高层建筑电气设计中的防雷技术研究摘要：随着经济社会的快速发展，越来越多的各类高层建筑拔地而起，并已经逐渐成为现代城市的形象和标志。但是由于相对孤立且海拔较高，高层建筑已然成为雷电频繁侵袭的对象，而由此造成的灾害损失也明显呈现逐年扩大趋势。本文主要阐述了高层建筑的特点及对防雷的要求、防雷接地合理设计及全方位、系统的雷电防护设计方案。
关键词：高层建筑；电气设计；防雷
中图分类号：tu856文献标识码：a文章编号：
abstract: with the rapid economic and social development, more and more kinds of high-rise buildings has gradually become the modern city image and logo. but because of the relatively isolated and at higher elevations, high-rise building has become the object that frequent lightning invasion, and the resulting losses also obviously presents year after year to enlarge a trend. this paper mainly describes the characteristics of high-rise building and the demand to lightning protection, lightning protection and grounding design and all-round, lightning protection system design.
key words: high-rise building; electrical design; lightning protection
1.高层建筑的特点及对防雷的要求
高层建筑与一般建筑不同，它具有以下特点:
1）功能多——现代高层建筑往往把居住、娱乐、商业、办公等功能集于一身，形成多元化功能。2）内部配套设备多——由于这些建筑物的功能多，标准高，要求有舒适的生活环境以及现代化的办公、管理、娱乐、生活等手段，因此，内部配套的设施相当多。比如空调机房、制冷机房、生活及消防水泵房、汽车库及变电所等。3）人员密度高——这类建筑内居住着大批人员，尤其是文化娱乐、商业场所的人员密度更高。4）装修标准及工程造价高。5）保安要求高——这类建筑内居住着大批人员并拥有众多的贵重设备，所以必须保证高度安全。以上特点决定了该类建筑的防雷装置设计必须满足以下两方面的要求:一是要保证建筑物安全可靠。高层建筑造价高，人员集中，建筑物的安全直接关系到财产和人员的安全。在进行高层建筑的防雷装置设计时，必须做到安全、可靠，使其在建筑物遭受雷击时能充分发挥作用，保证建筑物的安全。二是防雷装置应力求简单，便于施工。高层建筑必然采用钢筋混凝土结构或钢结构，应充分利用建筑物本身的金属物作为防雷装置的一部分，并考虑经济、安全可靠、电磁屏蔽、美观、维护简单及施工方便等因素，来设计建筑物的防雷装置。
2.高层建筑防雷接地合理设计
2.1接闪带和接闪网
屋顶的接闪带、接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。一般来说，高层建筑物的屋顶防直击雷，可沿屋顶周边外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外处布设接闪带，屋顶中间设置接闪网，同时经过伸缩缝时应有补偿连接装置。屋面接闪网网格尺寸应严格按照建筑物防雷等级设置；如若暗敷，应注意埋设的深度，按照经验，一般为天面水平层下30~50mm，宜做在防水层上保温层下，埋设太深则无较好接闪效果。但对于斜屋面盖瓦的高层住宅，其接闪器布置和安装时就要注意屋檐、檐脚、屋角等靠建筑物顶外围处的接闪带是不允许暗敷的；一般来说，高层建筑也不能利用屋顶周边混凝土内的钢筋作为接闪器。虽然“新设计规范”没有明确提出高层建筑不能暗敷接闪器，但《建筑物防雷装置检测技术规范》（gb/t21431-2008）第5.2.2.8 条中明确指出“高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋作为接闪器”。
2.2 接闪杆
据“新设计规范”第 5.2.2 条和第 5.2.3 条，安装在高层建筑顶的接闪杆宜采用热镀锌圆钢或钢管，接闪端宜做成半球状，其弯曲半径为 4.8~12.7mm。由于时刻会受到自然界空气、风力、雨雪、太阳辐射、接闪电流后的电磁力等各种危害影响，接闪杆应重点考虑风力、冰雪、雷击能量等对其荷载的影响，选用防腐抗氧化、高物理强度、耐高能量的材料，保证构件安装连接牢固，减少装置能量损耗，并定期对其安全性能进行检测，使其长期有效发挥作用。
建筑物顶接闪杆在引雷防护的同时，伴随着很多负面效应（二
次效应），主要包括：产生感应雷、增加雷击概率、地电位反击等，使得周围的电子设备和人员极易受到损害。所以高层建筑物，尤其是对现代智能信息系统的高楼，应尽量少用接闪杆，多采用接闪带、接闪网等作为接闪器。形状不规则或难以安装接闪带的高层建筑，可利用接闪杆进行保护。
2.3 金属屋面
现代高层建筑为了美观，外墙较多采用金属或玻璃幕墙。幕墙上封口位于女儿墙外侧，属于屋顶周边，非常容易受到雷击，且幕墙与女儿墙之间的封顶金属板（多为铝制盖板）是良好的导电体，一般面积较大，故可利用作为接闪器。高层建筑要利用屋顶金属板作为接闪器，须满足：板间的连接应是持久的电气贯通；金属板无绝缘被覆层（氧化保护膜与保护油漆不属于覆盖层）。参照国际防雷技术标准（iecl024-1.1993）和日本、美国等国的防雷标准，再加上国内外对高层金属幕墙的实施经验，高层建筑顶作为接闪器的铝板厚度应为
2.5~3mm 比较适宜。
3.全方位、系统的雷电防护设计方案
建筑物雷电防护是一个全方位、系统的工程，需建立科学的防护体系，其基本原则和方法是提供合理的雷电流泄放通道，进行分流、均衡电位、屏蔽、合理布线和接地。根据雷电的侵入途径，在进行雷电防护设计时将直击雷防护、感应雷防护和雷击电磁脉冲防护综合在一起，全方位考虑，层层设防。
