《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高層建筑物的防雷技術(shù)分析
摘要: 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增長(zhǎng),,建筑的高層化和智能化已成為城市發(fā)展的一種趨勢(shì),。由建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)公式N=KNgAe(詳見GB50057-94)可知,,高層建筑比一般建筑遭雷擊的概率要大得多,,而一旦遭受雷災(zāi),損失將非常嚴(yán)重,后果會(huì)不堪設(shè)想??梢?,高層建筑防雷系統(tǒng)的可靠性極為重要。
Abstract:
Key words :

      隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增長(zhǎng),,建筑的高層化和智能化已成為城市發(fā)展的一種趨勢(shì),。由建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)公式N=KNgAe(詳見GB50057-94)可知,高層建筑比一般建筑遭雷擊的概率要大得多,,而一旦遭受雷災(zāi),損失將非常嚴(yán)重,后果會(huì)不堪設(shè)想,。可見,,高層建筑防雷系統(tǒng)的可靠性極為重要,。
      雷電的形成有多種原因,,以負(fù)極性下行先導(dǎo)放雷為主,。一般來說雷電的破壞形式有三類:直擊雷,即雷直接擊在建筑物和設(shè)備上而發(fā)生的機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng),,一般建筑物易受直擊雷的部位多為屋檐,、屋脊、屋角,、檐角,、女兒墻,還有雷電側(cè)擊高層建筑的問題,;感應(yīng)雷,,即雷電流產(chǎn)生的電磁效應(yīng)和靜電效應(yīng);雷電波侵入,雷電流沿電氣線路和管道引入建筑物內(nèi)部,,危及設(shè)備安全,。
      在防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中,一般采用三級(jí)保護(hù)措施:
      (1) 將絕大部分雷電流直接引入地下基礎(chǔ)接地裝置泄散,;
      (2) 阻塞沿電源線或數(shù)據(jù),、信號(hào)線引入的過電壓
      (3) 限制被保護(hù)設(shè)備浪涌過電壓幅值,。
       2. 高層建筑物的防雷
      建筑物防雷系統(tǒng)是由避雷針,、避雷網(wǎng)(帶)或混合組成的接閃器,主體結(jié)構(gòu)的柱,、梁,、板鋼筋或外接引下線組成的引下裝置,及利用基礎(chǔ)自然接地體(樁基,、地梁,、承臺(tái)或底板鋼筋)或人工接地體組成的接地裝置合成,整個(gè)建筑形成一個(gè)法拉第籠,,將雷電流引入大地,。以下對(duì)高層建筑具體的防雷措施進(jìn)行探討。

 2.1 接地裝置
      現(xiàn)代高層建筑的防雷接地,、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地都是合在一起的,,組成綜合接地系統(tǒng),接地電阻通常要求小于4Ω(鑒于目前高層建筑智能化設(shè)施日益增加,,設(shè)計(jì)時(shí)接地電阻不宜大于1Ω),。因?yàn)楦邔咏ㄖ匿摻罨炷粱A(chǔ)埋地深,與大地的接觸面積大,,其接地電阻比一般人工接地所得到電阻低得多,,容易滿足上述要求??紤]到大部分高層建筑的基礎(chǔ)均做了防水處理,,致使接地電阻增大,應(yīng)盡量在建筑物周邊做圈式接地,,周圈式接地可避開防水處理層,,同時(shí)由于接地體埋在基礎(chǔ)的外邊,也具有均衡電位的效果,,提高了安全性,。某酒店及辦公為一體的高層綜合大樓就是遇到這種情況,加上大地土壤電阻率偏高,,基礎(chǔ)完工測(cè)試接地電阻無法滿足設(shè)計(jì)要求,,后采用上述方法處理,,效果顯著。在大地土壤電阻率高的地區(qū),,當(dāng)一般做法的聯(lián)合接地體的接地電阻值難以滿足要求時(shí),,可以采用向外延伸接地體、改良土壤(換土,、采用降阻劑),、深埋電極以及外引等方式。
      2.2 接閃器
      接閃器有避雷針,、避雷帶(網(wǎng)),、消雷器等幾種,采用何種方式應(yīng)根據(jù)建筑物的造型及避雷效果而定,。目前一般高層建筑較多采用避雷針,、明裝避雷帶和暗裝避雷網(wǎng)相結(jié)合的方式,接閃器的布置應(yīng)符合下面要求,。
      建筑物30m以上部分,,每?jī)蓪釉谕鈬帽怃撟霭捣笏奖芾讕В杉孀鼍鶋涵h(huán)及金屬預(yù)埋件);樓頂可利用梁,、板內(nèi)鋼筋相互焊接成尺寸不大于10*10m暗裝避雷網(wǎng),。此外,高層建筑的屋頂?shù)慕饘倨鞐U,、廣告牌,、鋼爬梯、風(fēng)冒,、透氣管,、水管、設(shè)備等必須與就近的避雷帶,、避雷網(wǎng)焊接,。利用不銹鋼欄桿樓梯的上人屋面女兒墻,可在其下暗敷扁鋼與支架和引下線焊接牢靠,,欄桿間和支架也應(yīng)焊接,。

