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摘要：随着经济的发展和城市人口的增长，建筑的高层化和智能化已成为城市发展的一种趋势。高层建筑比一般建筑遭雷击的概率要大得多，而一旦遭受雷灾，损失非常惨重，后果不堪设想。因此，高层建筑防雷系统的可靠性极为重要。。
关键词：高层建筑；防雷技术
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
普通建筑物防雷保护的避雷装置引入了强大的雷电流通过引线入地,在附近空间产生了强大的电磁场变化,会在相邻的导线上感应出雷电过电压, 因此普通建筑物防雷系统不但不能保护高层建筑物内的电子设备与计算机系统, 反而可能会引入雷电。
1.高层建筑的外部防雷
1.1 接闪器
目前一般高层建筑较多采用接闪杆、明装接闪带和暗装接闪网相结合的方式。建筑物30m以上部分，每两层在外围用扁钢做暗敷水平接闪带，该接闪带可兼做均压环及金属预防件。接闪网（带）应沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设，并按建筑物的防雷等级在整个屋面组成不同尺寸要求的网格。屋面接闪网（带）一般采用热镀锌的圆钢或扁钢及热镀锌件，敷设应平正顺直、固定可靠，搭焊长度和质量应满足相关规范的要求。接闪网（带）在经过沉降缝或伸缩缝时应做煨弯补偿处理。接闪带在女儿墙敷设时，一般敷设于女儿墙的中间，但当女儿墙宽度较大时，应将接闪带移向女儿墙的外侧处为宜，因为女儿墙的外沿易受雷击。现代高层建筑中有利用在屋面上金属栏杆做接闪带，其材质主要采用钢管或不锈钢管，其管的壁厚应不小于2mm；钢管直线段对接部位，转角部位等应采用圆钢或角钢搭接焊，搭焊长度应满足相关规范要求。栏杆必须与引下线可靠连通。在屋面接闪器保护范围之内的突出屋面的金属物体，应与屋面接闪网（带）相连；在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并与屋面防雷装置相连。由于高层建筑楼屋面露天设备较多，应当做到所有金属构件都与防雷装置连接。
1.2 接地装置
在电子设备和电子系统中, 各种电路均有电位基准, 将所有的基准点通过导体连接在一起, 该导体就是设备或系统内部的地线, 如果将这些基准点连接到一个导体平面上,则该导体就称为基准平面,所有信号都是以该平面作为零电位参考点。接地措施又分为工作接地和安全接地两种。电子设备的工作接地主要是为了使整个电子电路有一个公共的零电位基准面, 并为该高频干扰信号提供低阻抗的通道, 以及使屏蔽措施能发挥良好的效能。工作接地主要有浮地、单点接地和多点接地三种方式。在发生雷击时,强大的雷电暂态电流流过建筑物的接地系统将引起暂态电位抬高, 危及设备及人身的安全。在建筑物内,将电子设备与强电设备共用一个接地系统是比较容易实现的,不过这种共地也会带来一些副作用。
接地装置、接闪器接地电阻不宜超过1Ω；金属门窗、电气设备、卫生间金属设备、金属管道等电位联接地电阻不得超过1Ω。
1.3 引下线
引下线是用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。高层建筑通常利用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。引下线的数量及布置直接影响分流效果。引下线数量多且间距较小时，雷电流在局部区域分布也就较均匀，引下线上电压降减小，反击危险也相应减少。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于规范的要求，应尽可能增加引下线的数量，适当减少引下线间距。由于高层建筑引下线很长，雷电流的感应压降很大，因此需要在每隔一定的高度處用均压环将各条引下线在同一高度连接起来，并接到同一高度的室内金属物体上，以减小其间的电位差，避免发生反击。均压环通常利用圈梁两主筋焊通成闭合回路。高层建筑引下线必须保证全长焊通。为避免接错钢筋，同一柱内引下线不宜小于两根主筋，主筋直径不得小于10mm，钢筋连接处应采用搭接焊，搭接长度为圆钢直径的6倍以上，要求双面施焊，焊缝饱满、平整，以减少接触电阻。接闪器与引下线之间的连接应采用焊接或热剂焊（放热焊接）。
