高层建筑群雷电防护与检测
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论文摘要：随着时代的发展，城市里高层建筑的增多，人们在享受生活的同时也存在着安全隐患，比如说雷击的隐患。如何做好高层建筑的防雷是保护人身安全和财产安全的重要措施。
中图分类号：TU97文献标识码： A
正文
一、引言
随着经济的发展和城市人口的增多，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，遭受雷击的案例也越来越多。据不完全统计，进入21世界以来的十几年间，全国因雷击造成直接经济损失在百万元以上的事故就有近400多起，每年因雷电灾害造成人员伤亡数千人。高层建筑在社会中起到很重要的作用，许多商业写字楼往往将银行、公司、酒店等多种功能的场所集中在一起，人员密集，电子通讯设备繁多，电力系统复杂，一旦遭受雷击将会造成巨大的经济损失。
雷电防护是一种保护建筑物及人身安全、电力系统及其他一些装置和设施免遭雷电损害的技术措施，也是近年来愈发重要的一门学科，其保护内容涉及建筑物、发射塔、输电线路、加油站、航空、军事等重要领域及工作生活场所。
一、雷击对高层建筑的常见侵袭途径
1、 直接雷击
对一般高层建筑外部来说，所属建筑物、建筑物天面设备和电力线及传输线都有可能遭受直接雷击，即使在避雷针保护范围之内的设备也有被雷电绕击的可能。直击雷的特点是能量大，电力线发生直接雷击，容易发生火花放电，引起火灾，同时，雷电流通过电力线进入机房，也可能击中电源及设备。传输线发生直接雷击，可能导致线路焦化、短路、致使传输中断。
2、侧击雷
对于高层建筑来说，不仅屋顶容易遭受直击雷的雷击，在滚球半径以上的侧面，外墙的电线、金属门窗、外挂空调机、节日彩灯和轮廓灯都容易遭受侧击雷的侵袭，损坏设备、烧毁线路甚至危害人身安全。因此高层建筑要做好相应的侧击雷防护措施。
3、电磁感应
当雷击发生时，将在雷击点附近产生电磁场。当雷电流沿着高层建筑的引下线和内部钢筋向下泄放时，由于电磁感应原理，整个建筑物会处在一个强大且变化的电磁场中，这个电磁场很容易使正在工作的电子设备产生过电压或浪涌故障，即使是一些与外界没有联系的系统，也可能在雷响过后发生瘫痪。研究建筑物内部的
雷击电磁脉冲是非常必要的。
4、雷电波侵入
架空高压输电线路和金属管道在进入高层建筑物时，线路管道附近有可能被雷电击中而产生过电压和静电感应，通过供电线路进入设备使设备造成损坏。
5、地电位反击
地电位反击是雷电流入地瞬间，由于地电位不同而产生的电位差，沿接地线到达设备的外壳、电力线的中性线以及直流地的基准电位点。
二、防雷设计原则、依据、标准及规范
设计原则 :
(1）保障高层建筑内的人身安全；
(2）保护高层建筑主体以及各处电子设备不受直击雷影响和破坏；
( 3）保护高层设备不受侧击雷的破坏；
(4）尽可能保护建筑内设备和电力系统不受雷击各项效应破坏；
设计依据:
根据高层的建筑结构、防雷等级、当地年平均雷暴日、楼高、建筑材料、土壤电阻率、以及测量的数据等资料，结合相关技术指标以及GB50057－94 《建筑物防雷设计规范》以及其他相关行业规范标准等综合考虑制定。
设计标准、规范:
GB50057－94 《建筑物防雷设计规范》 02D502-2 《等电位连接图集》
GB/T 21431－2008 《建筑物防雷装置检测技术规范》 03D501-4 《接地装置安装图集》
99D562（原99D501-1）《建筑物防雷设施安装图集》 JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
IEC61643-12 《低压配电系统的电涌保护器选择和使用导则》
IECI312《雷电电磁脉冲的防护 》
DL/T 620―1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
三、 防雷检测
对高层建筑的防雷设计比较科学的方法是首先进行雷电风险评估。雷电风险评估综合了建筑物所处的地理、土壤、气象以及建筑物使用、设备等情况，进行高层建筑防雷设计时，不能单纯的从建筑物使用性质来确定防雷类别。全面执行防雷管理办法，提高产品和工程质量。
四、防雷措施
1、 接地网
当发生雷电时，雷电流通过引下线向自然接地体周围大地泄流外散，土壤呈现的电阻称为接地电阻，接地电阻公式：Rd=p*ε/c，我们从公式可以得出一个结论：当增大接地网的面积，接地电阻将减小。接地网是指水平方向由钢筋绑扎或焊接成的网格，水平钢筋组成的接地网可以近似看成一块独立的平板，它的电容主要由它的面积决定的。在设计利用底板接地网做自然接地体时，不应认为自然接地体埋得越深，接地电阻就越小，应通过地质勘探报告了解周围的土质情况。
2、引下线
引下线的作用是将避雷带与自然接地体连接在一起，使雷电流构成通路。在高层建筑中利用其柱或剪力墙中的主筋做为引下线，随主体结构逐层串联焊接至屋顶与避雷线连接。为了安全起见每条引下线不应少于两根主筋，主筋的截面不应小于Φ16mm。 在高层建筑的设计、施工中，利用其结构主筋做引下线，这样做具有经济、实用、易于操作的特点，由于现浇混凝土内的引下线不易氧化，所以具有使用寿命长的特点。按建筑物的防雷类别适当减小引下线的间距，这样做可以迅速分流，降低反击电压。
3、避雷带
避雷带由避雷线和支持卡子组成，避雷带应设置在建筑物易受雷击的层檐、女儿墙等处，其作用是引雷效应，雷电流通过引下线向大地泄流，避免高层建筑物雷击。
4、均压环
在高层建筑的设计和施工中，除了防止雷电的直击外，还应防止侧向雷击，超过30米高的建筑物，应在30米及其以下每隔三层围绕建筑物外廓的墙内做均压环，并与引下线连接。保证建筑物接构圈梁的各点电位相同，防止出现电位差。
5、内部防雷接地装置
高层建筑除了采用外部防雷措施外，还应采用内部防雷措施。
笼式避雷网利用建筑物柱、剪力墙内的竖向钢筋迅速分流并疏导雷电流，与板内水平钢筋形成笼网状，在一定程度上屏蔽雷电流产生的电磁感应，还可以达到良好的均压环及等电位作用。现代高层建筑物内重要的强、弱电机房多采用笼式避雷网，因此建议在高层建筑的防雷接地系统的设计和施工中，将内部防雷接地装置与外部防雷接地装置结合起来，构成统一的防雷接地系统，防雷效果将是最理想、安全和可靠的。
四、总结
目前随着计算机、通讯、控制(3C)技术的发展，对防雷接地系统提出了更高的要求，以保证建筑物内的各种设备的正常工作。高层建筑的雷电灾害必须引起我们的高度重视，必须加强对防雷设计进行研究、审核、检测和验收等一系列规范化管理，从而达到高层建筑防雷的真正安全。
参考文献：
[1] GB50057―1994，建筑物防雷设计规范［S］.
[2] 孙景梅．高层建筑的防雷[J]．设计建筑电气，2001
[3] 夏光文．高层住宅接地与设备接地系统[J]．建筑电气，2001.
[4] 期刊论文 高层建筑防雷电反击措施 - 城市建设理论研究（电子版） - 2011(34)
[5] 期刊论文 高层建筑中舍内电子设备的雷电保护技术研究 - 信息通信 - 2013(6)