓，這是現(xiàn)代建筑防感應(yīng)過(guò)電壓的有效手段。

　　3.3 屏蔽

　　屏蔽的主要目的是對(duì)建筑物內(nèi)的各種通信設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、精密儀器和各種微電子等設(shè)備的防護(hù)。建筑物內(nèi)的這些設(shè)備不僅在防雷裝置接閃時(shí)受到電磁干擾，而且易受雷電波的電磁輻射，甚至其他波源發(fā)出來(lái)的電磁波也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。因此，盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的頂板、地板、墻面和窗、梁、柱等，使其構(gòu)成一個(gè)六面體的網(wǎng)籠，有效地屏蔽掉各種電磁脈沖侵害。

　　4.結(jié)束語(yǔ)

　　從常見(jiàn)的高層建筑普遍情況出發(fā)進(jìn)行探討，高層尤其是超高層建筑，在做好頂部直擊雷防護(hù)的同時(shí)，應(yīng)充分利用建筑物側(cè)面金屬構(gòu)件和防雷接閃器，從才能達(dá)到良好的整體防護(hù)效

　　果。由于高層建筑結(jié)構(gòu)形式多種多樣，新型建筑材料不斷涌現(xiàn)，技術(shù)規(guī)范不斷更新，接閃器布設(shè)和安裝的要求也將發(fā)生轉(zhuǎn)變。只有緊密結(jié)合工程實(shí)際，嚴(yán)格按照規(guī)范要求，充分考慮建筑物所處雷電環(huán)境，精確計(jì)算、詳盡分析，對(duì)于規(guī)范沒(méi)有細(xì)化到位的地方加以科學(xué)考慮，采取特殊措施解決特殊問(wèn)題，才能讓建筑物的接閃器有效發(fā)揮防護(hù)作用，確保建筑物、人員和設(shè)備的防雷安全。

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