1.4 防侧击雷
侧面雷击的保护一般不需专设接闪器。通常根据建筑防雷类别，将各层或隔几层圈梁内的周边主筋焊通，构成均压环，并与防雷引下线相连，然后将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物等较大金属物与均压环连接，达到防侧击雷的要求。
在高层建筑施工中，往往电气预埋、金属门窗、幕墙施工不是同一支队伍，应在做好本专业工作的前提下，做好交接与配合。在主体结构施工中，电气预埋队伍进行预埋件的接地连接，而门窗施工队伍应做好金属门窗的可靠接地。通常由圈梁主筋引出圆钢（或扁钢），圆钢（或扁钢）与接地端子板搭焊连接，接地端子板再与固定金属窗框的铁板架采用螺栓锁紧。幕墙主金属框架与接地带或均压环的连接，由幕墙施工单位负责，但土建、安装、装饰应积极主动、密切配合。幕墙防雷应保证立柱与立柱、立柱与横梁之间可靠跨接以及立柱与角码、角码与主体结构预埋件、主体结构预埋件与均压环可靠连接。跨接导线可选用4mm2单芯铜线。导体连接应除净材料表面的保护膜，不同金属材料连接应采取防电化腐蚀的措施。幕墙结构应自上而下与建筑物结构的防雷装置可靠连接。对于与屋面女儿墙平齐的幕墙，其所有金属主构架必须与接闪带（网）进行可靠连接，还必须与高层建筑的均压环进行可靠连接，幕墙底部亦应与防雷装置连接。
2．高层建筑的内部防雷
2.1 防雷等电位连接
防雷等电位连接，即将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上，以减小雷电流引发的电位差。为保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压，应当使建筑物地面、墙板和金属管、线路等到处于同一电位，钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便与接地主干线相连。电力、电信线路需通过电涌保护器实现电气设备，电子设备的等电位连接。高层建筑内各种金属导体和管道作等电位连接；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位连接；建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体构成总等电位连接，最后与联合接地系统相连，形成一个完整的“法拉第笼”。
2.2 合理的屏蔽
建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的保护。作为外部防雷的笼式防雷网，就起着屏蔽作用。对于有大量微电子设备房间尚要增加屏蔽措施，使仪器处于无干扰的环境中。房间加装屏蔽网，微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位连接和接地，是确保屏蔽有效性的措施。
电子设备中大量采用半导体器件和集成电路, 这些电子和微电子元器件是十分脆弱的, 由电击产生的电磁脉冲可以直接辐射到这些元件器上, 也可以在电源或信号线上感应出暂态过电压波, 沿线路侵入电子设备,使电子设备工作失灵或损坏。利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施, 电子设备常用的屏蔽体有设备的金属外壳、屏蔽室的外部金属网和电缆的金属外套等, 采用屏蔽措施对于保证电子设备的正常和安全运行来说是十分重要的。
2.3 均压措施
当雷击发生时, 在雷电暂态电流所经过的路径上将会产生暂态电位升高, 使该路径与周围的金属物体之间形成暂态电位差, 如果这种暂态电位差超过了两者之间的绝缘耐受强度, 就会导致对金属物体的击穿放电。为了消除雷电暂态电流路径与金属物体之间的击穿放电, 需要对室内的各种金属构件进行等电位连接, 形成一个电气上连续的整体,这样就可以在发生雷击时避免在不同金属外壳或构件之间出现暂态电位差,使得它们彼此间等电位,并维持在地电位的水平, 这就是均压措施。
结束语
内部防雷接地装置与外部防雷接地装置结合起来，综合考虑接闪、分流、均压、屏蔽、布线和接地等要素，良好地设计方案和优质的施工，才能真正提高建筑物防雷的可靠性。
参考文献
