梁 倩，魏光龍

（1.濰坊市氣象局，山東 濰坊 261000；2.淄博市氣象局，山東 淄博 255000）

高層建筑物綜合防雷設計探討

梁 倩1，魏光龍2

（1.濰坊市氣象局，山東 濰坊 261000；2.淄博市氣象局，山東 淄博 255000）

雷電是一種十分嚴重的自然災害，每年因雷電造成的損失十分巨大，它可以使建筑物遭到破壞，人員遭受傷亡，電力、通訊、網絡系統(tǒng)設施無法工作，嚴重影響社會經濟發(fā)展。為了確保國家財產和人民生命安全，最大限度避免雷擊造成的直接和間接損失，以《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010等防雷規(guī)范標準為依據，以淄博市某高層建筑物為例，提出建筑物綜合防雷設計，以期提供有益的防雷設計思路。

高層建筑；防雷；設計探討

1 雷電防護概述

自然界中雷的發(fā)生是雷雨云對大地和建筑物之間發(fā)生的一種猛烈的放電現(xiàn)象。雷電的危害十分巨大，破壞力嚴重，造成損失無法估計，為聯(lián)合國公布的10種最嚴重的自然災害之一，也是目前中國十大自然災害之一［1］。近年來，社會經濟、信息技術特別是計算機網絡技術發(fā)展迅速，城市高層建筑日益增多，雷電危害造成的損失也越來越大，據不完全統(tǒng)計，每年因雷擊造成的損失高達數十億元，因此對雷電災害的防御迫在眉睫。雷電分為直擊雷和感應雷兩大類，直擊雷主要是它能以沖擊電流、沖擊波和電磁輻射的方式造成人身傷害、建筑物毀損、電氣設備不能正常運行。感應雷的產生是雷雨云之間和雷雨云與大地之間放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場作用于各種傳輸線路上，感應產生過電壓、過電流，經各種傳輸線路進入設備系統(tǒng)而引起的。這種感應雷對建筑物內的電子設備造成干擾、破壞，又或者使周圍的金屬構件產生感應電流，從而產生大量的熱而引起火災。

雷電防護理論主要是從雷電危害建筑物的途徑進行防護，主要分為外部防雷和內部防雷。外部防雷主要包括建筑物安裝的接閃桿、接閃帶、引下線、接地裝置等，通過直接接閃把直擊雷的能量引入大地來保護建筑物免受直擊雷的損壞。內部防雷通過等電位和安裝SPD限制過電壓和釋放雷電流，來保護建筑物內部的設備和人員安全。

2 高層建筑物防雷設計原則

2.1 可靠性原則

建筑物的防雷設計最應考慮的問題就是可靠性。建筑物安裝防雷裝置后，并非就萬無一失了，按照規(guī)范設計安裝了防雷裝置的防雷安全度也不能達到100%，因此這就要求我們在防雷設計中首先考慮產品和技術的安全可靠性，必須符合國際標準、國家標準和行業(yè)標準。雷電防護技術是不斷發(fā)展的，在實際的雷電防護工程設計中，應當去應用那些經過實踐驗證的安全可靠的產品和技術，而不一味追求技術和產品的先進性。

2.2 實用性原則

建筑物的防雷設計應該從用戶的實際出發(fā)。在保證防雷設計符合相關標準的情況下，盡量做到對建筑物雷電防護系統(tǒng)的實用性，根據用戶實際的角度選擇性能好、可靠性強、價格合理的防雷產品和技術，既考慮了安全又兼顧成本，為客戶設計好實實在在的雷電防護系統(tǒng)。

2.3 可維護性原則

現(xiàn)當今，各種技術發(fā)展瞬息萬變，防雷技術的發(fā)展也是日新月異，這就要求我們在防雷設計時要最大限度地適應今后技術發(fā)展的變化。設計的防雷系統(tǒng)的應當是先進的、開放的、可擴充的，能夠滿足日益擴充的需要［2］。防雷系統(tǒng)良好的可維護性才能為未來系統(tǒng)升級發(fā)展提供保障。

3 高層建筑物防雷設計依據

（1）《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010

（2）《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-2012

（3）《建筑物的電氣設施規(guī)范》IEC60364-5-534

4 高層建筑物直擊雷的防護設計

該高層建筑共25層，地下1層汽車庫，地下2層設備用房，地上一層為營業(yè)廳，2～25層為辦公。通過現(xiàn)場勘測，該高層建筑高度為94.5m，長59m，寬17.1m。

4.1 高層建筑物防雷等級的確定

高層建建筑物防雷設計首先要進行的是確定建筑物的防雷等級，根據《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057-2010）規(guī)定，通過計算建筑物的預計年雷擊次數N來對防雷類別進行劃分。

