■　黃治國

（湖北省宜昌市遠(yuǎn)安縣氣象局湖北宜昌444200）

高層建筑雷電危害及防護(hù)措施分析

■黃治國

（湖北省宜昌市遠(yuǎn)安縣氣象局湖北宜昌444200）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模逐年擴(kuò)大，城市中高層建筑逐年增多。建筑物越高，受雷擊的可能性就越大。高層建筑物防雷就成為越來越重要的問題。為防止或減少雷擊建筑物所發(fā)生的人身傷亡和電器產(chǎn)品的財產(chǎn)損失，并做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計和施工，必須加強(qiáng)高層建筑防雷技術(shù)研究。本文首先介紹了雷電及其災(zāi)害形成過程，并對常見的幾種雷電危害防護(hù)措施進(jìn)行了探討分析，旨在為今后防雷工作提供參考依據(jù)。

高層建筑防雷直接雷雷電波措施

我國2005年起規(guī)定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。高層建筑結(jié)構(gòu)的主要類型主要有框架、框剪、剪力墻、框筒、鋼結(jié)構(gòu)等。高層建筑物的主要損害來源于雷電造成的雷電感應(yīng)及雷電波侵入，因此，不僅僅要保障電氣設(shè)備、通信設(shè)備的安全，對高層建筑物內(nèi)的人員，建立一個雷電安全的空間也很重要。

1　雷電介紹及雷擊災(zāi)害形成

1.1雷電介紹

雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現(xiàn)象。雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中，因此常伴有強(qiáng)烈的陣風(fēng)和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風(fēng)。積雨云頂部一般較高，可達(dá)20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空氣對流等過程，使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復(fù)雜，但總體而言，云的上部以正電荷為主，下部以負(fù)電荷為主。因此，云的上、下部之間形成一個電位差。當(dāng)電位差達(dá)到一定程度后，就會產(chǎn)生放電，這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。

1.2雷擊災(zāi)害的形成

云內(nèi)和云與云之間的放電，叫云間閃電或云閃，云與大地之間的放電，叫云地閃電或地閃。云閃因其不能到達(dá)地面，一般不會對人類活動造成影響，對人類活動造成影響的主要是地閃。地閃發(fā)生時，產(chǎn)生的雷電流從云中泄放到大地，在其泄放通道上造成的危害即雷擊災(zāi)害。當(dāng)雷電流從云中泄放到大地時，直接打在建筑物、構(gòu)筑物及人畜身上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力，造成毀壞和傷亡，稱之為“直擊雷”；當(dāng)雷電流從云中泄放到大地時，在其泄放通道周圍產(chǎn)生電磁感應(yīng)向外傳播或直接通過導(dǎo)體傳導(dǎo)，導(dǎo)致在影響范圍內(nèi)的金屬部件、電子元件和電氣裝置，受到電磁脈沖的干擾而毀壞，稱之為“雷擊電磁脈沖”。

2　高層建筑雷電種類及防護(hù)措施

高層建筑物的雷電種類主要包括：直、側(cè)擊雷，感應(yīng)雷和雷電侵入波。針對雷電的不同形式我們主要采用接閃、分流、屏蔽、均壓、等電位、接地等技術(shù)措施。

2.1直接雷防護(hù)

直擊雷是帶電云層與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力等一系列的破壞作用。主要危害建筑物、建筑物內(nèi)的電子設(shè)備和人。直擊雷的電壓峰值通常可達(dá)幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達(dá)幾萬至幾十萬安培，雷云所蘊藏的能量在極短的時間（其持續(xù)時間通常只有幾微妙到幾百微妙）就釋放出來，此時瞬間功率是巨大的，破壞性很強(qiáng)。

直擊雷的防護(hù)：防護(hù)直擊雷主要依據(jù)國際電工委員會IEC1312-1～3《雷電電磁脈沖的防護(hù)》、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》、《電子計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》、《電子設(shè)備雷擊導(dǎo)則》《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》等。通常都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過做引下線的金屬導(dǎo)體導(dǎo)引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。保護(hù)建筑物本身不受雷電損害，以及減弱雷擊時巨大的雷電流沿著建筑物泄入大地時對建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生的各種影響。

2.2側(cè)擊雷防護(hù)措施

由于高層建筑一般比較高，雷電可能從高層建筑物側(cè)部將建筑物擊中，側(cè)雷擊的保護(hù)一般不需專設(shè)接閃器。先判斷高層建筑是屬于一級還是二級防雷建筑物，然后在30 m或45 m以上將各層（或每隔三層）圈梁內(nèi)的周邊主筋焊通，成為均壓環(huán)，并與防雷引下線焊接，同時將金屬門窗的框架、金屬欄桿、表面裝飾等較大金屬物與均壓環(huán)連接，達(dá)到防側(cè)擊雷的目的。

2.3感應(yīng)雷防護(hù)措施

防感應(yīng)雷的設(shè)計就是對整個高層建筑進(jìn)行總等電位聯(lián)結(jié)。《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-94）第3.1.2條規(guī)定：“裝有防雷裝置的建筑物，在防雷裝置與其他設(shè)施和建筑物內(nèi)人員無法隔離的情況下，應(yīng)采取等電位聯(lián)結(jié)”。在防雷中，所謂等電位是指需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生雷擊時，所有各相關(guān)部分不存在電位差。當(dāng)發(fā)生雷擊時，整個高層建筑物成為一個統(tǒng)一的帶電體，各部分電位差比不連接的時候要小得多，特別是各金屬物與其附近的金屬體之間的電位差近似為零，因此不會發(fā)生雷電反擊和破壞建筑物的事故。

2.4雷電侵入波防護(hù)

為了防止雷電侵入波沿低電壓線路進(jìn)入室內(nèi)，低壓線路最好采用地下鎧甲電纜供電，并將電纜的金屬外皮接地；采用無鎧甲電纜時，最好穿鋼管進(jìn)入室內(nèi)，鋼管兩端應(yīng)做好接地，利用圓管的集膚效應(yīng)來衰減雷電波入侵是目前防雷的主要手段之一；采用架空線供電時，在進(jìn)戶外裝設(shè)一組低壓閥型避雷器或2～3mm的保護(hù)間隙，并與絕緣子鐵腳一起接地。接地裝置可以與電氣設(shè)備的接地裝置并用。接地電阻不得大于5～30Ω。閥型避雷器裝在被保護(hù)物的引入端。其上端接在線路上，下端接地。正常時，避雷器的間隙保持絕緣狀態(tài)，不影響系統(tǒng)的運行，當(dāng)因雷擊，有高壓沖擊波沿線路襲來時，避雷器間隙擊穿而接地，從而強(qiáng)行切斷沖擊波，這時進(jìn)入被保護(hù)物的電壓僅為雷電流通過避雷器及其引線和接地裝置產(chǎn)生的殘壓。雷電流通過以后避雷器間隙又恢復(fù)絕緣狀態(tài)，以便系統(tǒng)正常運行。

3　結(jié)語

高層建筑的防雷問題直接影響到建筑物的使用安全，威脅到人們的生命和財產(chǎn)安全，所以應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視，由于高層建筑的高度越來越高，建筑越來越多，其防雷設(shè)計也存在一定的問題和缺陷，有待業(yè)內(nèi)人士和相關(guān)人員進(jìn)一步的研究和探討。

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S761.5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-398-2