[1]GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S]
[2] 叶梅.高山建筑防雷及接地装置设计[J]. 浙江建筑. 2007(07)
关键词：高层建筑；防雷技术
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
普通建筑物防雷保护的避雷装置引入了强大的雷电流通过引线入地,在附近空间产生了强大的电磁场变化,会在相邻的导线上感应出雷电过电压, 因此普通建筑物防雷系统不但不能保护高层建筑物内的电子设备与计算机系统, 反而可能会引入雷电。
1.高层建筑的外部防雷
1.1 接闪器
目前一般高层建筑较多采用接闪杆、明装接闪带和暗装接闪网相结合的方式。建筑物30m以上部分，每两层在外围用扁钢做暗敷水平接闪带，该接闪带可兼做均压环及金属预防件。接闪网（带）应沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设，并按建筑物的防雷等级在整个屋面组成不同尺寸要求的网格。屋面接闪网（带）一般采用热镀锌的圆钢或扁钢及热镀锌件，敷设应平正顺直、固定可靠，搭焊长度和质量应满足相关规范的要求。接闪网（带）在经过沉降缝或伸缩缝时应做煨弯补偿处理。接闪带在女儿墙敷设时，一般敷设于女儿墙的中间，但当女儿墙宽度较大时，应将接闪带移向女儿墙的外侧处为宜，因为女儿墙的外沿易受雷击。现代高层建筑中有利用在屋面上金属栏杆做接闪带，其材质主要采用钢管或不锈钢管，其管的壁厚应不小于2mm；钢管直线段对接部位，转角部位等应采用圆钢或角钢搭接焊，搭焊长度应满足相关规范要求。栏杆必须与引下线可靠连通。在屋面接闪器保护范围之内的突出屋面的金属物体，应与屋面接闪网（带）相连；在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并与屋面防雷装置相连。由于高层建筑楼屋面露天设备较多，应当做到所有金属构件都与防雷装置连接。
1.2 接地装置
在电子设备和电子系统中, 各种电路均有电位基准, 将所有的基准点通过导体连接在一起, 该导体就是设备或系统内部的地线, 如果将这些基准点连接到一个导体平面上,则该导体就称为基准平面,所有信号都是以该平面作为零电位参考点。接地措施又分为工作接地和安全接地两种。电子设备的工作接地主要是为了使整个电子电路有一个公共的零电位基准面, 并为该高频干扰信号提供低阻抗的通道, 以及使屏蔽措施能发挥良好的效能。工作接地主要有浮地、单点接地和多点接地三种方式。在发生雷击时,强大的雷电暂态电流流过建筑物的接地系统将引起暂态电位抬高, 危及设备及人身的安全。在建筑物内,将电子设备与强电设备共用一个接地系统是比较容易实现的,不过这种共地也会带来一些副作用。
接地装置、接闪器接地电阻不宜超过1Ω；金属门窗、电气设备、卫生间金属设备、金属管道等电位联接地电阻不得超过1Ω。
1.3 引下线
引下线是用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。高层建筑通常利用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。引下线的数量及布置直接影响分流效果。引下线数量多且间距较小时，雷电流在局部区域分布也就较均匀，引下线上电压降减小，反击危险也相应减少。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于规范的要求，应尽可能增加引下线的数量，适当减少引下线间距。由于高层建筑引下线很长，雷电流的感应压降很大，因此需要在每隔一定的高度處用均压环将各条引下线在同一高度连接起来，并接到同一高度的室内金属物体上，以减小其间的电位差，避免发生反击。均压环通常利用圈梁两主筋焊通成闭合回路。高层建筑引下线必须保证全长焊通。为避免接错钢筋，同一柱内引下线不宜小于两根主筋，主筋直径不得小于10mm，钢筋连接处应采用搭接焊，搭接长度为圆钢直径的6倍以上，要求双面施焊，焊缝饱满、平整，以减少接触电阻。接闪器与引下线之间的连接应采用焊接或热剂焊（放热焊接）。
1.4 防侧击雷