計算雷擊大地的年平均密度：

Ng=0.024Td1.3=0.024× 271.3= 1.742（km2·a）

式中：Td——年平均雷暴日（d/a），淄博市取27（d/a）［3］。

計算建筑物等效面積：

Ae=｛LW+2（L+W）·［H（200-H）］1/2+ΠH（200-H）｝·10-6

=｛59×17.1+2（59+17.1）·［94.5（200-94.5）］1/2+Π·94.5（200-94.5）｝·10-6

=0.0475（km2）

計算建筑物年預計雷擊次數：

N=K·Ng·Ae=1×1.742×0.0475

=0.0842（次/a）

式中：K——校正系數，一般情況取1.0。

按照《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010，經以上公式計算，該建筑物年預計雷擊次數均大于0.05次/a且少于0.25次/a，因此本建筑物應劃為第三類防雷建筑物，防雷設計參數按第三類防雷建筑物標準進行設計。

4.2 外部防雷措施

（1）接閃器：在屋面設接閃帶，采用Φ8鍍鋅圓鋼，屋面接閃帶網格不大于20m×20m或24m×16m，接閃帶首先應沿屋頂敷設，設在外墻外表面或屋檐邊垂直面上；突出屋面的金屬物體應與屋面防雷裝置相連，突出屋面的非金屬物應裝設接閃器或用接閃帶跨接保護。所有高出屋面的金屬設施都要采取與接閃帶連接等可靠避雷措施。

（2） 防側擊雷：自首層起，每三層將圈梁內鋼筋可靠焊接做均壓環(huán)，并與引下線可靠連接；自60米起每層將圈梁內鋼筋可靠焊接做水平接閃帶并與引下線可靠連接，60米及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物與水平避雷帶可靠連接。

（3）引下線：利用建筑物鋼筋混凝土柱子或剪力墻內兩根Φ15以上主筋通長焊接作為引下線，引下線上端與接閃帶焊接，下端與接地極焊接， 主筋與底板筋可靠電氣連接。

（4）接地裝置：接地裝置為建筑物基礎地板上下兩層鋼筋通長焊接形成的基礎接地網，基礎鋼筋與防雷引下線鋼筋可靠焊接，室外接地凡焊接處均應刷瀝青防腐。

4.3 內部防雷措施

（1）防雷電波侵入措施：電纜進線處應將電纜的金屬外皮、鋼管等與電氣設備接地相聯(lián)。在變配電室低壓母線上裝一級電涌保護器（SPD），二級配電箱內裝二級電涌保護器（SPD），末端配電箱及弱電機房配電箱內裝三級電涌保護器（SPD）。屋頂室外風機、室外照明配電箱內裝二級電涌保護器（SPD）。弱電進戶箱應裝設弱電浪（2） 等電位措施：整個防雷系統(tǒng)工程采用等電位聯(lián)結，應將建筑物內保護干線、設備進行總管、建筑物金屬構件進行聯(lián)結，防雷接地、變壓器中性點接地、電氣設備的保護接地、電梯機房、消防控制室、弱電機房等的接地共用統(tǒng)一接地極。凡正常不帶電，而當絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的一切電氣設備金屬外殼均應可靠接地。為防止人身接觸電的危險，建筑物專用接地線（PE）即TN-S系統(tǒng)配線并進行總等電位聯(lián)結，所有進出建筑物的給排水總管，強弱電進線管等金屬管道均做總等電位聯(lián)接。

涌保護器（SPD）。從配電室至強電豎井內的橋架上敷設一條熱鍍鋅扁鋼，將配電室接地與強電豎井內接地相聯(lián)。電纜橋架及其支架全長應不少于兩處與接地干線連接。弱點豎井內的接地線其下端應與接地網可靠諒解。垂直敷設的金屬管道及金屬物的底端及頂端應與防雷裝置連接。

5 結語

建筑物的防雷設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，忽略了任何一個細小的細節(jié)都對成為建筑物安全的使用的隱患。因此應該考慮防雷各方面的因素，內外結合，才能構成一套完整的防雷體系，才能使防雷工程做到安全可靠、技術先進、經濟合理，確保建筑物安全使用、電氣設備正常運行和人員人身安全。

［1］李宏.基于國民財富損失控制的自然災害防災減災研究［D］.沈陽：東北財經大學，2011.

［2］王功勝.淺談高層建筑物的防雷與接地［J］.廣東電力，2005（02）.

［3］李密，張秀青，王星，馬俊貴.淄博地區(qū)雷擊風險評估的實踐與探討［A］.S13 第十屆防雷減災論壇——雷電災害與風險評估［C］. 2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.083