建筑物防侧击雷技术分析

摘要：当雷击发生时，云层向大地释放强大的电流，对人、畜危害以及建筑物、电子电气设备等的危害很大。侧击雷是雷击现象的其中一种，由于目前较高层建筑的顶避雷带不能将整个楼体都妥善的保护起来，因此侧击雷的防护显得尤为重要。文章围绕建筑物侧击雷防护问题展开了分析，并讨论了采用均压环来防侧击雷的具体措施。

关键词：建筑物；侧击雷；均压环；热闪器；防雷工程

中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）30-0104-02

所谓侧击雷，是和建筑物直击雷相对而言的，有直击雷就有侧击雷。直击雷是在雷电直接打在了建筑物的楼顶，而侧击雷是雷电打在了建筑楼体的某一侧，形象地说就如同打到了楼体的腰部。目前，防护侧击雷主要是通过在建筑物内部敷设均压环。本文依据《建筑物防雷设计规范》和《防雷装置施工质量监督与验收规范》来分析防侧击雷均压环技术。

一、建筑物防侧击雷的重要性

根据资料显示，我国建筑物敷顶避雷带的安装率比均压环高出很多。我们知道，顶避雷带的作用是保护建筑物免受直击雷的伤害，然而近年来，建筑物频繁受到雷电的侧击，对于侧击雷疏于防范。侧击雷不同于直击雷，由于建筑物楼体的高度不一定，因此可能遭受侧击雷的部位也不一定，从某种意义上说，侧击雷更具破坏性。侧击雷不仅难以预见，产生的危害更是不可小觑，当建筑物遭受雷电侧击之后，电流很有可能随着电气设备的线路或者金属门窗传入楼体内部，这对于建筑物内的人员和设施是个极大的威胁。如果建筑物内敷设了防侧击雷的均压环，可以很大程度的降低伤害。

在《建筑物防雷设计规范》中提到：高于30m的第一类建筑物需要防侧击雷；高于45m的，如果从45m到建筑物顶部的这部分高度能占到总高度的20%以上的第二类建筑物；高于60m的，如果从45m到建筑物顶部的这部分高度能占到总高度的20%以上的第三类建筑物需要防侧击雷。并且规范中主要阐述了用于防护侧击雷的方法是：（1）用接闪器；（2）将建筑物外墙内外敷设的金属管道和其他金属制物与防雷带、引下线等电位连接。笔者认为上面的引用的规范存在两点问题：第一点，实践证明，实际情况总是比理论复杂的多。有报道，某城市一居民楼遭受侧击雷，造成了人员伤亡和财产损失，并且给当地民众留下了一定程度的恐惧和阴影心理。根据规范，该民用建筑并没有超过60m，因此没有防侧击雷的有效措施，因而导致了我们不想看到的结果。规范的制定是极其严谨的，提供的数据也都是最权威的，该敷设防侧击雷设施虽坚决执行了，然而还是出现了意外。其实仔细分析不难发现，该民用建筑之所以发生了侧击雷灾害，是因为它所在的城市处于我国的强雷区和多雷区，雷击现象频繁，雷击破坏力强。因此，这就要求相关部分和建筑施工人员在对建筑进行防雷防护时，不仅要根据规范，还应对照国家气象局最新公布的强雷、多雷区等的资料，气象部分也应增强雷电监测机制，及时做好雷电天气的科学预报，并且利用好媒体网络等手段将雷电情况和防护措施发送给相关部门。第二点，接闪器等方法固然可以防护侧击雷，不过接闪器多用于建筑物的外部防雷，虽然外部也包括侧面，但建筑物内部对侧击雷的防护就相对比较薄弱，笔者认为就目前来说，均压环技术可以很有效地防护建筑内外的侧击雷。

二、均压环技术

均压环有很多分类，能作用于很多领域，比如按照用处的不同，均压环分为：防雷均压环、避雷器均压环（主要在避雷器的外部安装）、绝缘子均压环等；按制作材料的不同又可以分为不锈钢、铁制、铝制等。笔者在这里讨论的均压环是防雷均压环。要说明防雷均压环的概念，首先要明确什么叫做均压环。均压环，不难理解，主要是被用来平均电压的，其原理是将输入的高压等量平均的分布到物体周围，从而在各个环形之间不存在电位差。防雷均压环的原理也是如此，将建筑物顶部的避雷带、建筑物的钢筋等共同连接在一起而形成著名的法拉第笼，使笼子内部的每处都受到保护，对于防侧击雷十分有效。其大致思路是：将建筑物内的导体和墙体外敷设的金属线路和金属制物体等电位进行连接，并且一直连到接地装置，从而将处于室内外的所有设施连成一个大等势体，设备之间没有了电位差也就不会产生有害电流，和中学物理讲过的屏蔽装置原理相类似。我们在机房经常能见到的环形扁钢就是防侧击雷用的均压环，由此可以证明均压环技术的可行性和实用性。

