高层民用建筑防雷设计

田浩实许建娇

摘要:目前由于城市化进程快速，我市新建民用住宅高层所占比例越来越大，所以研究及设计高层民用建筑防雷已经越来越必要。本文从雷电对建筑物的危害出发,并结合实际工程探讨了在高层民用建筑物的防雷及接地设计中应采取的几种防雷措施,从而达到安全防雷的目的。

关键词:高层民用建筑；防雷措施;防雷接地;防雷装置

Abstract: at present due to the rapid urbanization, the city''s new civil residential high proportion of more and more big, so the research and design of lightning protection high civil buildings has been more and more necessary. This article from the building of lightning damage, and combined with engineering discussed high civil buildings in the lightning protection and grounding design should be adopted in the several measures of lightning protection, so as to achieve the purpose of lightning protection safety.

Keywords: high civil buildings; The lightning protection; Lightningproof grounding; Lightning protection equipment

中图分类号：TU856文献标识码：A文章编号：

一、雷电对高层民用建筑物的危害及防雷方法

雷电的产生是一种自然现象,它是由于天空中聚集有大量带不同电荷的雷云,随着雷云的积聚,雷云之间以及雷云和大地之间的电场强度逐渐增强,当达到25 KV/ cm～30 KV/ cm 时,空气被击穿,开始放电[1 ] ,雷云与雷云之间的放电称为打雷,当雷电流流过地面的被击物时,具有极大的破坏性,如会使地面建筑物倒塌、人畜伤亡,对电力、电讯等设备造成损坏。雷电对建筑物的危害主要表现如下几方面:直击雷、侧击雷、雷电感应、雷电波入侵。高层民用建筑物更易遭受雷击,加之高层建筑正在向智能化发展,大量电子设备和网络系统一旦遭受雷击,损失将很严重,所以防雷系统可靠与否极为重要[2 ] 。目前,建筑物的主要防雷方法有富兰克林避雷针法、法拉第笼式避雷法、消雷器避雷法、放射性避雷器防雷法四种。高层民用建筑防雷一般是采用法拉第笼式避雷法,其方法是将建筑物层面避雷网(带) 、引下线和接地装置三部分联结成一个整体的钢铁大网笼。要有效防直击雷、防侧击雷、防雷电感应和防雷电波入,就必须综合考虑接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽、合理布线和接地等因素,达到安全防雷的目的。

二、建筑防雷等级的确定

我们在着手建筑物防雷设计的第一步，首先是要确定建筑物的防雷等级[3 ]。防雷类别的划分，除了由建筑物的功能定性外，第二、三类防雷建筑，还取决于建筑物的预计年雷击次数N。例如新加坡城二期30号楼，项目位于沈阳市浑南新区，本建筑地下二层、地上三十三层，属一类高层居住建筑（以下均以本工程设计）。

N=k·Ng·Ae =1×0.1×26.9×0.0418=0.1125

其中Ng=0.1×Td

式中：N—建筑物年预计雷击次数(次/a)

k—校正系数，一般情况取1.0

Ng—建筑物所在地雷击大地年平均度(次/km2·a)

Td—年平均雷暴日(d/a)，沈阳市区取26.9(d/a)

Ae—与建筑物截收相同雷击次数等效面积(km2)

按照《建筑物防雷设计规范》，以上公式计算结果，年预计雷击次数大于0.05次/年且少于0.25次/年范围之内，应划为第三类防雷建筑物。

三、建筑防雷措施

2. 1 防直击雷

高层民用建筑防直击雷的装置由接闪器、引下线、接地装置三部分组成。接闪器是吸引和接受雷电流的金属导体,接闪器有避雷针、避雷网(带) 等几种形式。在高层民用建筑中接闪器一般采用避雷网(带) 这种形式,有时也可采用避雷网(带) 和避雷针的组合形式,避雷网(带) 应沿屋脊、屋角、屋檐、女儿墙、山墙及突出屋面等易受雷击部位敷设,并根据建筑物的防雷等级在整个屋面组成不同尺寸要求的网格,见表1 。

以

1).避雷带：

a.建筑物避雷带：(Ф12热镀锌圆钢)明装在屋面女儿墙、屋脊及屋檐上。避雷带安装高度为150mm，距屋面边缘或女儿墙外侧为100mm，支架水平距离为1000mm，转角处间距为500mm。

b.屋面避雷带转角位与防雷引下线连接处必须有弧形过渡，且焊接可靠。屋面不同标高部位避雷带连接，利用结构钢筋焊接连通，无结构钢筋时用Ф12镀锌圆钢暗敷焊接连通(明敷采用热镀锌圆钢)。露台局部暗装避雷带利用结构钢筋焊接连通。无结构钢筋利用时，用Ф12镀锌圆钢焊接连通成闭合环路，埋深20mm。

2).避雷网:第三类防雷建筑物：避雷带应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位组成不大于20mx20m或24mx16m的网格。

3). 防雷引下线：

a.利用建筑物钢筋混凝土柱内对角两根主筋(每根Ф≥16)，作为引下线其接点应焊接成可靠的电气通路。作防雷引下线的柱筋每层至少有一个箍筋与主筋相焊接，引下线间距不大于25m。

b.引下线在首层室外距地坪1.8m两处设断接卡子(暗藏在外墙接线盒内)。

2.防侧雷击及等电位联结的保护措施：

2. 2 防侧击雷措施

当建筑物高度超过滚球半径的高度时，建筑物的侧面会遭受雷电侧击，因此建筑物应采取措施防止雷电侧击。通常沿建筑物四周设水平避雷带，并使滚球半径高度以上的外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。

a.竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。

b.从首层开始，每三层设均压环。均压环可利用圈梁内外侧两根≥Ф16以上主筋通长焊接形成闭合回路或沿圈梁外侧敷设-40x4镀锌扁钢一圈，均压环与该层外墙上的所有引下线连接。

c.防侧雷击措施：60m以上外墙上所有金属构件(如:铁艺栏杆,金属门窗等)均需与防雷引下线或均压环连接。

2. 3 防雷电波的侵入保护措施

1).低压电源入户总箱加装浪涌保护器(SPD)。

2).所有引出屋面的配电线路在配电箱出线端加装浪涌保护器(SPD)。

3).弱电线路在进户线处设置浪涌保护器，由相应的系统集成商设计和安装。

4).引入建筑物的各种金属管线，在入户端应将电缆的金属外皮，钢管等与接地装置可靠连接。

参考文献:

[ 1 ] 董羽蕙. 建筑设备[M] . 重庆:重庆大学出版社,2002.

[ 2 ] 叶健蕙,车群转. 高层建筑的防雷接地措施[J ] . 安装,2003 , (4) :33O35.

[ 3 ] GB50057-2010,建筑物防雷设计规范[ S] .

[ 4 ] 许梅,贺秋丽,刘平. 高层建筑的防雷保护[J ] . 沿

海企业与科技,2003 , (3) :57O58.

[ 5 ] 胡海明. 高层建筑防雷接地设计浅谈[J ] . 煤炭工

程,2002 , (10) :9O10.

3、建筑电气常用数据手册.中国建筑工业出版社，1997.7 4、中国建筑工业出版社编.电气设计规范.北京: 中国建筑工业出版社，1999 5、中华人民共和国机械工业部.建筑物防雷设计规范.中国计划出版社，1994.10

6、梅卫群 江燕 缟著.建筑防雷工程与设计气象出版社，2004

7、戴瑜兴.黄铁兵.梁志超主编.民用建筑电气设计手册.北京.中国建筑工业出版社，2007

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。