摘要：隨著城市的現(xiàn)代化發(fā)展，建筑物的規(guī)模也不斷擴大。特別是高層建筑物因為高度高，容易落雷，如果沒有可靠的防雷系統(tǒng)，極易對建筑及建筑內(nèi)的設(shè)備造成損壞或火災(zāi)，對人員造成傷害。因此本文就建筑防雷設(shè)計和安全的幾個要點問題做一定的研究。

　　關(guān)鍵詞：建筑,防雷,設(shè)計,施工

　　一、雷電入侵的兩種形式

　　直擊雷和感應(yīng)雷是雷電入侵建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的兩種形式。直擊雷是雷電直接擊中線路并經(jīng)過電氣設(shè)備入地的雷擊過電流;感應(yīng)雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓，過電流形成的雷擊。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000年版)規(guī)定，建筑物的防雷區(qū)劃分為LPZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn+1等區(qū)(各區(qū)的具體含義本文不再贅述)。將需要保護的空間劃分為不同的防雷分區(qū)，是為了規(guī)定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位聯(lián)結(jié)點的位置，從而決定位于該區(qū)域的電子設(shè)備采用何種電涌保護器在何處以何種方式實現(xiàn)與共同接地體等電位聯(lián)結(jié)。

　　二、建筑物防雷設(shè)計的幾大要素

　　1、接閃功能：指實現(xiàn)接閃功能所應(yīng)具備的條件，包括接閃器的形式(避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng))、耐流耐壓能力、連續(xù)接閃效果、造價以及接閃器與建筑物的美學(xué)統(tǒng)一性等。

　　2、分流影響：指引下線對分流效果的影響。引下線的粗細和數(shù)量直接影響分流效果，引下線多，每根引下線通過的雷電流就小，其感應(yīng)范圍就小。引下線相互之間的距離不應(yīng)小于規(guī)范中的規(guī)定。當(dāng)建筑物很高，引下線很長時，應(yīng)在建筑物的中間部位增加均壓環(huán)，以減小引下線的電感電壓降。這不僅可以分流，而且還可以降低反擊電壓。

　　3、均衡電位：指使建筑物內(nèi)的各個部位都形成一個相等的電位，即等電位。若建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設(shè)置及金屬管線都能連接成統(tǒng)一的導(dǎo)電體，建筑物內(nèi)當(dāng)然就不會產(chǎn)生不同的電位，這樣就可保證建筑物內(nèi)不會產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設(shè)備也有很大的好處。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具備實現(xiàn)等電位的條件，因為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求，應(yīng)有目的地把接閃裝置與梁、板、柱和基礎(chǔ)可靠地焊接、綁扎或搭接在一起，同時再把各種金屬設(shè)備和金屬管線與之焊接或卡接在一起，這就使整個建筑物成為良好的等電位體。

　　4、接地效果：指接地效果的好壞。良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經(jīng)濟。筆者認為，當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物符合規(guī)范條件時，應(yīng)利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置。當(dāng)達不到規(guī)范中規(guī)定的條件或基礎(chǔ)包在防水卷材層內(nèi)時，可做周圈式接地裝置，但應(yīng)將周圈式接地裝置預(yù)先埋在基礎(chǔ)槽的最外邊(不必離開建筑物3m以外)。接地體靠近基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋有利于均衡電位，同時還可節(jié)省為挖深溝所花費的人力和物力。在基礎(chǔ)完工后再挖深溝則易影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

　　5、屏蔽作用：屏蔽的主要目的是使建筑物內(nèi)的通信設(shè)備、電子計算機、精密儀器以及自動控制系統(tǒng)免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內(nèi)的這些設(shè)施，不僅在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾，而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低，有時附近打雷或接閃時，也會受到雷電波的電磁輻射的影響，甚至在其他建筑物接閃時，還會受到從該處傳來的電磁波的影響。因此，我們應(yīng)盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋，即建筑物內(nèi)地板、頂板、墻面、及梁、柱內(nèi)的鋼筋，使其構(gòu)成一個六面體的網(wǎng)籠，即籠式避雷網(wǎng)，從而實現(xiàn)屏蔽。由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同，墻內(nèi)和樓板內(nèi)的鋼筋有疏有密，鋼筋密度不夠時，設(shè)計人應(yīng)按各種設(shè)備的不同需要增加網(wǎng)格的密度。良好的屏蔽不僅使等電位和分流這兩個問題迎刃而解，而且對防御雷電電磁脈沖也是最有效的措施。此外，建筑物的整體屏蔽還能防球雷、側(cè)擊和繞擊雷的襲擊。

　　三、防雷系統(tǒng)的組成及設(shè)計、施工要點

　　防雷系統(tǒng)主要有接閃器(避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網(wǎng))、引下線和接地裝置組成。建筑物的耐雷水平是指建筑物防雷系統(tǒng)承受最大雷電流沖擊而不至于損壞時的電流值(單位Ka)。

