高层建筑的防雷接地设计探讨

【摘 要】文章对雷击对高层建筑的危害进行简要介绍，指出高层建筑防雷接地设计的几个要点，提出防雷装置设计的综合应用。

【关键词】高层建筑；防雷；接地

高层建筑物是社会现代化改造的重要项目，选用高层代替早期低层建筑改善了社会群体的生活环境。但是，高层建筑在提供各种生活、消费、办公等超所，其也面临着自然雷电造成的安全隐患，若不采取措施处理将对建筑结构及人员安全造成很大的威胁。防雷接地设计有效地保护了建筑物安全，降低了自然雷击造成的破坏力，保障了建筑区环境的安全性。

1 雷击对高层建筑的危害

从社会发展的趋势分析，高层建筑必将取代常规建筑成为设施改造的主流，未来各地区高层建筑的数量越来越多。建筑行业规定，国内将≥10层的建筑，或高度>24m的建筑，这些都规定为高层建筑物。但雷击对高层建筑物造成的危害也在增加，主要表现为：

（1）损坏建筑。雷击是自然界自动形成的电荷转移现象，正负电荷之间的电位差达到一定程度，便会出现很强的电流值，这种雷电对建筑物的危害力很大。雷击对高层建筑物损坏的表现：一是内控系统，雷电产生的强电流扰乱了电气系统的完整性，强电流会烧坏内连接线路及电控元件，影响了整个建筑物使用价值的发挥；二是用电设施，一些家用电器，如：空调、电视、灯具等，在强电流冲击下会被烧坏，也不利于业主的正常使用[1]。

（2）人员伤亡。最近几年，高层建筑遭受雷击后的意外事故增多，不仅仅是对电气设备的破坏，也对建筑物内人员的生命安全造成严重威胁。以商用建筑为例，高档次酒店建筑使用期间，遭受雷击后引起火灾事故，不仅酒店内的基础设施被烧坏，若人员撤离不及时则将造成生命危险。调查显示，2005-2009年期间，我国每年因建筑火灾死亡平均人数超过200，给社会群体的生命健康造成了巨大的危害。

2 高层建筑防雷接地设计的几个要点

鉴于雷电对高层建筑物性能造成的破坏作用，建筑行业必须注重建筑安全防护措施的应用，通过设定相关设备或技术方案解决雷电造成的危害，为使用者提供安全可靠的建筑环境。直击雷是自然雷击的常见形式，也是对高层建筑破坏力最大的一种雷击现象。无论是正在建设的高层建筑，或已经使用的高层建筑物，都必须要做好防雷接地设计工作，通过安全设计以降低雷电造成的危害。

（1）装置方面。应装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m，这是建筑行业长期实践总结的标准，对建筑避雷具有很好的控制作用[2]。建筑防雷接地采用多种安全控制器，可以对雷电现象及时地感应与捕捉，发现异常状况后输送告警信号，这就需要设计人员控制好防雷装置的选用。

（2）空间方面。防雷接地设计对建筑空间分布有严格的要求，设计人员要从宏观上放置防雷设施，这样才能取得最佳的防控效果。排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内，当有管帽时应按表3.2.1确定；当无管帽时，应为管口上方半径5m的半球体。接闪器与雷闪的接触点应设在上述空间之外，这样设计空间格局可发挥出最佳防雷效果。

（3）控制方面。对于高层建筑物来说，排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等，当其排放物达不到爆炸浓度、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧时，及发生事故时排放物才达到爆炸浓度的通风管、安全阀。防雷接地设计可配备专用的防控装置，设计接闪器的保护范围可仅保护到管帽，无管帽时可仅保护到管口[3]。同时，要对建筑物内设计智能型的控制系统，方便了防雷接地的调控使用。

3 防雷装置设计的综合应用

从根本上来说，建筑防雷功能发挥要依赖于各种安全装置，合理利用接闪器、引下线、接地等安全控件，才能解决雷击对高层建筑造成的破坏。防雷接地设计要科学地应用安全装置，将其设计在建筑规定位置内，及时发现雷电袭击后启动安防措施。笔者认为，设计人员应对上述三种防雷装置进行优化设计。具体措施：

（1）接闪器。屋顶上永久性金属物宜作为接闪器，但其各部件之间均应连成电气通路，设计过程中要注意接闪器的连接方式，把握好每一项装置调试指标。例如，钢管、钢罐的璧厚不小于2.5mm；若钢管、钢罐一旦被雷击穿，其介质对周围环境造成危险时，其璧厚不得小于4mm；设计人员要协调好接闪器的布局形式，保证其抗雷击功能的正常发挥。

（2）引下线。引下线是将自然强电流引入地下的转移方式，其可以把雷电危害转移给地下而降低了建筑的电流荷载。一般情况，引下线设计宜采用圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢，圆钢直径不应小于8mm；扁钢截面不应小于48mm，其厚度不应小于4mm；当利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地体时，可不设断接卡。

（3）接地装置。防雷接地装置设计需注意安装位置的分布，通常埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢；埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm；扁钢截面不应小于100mm，其厚不应小于4mm；角钢厚度不应小于4mm；钢管壁厚不应小于3.5mm；这些都是设计人员应当考虑的问题。

4 总结

综上所述，在防雷接地体系设计上要综合考虑各方面因素，施工通过从电缆接地、设备接地、配线架接地等方面严格把关，采用联合接地方法来消除和抑制干扰。笔者只是结合自身经验，谈谈自己对工作的认识，目的在于抛砖引玉，希望大家多多思考，共同努力，把防雷接地工程做到最好。

参考文献：

[1]王学海.高层建筑防雷接地设计的技巧性[J].中小企业管理，2011（12）.

[2]彭志军.自然雷电对建筑物的危害及防雷设计研究[J].湖北建筑科技，2011（6）.

[3]陈静.常见防雷装置应用于建筑物安防系统的分析[J].南京理工大学学报，2010（16）.

[4]徐宝华.现代建筑防雷系统的规划与安装流程[J].建筑安全研究，2010，（10）.