塔樓頂采用避雷針時(shí),為了降低避雷針的高度,,增強(qiáng)防雷效果,,可采用半導(dǎo)體少長(zhǎng)針消雷裝置(一般用于35m以上的建筑)及避雷針。
      2.3 引下線及均壓環(huán)
      高層建筑柱主筋和梁板鋼筋可直接利用作為引下線和均壓環(huán),,但應(yīng)注意意引下線、接地裝置,、均壓環(huán)和接閃器間必須牢固可靠地連接,。當(dāng)建筑物高度超過30m時(shí),,每三層沿建筑物四周設(shè)置均壓環(huán),30m以上外墻欄桿,、金屬門窗等較大金屬物通過預(yù)埋件與均壓環(huán)或引下線相連,;建筑物內(nèi)的各種豎向金屬管道每三層要與均壓環(huán)連接一次,平行或交叉的管道間也應(yīng)跨接,。
高層建筑室外玻璃幕墻,、大型復(fù)合金屬板及不銹鋼金屬面材的應(yīng)用增強(qiáng)了建筑的藝術(shù)效果,但同時(shí)也對(duì)防雷提出了要求,。由于幕墻的面板是裝在金屬龍骨架由支座固定在主體結(jié)構(gòu)預(yù)埋件上,,支座是與預(yù)埋件焊接的,所以只需將該處的圏梁或柱與支座預(yù)埋件,、引下線可靠連接即可滿足要求,。
      2.4 電氣部分
      由于高層建筑在結(jié)構(gòu)上已形成等位體,雷擊對(duì)電氣設(shè)備的損害主要是感應(yīng)雷造成的,。感應(yīng)雷通過以下途徑入侵:
      (1)雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵,;
      (2)由通信信號(hào)線路入侵;
      (3)由交流供電電源線路入侵,。
      為防止雷電波侵入,,在建筑物內(nèi)供電線路的各部位逐級(jí)安裝電涌保護(hù)器,以消除雷擊過電壓,;進(jìn)入建筑物的各種線路及金屬管道應(yīng)全線埋地引入,,在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼皮及金屬管道應(yīng)與接地裝置連接,;進(jìn)出建筑物的各種金屬管道及電氣設(shè)備的接地裝置,,應(yīng)在進(jìn)出處與防雷接地裝置連接。

室外安裝有空調(diào)主機(jī)及其支架的高層住宅,,應(yīng)在窗洞口下方30 cm~50cm處預(yù)先埋設(shè)密封性良好的金屬分線盒,,盒內(nèi)敷設(shè)鍍鋅扁鐵。扁鐵的一端與主體內(nèi)均壓環(huán)或鋼筋引下線焊接,,另一端與帶銅接線端子的10mm2以上的多股導(dǎo)線相連接,,待使用時(shí),將盒子內(nèi)的導(dǎo)線引出連接到空調(diào)室外機(jī)及其支架,。
      固定在建筑物上的彩燈,、航空障礙燈及其它用電設(shè)備的線路則采用置于接閃器保護(hù)內(nèi)、線路外穿鋼管及配電箱裝設(shè)過電壓保護(hù)器等措施保護(hù),。
      3. 結(jié)束語
      高層建筑的防雷是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,,對(duì)建筑物的安全使用,電氣設(shè)備的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用,,在設(shè)計(jì)施工中除了嚴(yán)格遵守規(guī)范外,,還應(yīng)積極采用可靠的新技術(shù)以更有效地消除雷害,。

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