　　避雷針：適用于保護細高的建筑物或構(gòu)筑物、露天變配電裝置、電力線路等。可以用Φ25的鍍鋅圓鋼或SC40鋼管制成，針上端砸扁并搪錫，以利于尖端放電。獨立避雷針適用于保護較低矮的庫房和廠房，特別適用于那些要求防雷導(dǎo)線與建筑物內(nèi)各種金屬及管線隔離的場合。也可使用海膽狀多針避雷針,如北京亞運會國家奧林匹克體育中心游泳館有兩組，各12根針。

　　避雷帶和避雷網(wǎng)：避雷帶是指沿屋脊、山墻、通風(fēng)管道以及平屋頂?shù)倪呇氐茸羁赡苁芾讚舻牡胤椒笤O(shè)的導(dǎo)線。當(dāng)屋頂面積很大時，采用避雷網(wǎng)。它是為了保護建筑的表層不被擊壞，避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用鍍鋅圓鋼或扁鋼，應(yīng)優(yōu)先選用圓鋼，其直徑不應(yīng)小于8mm，扁鋼寬度不應(yīng)小于12mm，厚度不應(yīng)小于4mm。避雷線適用于長距離高壓供電線路的防雷保護。架空避雷線和避雷網(wǎng)宜采用截面積大于35mm?的鍍鋅鋼絞線。

　　除利用混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋作為接閃器外，接閃器均應(yīng)熱鍍鋅并涂漆。此外，不能利用安裝在接收無線電視廣播的公用天線的桿頂上的接閃器保護建筑物。而應(yīng)把天線納入建筑物防雷系統(tǒng)，并與防雷系統(tǒng)的引下線相焊接。

　　引下線：引下線分為暗裝和明裝兩種形式。暗裝引下線通常采用結(jié)構(gòu)柱鋼筋作引下線，但鋼筋直徑不能小于12mm。并且利用柱內(nèi)的主筋作引下線時，IEC規(guī)范指出“通常不需要裝設(shè)連接各引下線的專用環(huán)形導(dǎo)體，因為鋼筋混凝土水平梁內(nèi)連接的鋼筋能夠?qū)崿F(xiàn)這個功能”。高層建筑中采用專門的扁鋼作為引下線時，一方面敷設(shè)困難，另一方面引下線的數(shù)量較小，流過的電流較大，易因高電位引起反擊事故。故對高層來說不是好的做法。

　　引下線應(yīng)與各樓層的等電位連接母線相連，可以使室內(nèi)反擊電壓顯著降低。所以，鋼筋混凝土建筑物應(yīng)當(dāng)在各層的適當(dāng)位置預(yù)埋與房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)防雷導(dǎo)體相連的等電位連接板，以便于和接地主干線相連。此外，用柱內(nèi)鋼筋作暗裝引下線時，由于結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的鋼筋不能斷開，故不需要作斷接卡子，測量接地電阻時，只需要從預(yù)埋連接板處接線就可以了。對于高層建筑(24m~100m稱為高層建筑，100m以上稱為超高層建筑)，30m以下每三層沿把建筑物四周圈梁內(nèi)的主筋焊接起來，并與引下線焊接，來實現(xiàn)均壓環(huán)焊接。30m以上，每隔不大于6m或者三層沿建筑物四周外墻的圈梁內(nèi)用扁鋼(25X4mm)作均壓帶，并與引下線焊接。此外，將高層建筑外墻所有金屬門窗及陽臺等與引下線焊接起來，使整個建筑的金屬部分焊接成為一個整體，即法拉第籠，將有效防止直接雷擊。

　　接地裝置：接地裝置中接地極一般采用Φ19或Φ25的圓鋼或者L40X4或L50X5的角鋼。鋼管時為G50。接地極埋深不小于0.6m;垂直接地體長度不小于2.5m,其間距不小于5m，兩接地極間采用接地母線即扁鋼焊接。為防止跨步電壓對人體的傷害，接地體距外墻不小于3m,避開人行道不小于1.5m。

　　接地極也可以沿建筑物四周砸一圈垂直接地體，即周圍式接地方式。這時，不需要離開外墻3m，而以靠近建筑物基礎(chǔ)溝槽的外沿敷設(shè)為合理。因為它與基礎(chǔ)鋼筋距離較近，能起到均衡電位的效果。但如果能夠采用建筑物的基礎(chǔ)主筋作接地體效果更好，不僅節(jié)省鋼材，而且接地電阻較小。

　　總之，周圍式接地方式優(yōu)于獨立式接地方式。周圍式接地的沖擊電阻小于獨立式接地電阻。并且便于和各種入戶金屬管道相連，并可利用自然接地體(如混凝土建筑的基礎(chǔ)鋼筋、深水泵金屬外套館、金屬管道、金屬井管等)降低綜合的接地電阻。當(dāng)建筑的防雷接地和保護接地合一構(gòu)成聯(lián)合接地體時，其共用接地電阻按其中最小值的要求選定，防雷接地不大于10Ω，保護接地不大于4Ω，故聯(lián)合接地電阻不能大于4Ω。此外，防雷系統(tǒng)采用的各種鋼材必須采用鍍鋅防銹鋼材，連接方法要用焊接。