高层建筑电气防雷接地工程施工探讨

陈超

【摘要】伴随当前城市化的不断发展以及城市人口数量持续增加，高层建筑的数量越来越多，高层建筑电气防雷接地工程也成为重点工程项目，在高层建筑电气安装工程开展中应用有效的防雷接地技术，能够提升电气系统的安全性，并且还可以保护建筑物，使人们的生命财产安全得到保护，但由于当前高层建筑电气系统比较复杂，所以还应该合理开展防雷接地工程。本文首先对防雷接地系统进行了简要介绍，对高层建筑电气安装工程中开展防雷接地设计及施工内容进行全面探讨，从而为防雷接地工程的开展提供一定的借鉴。

【关键词】高层建筑；电气安装工程；防雷接地工程；设计；施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.109

雷电灾害是当前发生频率较高的一种自然灾害，其形式主要可分为两种类型，其一为雷电直击，其二为感应雷击，当雷电释放出的电流超出限值之后，将会形成磁场感应，造成周围出现的金属物体会产生感应电压，且这种电压不仅会对金属物体附属的电气设备产生一定的损坏，而且还会造成建筑物火灾发生，甚至威胁人们的生命财产安全。高层建筑居住或停留的人员比较多，电气设备的需求量也比较高，若发生火灾事故将会造成严重的损失。所以针对高层建筑电气安装工程，必须采取有效的防雷接地施工技术，为高层建筑保驾护航，对于防雷接地工程而言，其设计与施工同等重要，并且存在着密切的关联，因此，本文将从高层建筑电气安装工程所采用的防雷基地系统结构出发，对其设计及施工的技术方法进行探讨。

1、高層建筑电气防雷接地系统结构概述

高层建筑电气防雷接地系统结构主要是由接地极（接地体）、避雷带（避雷针）以及引下线构成。

1.1 接地极或接地体

高层建筑电气防雷接地系统所使用的接地极通常是人工接地体或者是建筑基础接地体，对于高层建筑而言，其建筑基础通常是水泥灌注桩或者是预制管桩，通过建筑基础桩基中的钢筋当作自然接地极具有良好的防雷接地效果。将引下线同接地体进行连接时，应将其焊接到桩基主筋上，通过与地梁底部大于Φ16的钢筋和主筋进行焊接，具体的接地极（体）位置及数量需要根据高层建筑电气安装工程的施工图来进行确定[1]，见图1所示。

1.2 引下线

引下线最好利用建筑物钢混结构中的梁、柱内部钢筋，通常来讲，引下线需要利用钢混结构柱两根≥Φ16的外侧主筋，并进行连续焊接，将其作为引下线，引下线的上部应该与避雷带（避雷针）连接，下部应该与接地线连接，根据电流效应这一原理，高层建筑的梁柱导下电流强度能够达到最大值，若高层建筑机构之中的钢筋无法作为引下线，则应该在高层建筑外墙面上专门设置引下线，根据新规范之中的防雷要求，要求所设置的引下线数量应该在2根以上，并且还要均匀布置，引下线的间距还需要满足标准规范[2]。

1.3 避雷带

避雷带应该设置在高层建筑的屋面上，制作材料为Φ12镀锌圆钢，将其在引下点位置同外侧梁柱主筋（Φ16以上的钢筋）进行焊接，凡是不带电且裸露的金属物体均需要同避雷带之间焊接，避雷带在制作时还要使其形成闭合环路[3]，避雷带安装图见图2所示。

2、高层建筑电气安装防雷接地系统设计

从高层建筑电气安装防雷接地系统中可以了解到，该系统的设计关键在于对引下线及避雷带的设计，而对于接地极而言，只需要选择好接地体，并按照规范操作即可，因此，针对高层建筑电气安装防雷接地系统的设计，本文将重点从引下线设计和避雷带设计两个方面进行探讨。

2.1 避雷带设计

避雷带属于一种接闪装置，其在整个系统之中发挥着接受雷击的作用，通常来讲，该装置一般设置在高层建筑的顶部位置，对其有效设计能够降低高层建筑受到雷击的可能性，在对避雷带进行设计的过程中，设计的重点在于避雷带的规格尺寸和间距。此外，在安装避雷带前，还应该对高层建筑电气安装的实际情况进行全面地了解，从而确保避雷带设计能够满足相关标准规范及工程实际情况。