建筑物均压环的安装应当按照现行的《防雷装置设计技术评价规范》进行，具体应符合下列规定：

1．如果建筑物有结构外圈梁，那么应当优先采用结构外圈梁内水平的两条钢筋来组成一个闭合的电气通路；如果没有，那么应该采用两条镀锌的圆钢或者一条热镀锌的扁钢沿着建筑物的外墙来回敷设一周，这两条镀锌的圆钢应大于等于Φ12，热镀锌的扁钢大小为40mm×4mm，再将建筑物每层引下线的钢筋和被用来做均压环的钢筋焊接在一起，具体焊接的长度标准如下：

2．在多雷区和强雷区，无论是第一、二还是第三类建筑物，在30m以下应当每三层敷设一个均压环，30m以上应当每两层或者垂直距离小于等于6m时敷设一个均压环。如果建筑物有群搂和地下室，那么地面以下应当每层地下室均应敷设一个均压环，群搂则应当每两层敷设一个均压环。对于雷电相对较少的地区，对于一、二、三类建筑物均压环的做法一致，即从高于30m的部分起，每两层或者垂直的距离小于等于6m时敷设一个均压环，均压环要保证围绕建筑物一周。均压环设计立面图如下所示：

3．在涉及到建筑物为公共建筑的，应当从第一层开始，向上每两层敷设一个均压环，并且将均压环事先预留的端子和每一层金属制物（如金属门、金属窗等）连接起来。

如果建筑物有玻璃幕墙的设计，应当在每一层都敷设均压环。玻璃幕墙是当今较为流行建筑墙体的方式，它由玻璃和一些支承结构所组成，属于建筑物的外层维护结构或者起装饰的作用，相对于整个建筑物主体有一定的位移能力，当建筑物主体受作用时它不分担。建筑物的玻璃幕墙应当可靠地和已经存在的均匀环、引下线等防雷设施做电气连接。与此同时，在每一个幕墙预埋处的附近，均压环都要事先留好大小大于等于Φ8的圆钢（热镀锌的）以用来和幕墙的预埋金属相焊接。

对于建筑物内设有地下室的，比较好的方法是在设计时直接把地下室的中间一层作为均压环，并且将均压环的两条钢筋和建筑物护壁桩里的两条钢筋（或者地矛钢筋也可）相互焊接起来。

均压环在施工实践中的做法，需要注意的细节有以下几点：（1）均压的环敷设位置灵活，可以允许暗敷于建筑物外表面的抹灰层里，并且要和暗敷的避雷带或者与建筑物楼板的钢筋焊接起来；（2）要将事先准备好的连接钢筋头和结构圈梁内的主筋或者腰筋焊接为一个整体，并且要和柱筋的引下线焊接连起来；（3）圈梁内的各个点引出的钢筋头，焊完后，用圆钢或者扁钢敷设在四周，在圈梁内将各点焊接好，并且与周边的各引下线相连接后形成一个闭合环形。同时，在建筑物的外沿，金属门窗和金属栏杆处要甩出一定程度的镀锌圆钢以作备用；（4）利用屋面的金属制栏杆扶手做均压环时，应将拐弯处弯成圆弧状活弯，栏杆仍然应当和接地引下线焊接在一起；（5）电气设备和其他可以拆卸的非金属部件等的接地分支线，按要求必须直接和接地的主干线相连接，不允许串联。

三、结语

均压环技术在建筑物防侧击雷方面发挥的作用是毋庸置疑的。随着我国国民经济的飞速发展，不仅用于民用住房的建筑物大量增多，技术大厦、计算机中心等高层建筑也纷纷涌现，因此雷击防护的重要性也逐渐凸显出来。均压环技术作为防雷击的有效手段，在当今社会扮演着不可或缺的角色。我们在不断推广和应用均压环技术的同时，也应持续尝试和创新其它防雷技术，将防雷工程理论化、系统化，相信减少甚至消除雷击灾害指日可待。

参考文献

[1] 中国气象局．防雷装置设计技术评价规范[M]．气象出版社，2009．

[2] 机械工业部．建筑物防雷设计规范[S]．建设部标准定额研究所出版社，2000．

[3] 雷电防护标准汇编[M]．中国标准出版社，2009．