高层建筑防雷接地的设计讨论

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摘要：闪电可以破坏建筑物，破坏，损坏电力设备，电信网络以及高层建筑，文章讨论了防雷接地，以及内部和外部防雷措施，以增加高层建筑的安全性和可靠性。

关键词：高层建筑；防雷设计；建筑物；雷击

由于土地资源的有限和人口的增长，高层建筑住宅逐渐增多。而随着人们生活水平的提高，住宅内智能化程度也逐步提高，进入住宅的线缆及各种电子设备也增多。这些线缆、电子设备给人们带来方便的同时也带来了隐患，因为雷电是一种难以控制的自然现象，它能够通过线缆进入建筑物，对建筑物和建筑物内的设施构成严重危害，甚至危及人们的生命。高层建筑防雷接地设计的好与坏直接影响着人们的生活质量。

一 建筑物的外部防雷

高层建筑的外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷，其作用是保护建筑物本身不遭受雷击，主要由接闪器、引下线和接地装置组成。

（一）接闪器

接闪器是防直击雷接受雷电流的金属导体，其形式有避雷网（带）、避雷针、金属屋面等。避雷网（带）、应沿屋脊、屋角屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设，并按建筑物的防雷等级在整个屋面组成。

根据雷击建筑物部位的规律，在建筑物上装设避雷针（网、带），就能可靠吸引强雷和弱雷。屋面避雷网（带）一般采用热镀锌的圆钢或扁钢及热镀锌件，敷设应平正顺直、固定可靠，搭焊长度应满足规范要求。避雷网（带）在经过沉降缝或伸缩缝时应做煨弯补偿处理，避雷带在女儿墙敷设时，一般敷设在女儿墙的中间，当女儿墙宽度较大时，应将避雷带移向女儿墙的外侧处为宜，因为女儿墙的外沿易受雷击。

现代高层建筑中也有在屋面上利用金属栏杆做避雷网（带），其材质主要采用钢管或不锈钢管，钢管的壁厚应≮2.5mm，钢管直线段对接，转角等部位应采用圆钢或角钢搭接焊，搭焊长度应满足规范要求，栏杆必须与引下线可靠连通。

（二）引下线

引下线的作用是将避雷网（带）与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路，通常利用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。引下线的数量及布置直接影响分流效果引下线数量多且间距较小时，雷电流在局部区域分布也就较均匀，引下线上电压降减小，反击危险也相应减少。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于规范的要求，应尽可能增加引下线的数量，适当减少引下线间距。由于高层建筑物引下线很长，雷电流的电感应压降很大，需要在每隔一定的高度处用均压环将各条引下线在同一高度连接起来，并接到同一高度的屋内金属物体上，以减小其间的电位差，避免发生反击。均压环通常利用圈梁两主筋焊通成闭合回路。高层建筑引下线必须保证全长焊通，为避免接错钢筋，同一柱内引下线不宜小于两根主筋，主筋截面不应小于16mm2 ，钢筋连接处应采用搭接焊，搭焊倍数为圆钢直径的6倍，双面焊，焊缝饱满、平整以减少接触电阻。

（三）接地装置

接地装置包括接地体和接地线。接地装置的优劣与接地电阻和接地方式有关。为便于与各种入户金属管道相连，降低跨步电压，建筑物防雷接地一般采用周圈式接地。防雷接地应尽量利用自然接地体作为接地装置，只要基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于 4%，基础外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，可利用基础内钢筋作接地装置否则应加设人工接地装置。

（四）防侧击雷

侧面雷击的保护一般不需专设接闪器，是将窗框架、栏杆、表面装饰物等较大的金属物连到建筑物的钢构架或钢筋体上进行接地。其次，金属门窗、栏杆等金属物利用均压环就近与防雷装置连接。通常根据建筑防雷类别，在 30m 45m或 60m以上，将各层（或隔几层）圈梁内的周边主筋焊通，成为均压环，并与防雷引下线相连，然后将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物等较大金属物与均压环连接，达到防侧击雷的要求。

在高层建筑施工中，往往电气预埋、幕墙、金属门窗施工不是同一支队伍，这样存在交接、配合问题。在主体结构施工中，电气预埋队伍进行预埋件的接地连接，而门窗施工队伍应保证门窗的可靠接地。通常由圈梁主筋引出 10圆钢，圆钢（或扁钢）与接地端子板搭焊连接，接地端子板再与固定金属窗框的铁板架采用螺丝锁紧。幕墙主金属框架与避雷带或均压环的连接，一般由建筑装饰的幕墙施工单位负责，但土建、装饰、安装应积极主动、密切配合。幕墙防雷应保证立柱与立柱、立柱与横梁之间可靠跨接以及立柱与角码、角码与主体结构预埋件与均压环可靠连接。导线连接应除掉材料表面的保护膜，不同金属材料连接应采取防电化腐蚀的措施。

二 建筑物内部防雷

内部防雷包括防雷电感应，防反击以及防雷电波侵入。良好的内部防雷能减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应，并能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电磁脉冲所造成的危害。内部防雷主要采取等电位连接、屏蔽等措施。

（一）等电位联结

等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、 金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置等连接起来。为保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压，应当使建筑物地面、墙板和金属管、线路等都处于同一电位，为此钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便与接地主干线相连。由于电力、电信线路不能直接接到地线上，电涌保护器（SPD）实现了电气设备、电子设备的等电位联结。

高层建筑物内各种金属导体和管道如金属门窗、设备的金属外壳等作等电位连接；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位连接；建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体形成总等电位连接，最后与联合接地系统相连，形成一个理想的“法拉第笼”。

（二）合理的屏蔽

建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的防护。对有大量微电子设备房间要采取屏蔽措施，使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳 - 屏蔽体本身有关，还与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位联结和接地等措施有关。

为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响，应采用金属管布线，这样防止雷电反击的能力强，对防各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。电气线路的主干线一般集中于高层建筑物的中心部位（其雷电电磁场强度最弱），避免靠近作为引下线柱筋的位置，缩小干扰的范围。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位连接板和接地母线相联结，达到良好的屏蔽效果。

用电设备、配电设备、配电线路应采用防雷电波侵入低压系统的措施，从配电盘引出的线路应穿钢管，钢管的一端应与配电盘外壳相连，另一端应与用电设备外壳、保护罩相连，并应就近与屋顶防雷装置相连。当钢管因连接设备而中间断开时应设跨接线，在配电盘内，应在开关电源侧与外壳之间装过电压保护器。