2.2 引下线设计

在对引下线进行设计时，应该尽量避免引下线预留过长，主要是因引下线如果越短越有利于开展高层建筑四角垂直结构。对于建筑高度在30m以上的建筑，应该对高层建筑结构的主筋实施下线焊接，且需要保障该项工作每间隔三层楼实施一次[4]。此外，引下线设置还要根据不同情况来制定设置方案，在设计引下线时，设计人员还必须对高层建筑实际结构以及电气安装情况进行全面考虑，还要合理安排引下线安装工作。

3、高层建筑电气安装防雷接地系统安装施工

完成高层建筑电气防雷接地系统的设计后，便需要按照相关设计方案对该系统进行安装施工，该系统安装施工内容主要是对接地装置进行安装、防雷引下线的安装、均压环防侧击装置的设置、等电位连接以及防侧击雷系统的安装，具体操作如下：

3.1 接地装置的施工安装

从上述内容中可以了解到，接地装置即接地极或接地体，接地方式主要包括自然接地以及人工接地。在对接地装置进行实际安装施工时，需要关注接地电阻值，如果接地电阻值比较小，则可以考虑通过建筑物基础来完成接地，对于技术含量要求比较高的施工内容，还必须依据相关设计方案严格执行，从而保证施工的规范化，实现接地装置安装的质量。

当前在普通的建筑电气安装工程之中，大部分均是采用这种建筑物基础接地方式来完成安装的，这种安装方式通常能够将普通建筑电气防雷电阻值要求予以满足，但在高层建筑电气防雷接地工程之中，对于防雷电阻值有了更高的要求，需要对防雷装置电阻值予以增加，从而满足高层建筑对电阻值的要求，一般情况下，可以采用多种材料来用于接地线，常见的材料包括镀锌圆钢、镀锌扁钢等，所以在进行室外接地安装的过程中，还应该根据实际情况来对材料进行适当选择，从而保证防雷接地的效果。

3.2 安装防雷引下线

引下线主要包含三种常见的设置方式，其中最为常用的便是利用高层建筑周边结构中的主筋作为引下线或者是使用金属物件来制作引下线。引下线的材料材质通常为圆钢或者是扁铁。通过这种方式安装防雷引下线时，还需要对其镀锌接口进行焊接，若通过弧焊进行焊接，则可将其处理工作减免，如果采取跨接的方式，则搭接长度还需要进行合理地控制，一般需要高于常规跨接直径长度的六倍。

3.3 设置防侧雷击导线

高层建筑与普通建筑不同，其防側雷击设计应该依照设计规范严格执行，在高层建筑30m起，应该沿着建筑周边每间隔6m之内设置接闪器，同时同引下线之间进行稳定连接；对于30m以上的外墙门窗、栏杆以及金属物体必须同防雷装置之间紧密连接，每个6m需要设置均压环，在设置的过程中，均压环可通过圈梁内主筋两个来进行焊接，形成闭合圈，并将该闭合圈与引下线稳定连接，这样做的目的是为了使6m高度范围内的金属门窗均能够同均压环之间连接。若高层建筑外墙有保温层，则应该将均压环尽量与墙体靠近，使均压环与水平接闪器的间距尽量减少。

3.4 避雷带的施工

高层建筑避雷带在施工时实际上就是将高层建筑顶部位置出现的各种凸出结构设置避雷导线，从而使这些结构免受雷击，之所以在高层建筑顶部位置加设避雷带，是因高层建筑与其他建筑物相比较高，会第一时间吸引雷电，所以在雷雨天气时比较容易受到雷击，并且高层建筑顶部凸起部分与平整部分相比更易遭受雷击，一旦遭受雷击则容易击落碎片，从而引发安全事故，严重的情况下会使高层建筑受到严重破坏，所以需要在危险区域完成避雷带安装，从而使雷电灾害发生的可能性降低。在开展高层建筑避雷带设置时应该关注下列要点：

（1）重视材料选择

从上述内容中可知，避雷带材料的选择应以镀锌圆钢为主要材料，采用该材料主要是为了使圆钢受腐蚀风险降低，并使避雷带使用年限增加，同时，如果有使用不锈钢管需要时，还应该按照《建筑防雷设计规范》之中提出的相关标准要求来进行设计施工，所选不锈钢管的管壁厚度应该保证在2.5mm以上[5]，在对接时还需要实施跨接处理，从而保证不锈钢管所制备的避雷带能够有效接收雷电电流，并不会轻易受损。