侧面雷击的保护一般不需专设接闪器。通常根据建筑防雷类别，将各层或隔几层圈梁内的周边主筋焊通，构成均压环，并与防雷引下线相连，然后将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物等较大金属物与均压环连接，达到防侧击雷的要求。
在高层建筑施工中，往往电气预埋、金属门窗、幕墙施工不是同一支队伍，应在做好本专业工作的前提下，做好交接与配合。在主体结构施工中，电气预埋队伍进行预埋件的接地连接，而门窗施工队伍应做好金属门窗的可靠接地。通常由圈梁主筋引出圆钢（或扁钢），圆钢（或扁钢）与接地端子板搭焊连接，接地端子板再与固定金属窗框的铁板架采用螺栓锁紧。幕墙主金属框架与接地带或均压环的连接，由幕墙施工单位负责，但土建、安装、装饰应积极主动、密切配合。幕墙防雷应保证立柱与立柱、立柱与横梁之间可靠跨接以及立柱与角码、角码与主体结构预埋件、主体结构预埋件与均压环可靠连接。跨接导线可选用4mm2单芯铜线。导体连接应除净材料表面的保护膜，不同金属材料连接应采取防电化腐蚀的措施。幕墙结构应自上而下与建筑物结构的防雷装置可靠连接。对于与屋面女儿墙平齐的幕墙，其所有金属主构架必须与接闪带（网）进行可靠连接，还必须与高层建筑的均压环进行可靠连接，幕墙底部亦应与防雷装置连接。
2．高层建筑的内部防雷
2.1 防雷等电位连接
防雷等电位连接，即将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上，以减小雷电流引发的电位差。为保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压，应当使建筑物地面、墙板和金属管、线路等到处于同一电位，钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便与接地主干线相连。电力、电信线路需通过电涌保护器实现电气设备，电子设备的等电位连接。高层建筑内各种金属导体和管道作等电位连接；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位连接；建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体构成总等电位连接，最后与联合接地系统相连，形成一个完整的“法拉第笼”。
2.2 合理的屏蔽
建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的保护。作为外部防雷的笼式防雷网，就起着屏蔽作用。对于有大量微电子设备房间尚要增加屏蔽措施，使仪器处于无干扰的环境中。房间加装屏蔽网，微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位连接和接地，是确保屏蔽有效性的措施。
电子设备中大量采用半导体器件和集成电路, 这些电子和微电子元器件是十分脆弱的, 由电击产生的电磁脉冲可以直接辐射到这些元件器上, 也可以在电源或信号线上感应出暂态过电压波, 沿线路侵入电子设备,使电子设备工作失灵或损坏。利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施, 电子设备常用的屏蔽体有设备的金属外壳、屏蔽室的外部金属网和电缆的金属外套等, 采用屏蔽措施对于保证电子设备的正常和安全运行来说是十分重要的。
2.3 均压措施
当雷击发生时, 在雷电暂态电流所经过的路径上将会产生暂态电位升高, 使该路径与周围的金属物体之间形成暂态电位差, 如果这种暂态电位差超过了两者之间的绝缘耐受强度, 就会导致对金属物体的击穿放电。为了消除雷电暂态电流路径与金属物体之间的击穿放电, 需要对室内的各种金属构件进行等电位连接, 形成一个电气上连续的整体,这样就可以在发生雷击时避免在不同金属外壳或构件之间出现暂态电位差,使得它们彼此间等电位,并维持在地电位的水平, 这就是均压措施。
结束语
内部防雷接地装置与外部防雷接地装置结合起来，综合考虑接闪、分流、均压、屏蔽、布线和接地等要素，良好地设计方案和优质的施工，才能真正提高建筑物防雷的可靠性。
参考文献
[1]GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S]
[2] 叶梅.高山建筑防雷及接地装置设计[J]. 浙江建筑. 2007(07)