高层建筑防雷接地系统设计相关问题的探讨

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【摘要】雷电会引起建筑物的损坏、人员伤害、对电气设备造成损害和火灾等问题，因此在高层建筑施工中腰做好防雷接地系统设计，笔者根据多年来施工经验，对高层建筑防雷接地设计具体措施进行了探讨，希望对防雷接地施工能有所帮助。

【关键词】高层建筑 防雷 接地 设计

雷电是一种自然现象，却对建筑物会造成严重的损坏，甚至威胁到人生安全，产生火灾等一系列次生灾害。雷电主要是通过电击在建筑物上产生热效应作用或通过静电感应作用以及雷电波侵入作用产生的。现随着我国经济社会不断的发展，高层建筑不断增多，一旦建筑物被雷击中，后果不堪设想，因此高层建筑的防雷接地系统设计显得越来越重要。本文就对高层建筑防雷接地设计进行了探讨。

一、防雷接地

高层建筑通常利用地梁、承台和桩基础等混凝土基础内的钢筋作为接地装置，并利用建筑物混凝土柱内或剪力墙竖向主筋作为引下线与接闪器连接构成防雷系统。高层建筑物的防雷接地系统通常由接闪器、引下线、接地装置等组成。

1、接闪器是利用避雷网、避雷针、金属屋面组合用以防直击雷电流的金属导体。在屋脊、屋角、屋檐及女儿墙这些容易受雷击的地方设置避雷网，避雷网可以吸收建筑物上的强电和弱电，将电流传向地面。敷设时应该保证钢管的平正顺直、固定可靠，搭接长度满足规范要求，尤其在经过沉降缝或伸缩缝时应该做煨弯处理，保证钢管的焊接满足规范要求，屋面上所有的外露金属构件要与避雷带相连。

2、引下线是利用钢筋混凝土中的钢筋将避雷网与接地装置连接在一起，使雷击时电流能够通过混凝土中的钢筋传向大地，在施工中通常使用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。高层建筑引下线必须保证全长焊通，避免错焊、漏焊等问题。

3、接地装置的设计是接地系统设计的关键，其接地质量与接地电阻和接地方式有关，为了在工程施工中节省造价、提高施工速度，可以利用桩基内的钢筋相互连接成为一个接地体；为了保证接地效果，可以利用周圈式接地，方便与各种入户金属管道相连。要保证基础所采用的硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%，基础外表面有沥青质的防腐层时，才可以利用桩基内的钢筋作为自然接地装置，否则必须加设人工接地装置。

当遇雷电时可能产生侧击，所以要做好侧面雷击的保护工作，在侧面雷击的设计中可不必设置专门的接闪器，而是将框架窗、栏杆、外墙装饰金属等连接到建筑物的其他钢构架上，然后进行接地；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，在施工中，可以将各层的圈梁内的周边主筋焊通，组成一个均压环，最后利用钢筋将均压环和引下线焊接牢固，达到防侧雷击的要求。

二、屏蔽布线

屏蔽主要是指利用电子设备、电源线及信号线等屏蔽措施，经过合理的路线，做好电磁干扰，其主要目的是对建筑物内的所有电子设备进行防护，良好的屏蔽不仅使等电位和分流影响很好的解决，同时可以有效的防止雷电电磁脉冲。在工程中，可以利用钢筋混凝土结构内的顶板、地板、墙面和梁柱，形成一个避雷网笼，这样可以达到屏蔽的效果。

由于雷电流是由建筑物外墙四周的柱子内的钢筋引下接地装置的，外墙的电流密度大，在其周围形成磁场墙，因此，还要将建筑物内的所有电子设备的交流电源线、通讯线及数据传输线等主干线路不要在外墙上进行敷设，可以在大楼的中心部位设置，可以减少电磁感应的范围。另外，要将所有的线路都设置金属管保护，并保证金属管接地良好；高层建筑电梯房使用变频器或其他敏感度高的设备也要设置屏蔽网，并在雷电防护区交界处做等电位联接并接地。

三、等电位联结

等电位联结可以分为总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结等，其作用是减少需要防雷的空间内各金属物与各系统之间的点位差。总等电位联结可以降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差，各个楼层间，可通过局部等电位联结端子板将PE母线、PE干线与公共设施的金属管道、金属结构等不带电外露可导电部分相互连通；局部等电位联结是将各个可导电部分在局部场所连通。在高层建筑防雷接地设计中腰做好等电位的设计，以下是在设计中值得注意的问题：

1、没有做好总等电位联结和局部等电位联结设计，在设计中，设计人员责任心不强，没有参照具体的标准图集，也没有了解总等电位施工中应该注意的事项，使得施工不规范，如在等电位联结系统图设计中没有标明等电位联结线的根数、材料名称和规格；没有在平面图中标注等电位箱的位置，及建筑物钢筋网等联结线的联结部位和敷设方式，这些问题都是设计不应该出现的，给施工和验收带来的不便。

2、在电力线、电话线、电视信号电缆、计算机数据传输线等，一切金属线都要接上合理的过电压保护装置，且装置要与建筑物的防雷接地装置进行电气联结，使之成为等电位，如在计算机房和电梯机房中，设置局部等电位板，通过引下线与桩基接地相连接，可以避免信号干扰，同时消除雷击电流的危险。

3、从电源线、信号线及管道等入侵的雷电可能形成雷电波的侵入，一旦受到雷电波的侵入，会危害人身安全和设备的损坏。因此，设计时，要按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）的要求，将屋面设备从配电箱引出的线路所穿钢管的一端与配电箱外壳相连，另一端与用点设备外壳保护罩相连，并就近与屋顶避雷带、引下线相连防止雷电波的入侵。

4、在卫生间不用做局部等电位联结，因为目前卫生间的水管很少使用铸铁管道，而是采用高性能的塑料管道，这使得管道不传电位，但是要考虑到卫生间地板混凝土中的钢筋网、热水器插座等引入PE线的插座，需要设置局部等电位联结，这是施工中容易忽视的地方，设计单位必须在图纸上标明这部分的局部等电位联结。

四、电压保护器

为了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、墙板和金属管都处于同一个电位，因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，以便于接地主干线相连。在供电线路的重要部位设置电涌保护器（SPD）可以实现电气设备、电子设备的等电位联结，以消除雷电过电压。

五、结束语

随着科学技术的不断发展，对高层建筑的防雷、接地设计要求越来越高，体现出设计的复杂性和综合性，只有在设计过程中合理进行设计，保证电气设备和设施能够安全使用而不受雷击，可以减少不必要的人身伤害和财产损失。

参考文献：

【1】董景阳《浅谈高层建筑防雷及接地技术》2006年

【2】高坚榕《建筑物防雷接地保护技术探讨》2005年

【3】陈建文 张素兰 刘建《浅谈智能建筑弱电工程防雷接地》2007年