（2）重视避雷带宽度及高度的设计

在以上内容中已经将避雷带宽度和高度的设计列为重点，在此具体讲述避雷带宽度及高度的设置方法，对于避雷带的高度而言，可以采用45°角等效法来进行计算，通常宽度设置为0.12～015m，避雷带宽度大概在0.052～0.065m范围内，保持在避雷带高度的一半之内。通常避雷带宽度会受高层建筑高度所影响，若高层建筑越高，则避雷带宽度便越有限，所以在对高层建筑顶端的女儿墙和屋檐上敷设避雷带时，应该尽可能向外部边缘处敷设，若施工工艺技术条件允许的情况下，可以将避雷带的敷设与外墙边缘之间平行，同时还要在高层建筑的四角处设置避雷短针，以免边角受到雷击发生损坏，若在女儿墙上敷设避雷带可以按照图2所示方法，尽量严格女儿墙上部的外沿进行敷设。

3.5 等电位连接施工

对于防雷接地系统的等电位连接施工，一般是将建筑物内外部全部金属物件采用连接导线以电气连接的方式将其进行连接，也可设置端子箱。若高层建筑的一些电气设备无法直接同地线之间连接，则可以设置电涌保护器，从而实现高层建筑及其附属电气设备的安全性。

4、防雷接地相关注意事项

除上述防雷接地设计和施工操作外，还应该在开展设计施工中注意以下事项，从而提升防雷接地施工的效果。

4.1 应重视防雷接地的设计水平和施工质量

在开展防雷接地施工之前，应将施工目标、角度等内容进行确定，对建筑结构以及相关设计细则、标准进行全面的参考，从而确保防雷接地设计的全面性、科学性和整体性，避免防雷接地施工中出现若干问题；在施工环节，防雷接地施工主要包含内部防雷和外部防雷两部分，为了实现防雷接地施工质量的提升，应该采取有效的项目管理方法，如精细化管理、全过程管理等，从而确保防雷接地施工质量的提升。

4.2 应重视项目协作

为了保证高层建筑电气防雷接地施工地有效完成，应该将防雷接地施工与电气工程质检密切结合，保证电气设备、电气结构等能够通过有效的防雷接地使其得到保护。实际上由于高层建筑本身比较高，且其内部安装了各类电气设备，这些电气设备本身带电，且多数由金属元件装配而成，一旦受到雷击，将会导致电气设备受到损坏，甚至发生火灾，因此，需要重视防雷接地项目与电气安装项目之间的协作，保证防雷基地工程能够有效地完成。

4.3 应重视高层建筑的内部防雷

相对于低层建筑而言，高层建筑更易受到雷击，并且大多数电气设备均安装在高层建筑内部，因此，内部防雷同等重要，高层建筑内部全部金属装置均需保持等电位，并且还要在高层建筑地下层或者是较低层设置总等电位点，将高层建筑所有金属装置与该总等电位进行连接，从而有效实现防雷。

结语：

总而言之，高层建筑在雷雨天气更易受到雷击，尤其是附带更多电气设备的高层装置更加容易受到雷电的侵扰，所以应该重视高层建筑电气安装防雷接地施工，在施工前根据高层建筑的实际情况，依据高层建筑相关的防雷设计规范，对高层建筑电气防雷接地系统进行有效的设计，合理选择材料，并重视施工过程中的关键节点，从而实现高层建筑防雷接地施工的有效性，以保证人们的安全。

参考文献：

[1]章学诚.建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用探讨[J].住宅与房地产，2020（5）：202-202.

[2]金庆.分析建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用与质量管理[J].中国建材科技，2020， 29（2）：74+112.

[3]郝超.建筑电气防雷接地系统施工探索[J].智能城市，2020，6（4）：168-169.

[4]刘德湘，许伟彬.探讨建筑电气安装防雷接地施工存在的问题与施工技术[J].建材与装饰， 2020（13）：18+20.

[5]陈俊杰，李正良.建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用研究[J].科学与财富，2020，12（12）：55.