高层智能建筑物防雷施工技术要点分析

高层智能建筑物防雷施工技术要点分析

方莹 王振英 付秋林 严瑶

宜宾职业技术学院 四川省宜宾市 644000

摘要：雷电属于自然现象范畴，但随着人类社会生产、生活边际的一再扩张，建筑物及生产设施受到雷击的机率也在提升，尤其“高层建筑”更是如此。“高层智能建筑”对于电力稳定性、安全性要求极高，必须最大程度上消除雷电造成的干扰，避免雷击出现的各种事故，相对于传统高层建筑防雷作业而言，提出了更高的要求和更复杂的管理标准。

关键词：高层智能建筑；防雷施工；技术要点

引言

随着我国近年来建筑工程在不断向现代化方向发展，建筑工程中安装的各种电气设备越来越多，建筑的高度也在不断增加，这些因素都使得建筑更容易受到雷击灾害的影响，因此在安装建筑工程的各种电气设备时必须做好防雷接地措施。施工单位应根据建筑工程中电气设备的实际情况选择相应的防雷接地装置，并采用合理的施工技术，严格按照电气设备的防雷设计要求以及相关的施工操作规范来进行施工作业，提高防雷接地施工的质量和安全，确保建筑工程以及其相关电气设备的安全，并为相关工作人员的生命财产安全提供可靠的保障，从而推动我国建筑工程不断向电气化以及智能化方向发展。

1、高层建筑中雷电的影响

1.1直击雷

直击雷是指因雷雨云与地面高层建筑之间直接放电而产生的雷击现象，其发生时会在短时间内形成极为强大的电流。因此，直击雷破坏性极大。

1.2侧击雷

由于高层建筑高度较高，所以其侧面也容易遭受雷击，这就是所谓的侧击雷。侧击雷也能在短时间内于建筑物中产生强大的电流，给建筑带来消防、用电等各方面的安全隐患，因此在防雷设计时也是不可忽视的。

1.3雷电感应

雷电感应是指雷电的二次作用，包括雷电流产生的各类电磁效应、静电效应。如雷电流沿着引下线、钢筋下泄时，在电气设备线路中产生电磁感应，使其产生过电压或浪涌从而发生故障;又如雷电流入地后，又沿接地线传到设备的外壳，使其带上高压电，即所谓地电压反击。

1.4雷电波侵入

雷电击中架空铺设的高压输电线路或金属管道附近时，因此产生的过电压和静电感应，会通过供电线路“侵入”设备，使其损坏。

2、高层智能建筑物防雷施工技术实例分析

本质上，高层智能建筑防雷施工是一项保护强电、弱电结合态的多种学科防护机制，在施工方面繁琐复杂，依赖固有经验及方法很难满足避灾要求。目前国内的研究成果中，相对成熟的是电磁暂态计算程序（EMTP），但作为数据分析工具，EMTP仍然要考虑建筑物参数、雷电流参数、输出模块设计等，并不能基于软件系统平台达到“一劳永逸”；有关软件技术及运用不属于本文探讨主体，以下结合实例展开相关分析。某高层建筑水平高度大于24m，按照传统建筑物防雷设计标准，必须达到二类防雷建筑物要求，具体涉及到的建筑防雷标准中，引下线不少于两根，采用建筑物四周对称分布（间距≤18m），单根引下线冲击接地电阻≤10Ω，建筑物周边没有附属部分，适合采用避雷网。基于近年来互联网技术的发展，该传统建筑内部各项功能趋向落后，亟待将“电气化”向“网络化”、“电子化”、“智能化”方向升级，据此该建筑物内部增设了大量计算机、网络等相关的电子元件设备，原有建筑物防雷施工技术有待进一步升级，基于建筑物暂态响应数据计算软件，主要对三类指标进行了分析。第一，关于电气参数计算结果的数据分析。利用电磁暂态计算程序（EMTP）模拟建筑长、宽、高（X、Y、Z轴筛选单位距离），可分别获取建筑物不同维度下的电容、电感等参数，通过对比获取高层智能建筑物在承受雷电击中后的最大承受能力，进一步分析三维空间中电磁耦合性。第二，关于电流空间分布数据的对比分析。结合建筑物本身特征，重点针对建筑物内部钢筋结构转化等值的耦合π型电路单元，依据局部防雷的原则，利用EMTP软件计算出各个支路上的电流相应数据，例如，女儿墙中钢筋直径为8mm、电阻为0.014Ω·m，将这一数据导入EMTP软件中分别获取引流临界值；按照这一操作方法，将整个智能建筑物内部全部电磁稳态计算对象进行统筹归纳，可获取较大规模的上的精准数据。第三，关于雷电磁场分布数据计算数据分析。在建筑物示意图中，模拟不同位置空间的引下线数量，结合雷电击中的不同位置（直击、侧击），对比建筑物内部的电磁场强度，在这一数据分析方面有着较多的“验证性成果”，事实表明无论雷电从哪一个角度击中建筑物，往往在“中间部分”的磁场相对较弱，越靠近引下线附近的电磁场就越强，因此可以将建筑物内“智能元素”尽量安排在中间区域。

3、高层智能建筑物防雷施工技术要点

归纳智能建筑防雷施工技术在固有技术经验中的创新思路，利用软件系统进行计算时，还要进一步根据世纪工程数据展开，在技术要点上可归结为“整体防雷”、“局部防雷”（直击、侧击）和“雷击电磁脉冲防护”三种，具体涉及“女儿墙”、“SPD装备”等要素。

3.1整体防雷施工技术要点

传统高层建筑的防雷机制，主要是采用“引流”的方式将雷电引入地下，这一过程中会在建筑物周围形成强大的磁场，对于“智能建筑”而言，反而更容易破坏电子设备，这一过程可描述为“雷电LEMP→空间耦合途径→智能系统受损”；电磁脉冲是“场”，雷电电流为“路”，据此针对高层智能建筑物的防雷施工技术必须加强建筑物本身保护，不能“一引了之”，一方面要保留避雷针、避雷网等直接雷击防护措施，另一方面要规避“感应雷”的危害，按照电磁防护标准进行系统设计、分区保护，即“内部保护”形式，例如线缆屏蔽、三维屏蔽体等。

3.2局部防雷施工技术要点

1)对直击雷，常采用一套由接闪器、引下线、接地装置组成的直击雷防雷装置。其原理是引导雷云与防雷装置放电，雷电流通过接闪器→引下线→接地装置的途径流散到大地中，从而达到保护建筑物的目的。2)对于侧击雷，一般无需设置专门的接闪器，主要防范措施是根据建筑防雷等级，从30m，45m，60m起，每隔一定高度将圈梁内的周边主筋焊通，形成均压环并与防雷引下线相连，之后将建筑内较大的金属物连接均压环，实现防侧击雷的最终目标。对于直击雷防雷装置，其接闪器、引下线、接地装置的形式都不是唯一的。在设计中，应结合建筑物实际情况，科学地选取最合适的形式。

3.3雷击电磁脉冲防护技术要点

雷击电磁脉冲（LEMP）是对高层智能建筑危害最大的形式，在防雷施工技术要点方面，涉及滤波、过压、过流、隔离等措施，我国现阶段采用的主要测量是安装电涌保护器（SPD），结合电磁兼容原理展开分层次防护。客观上，该房户技术需要将建筑空间划分为不同的“内部放雷区”，在进一步采取屏蔽保护、均压保护、接地保护等综合策略。总体而言，高层智能建筑防雷施工技术还是一个科技前沿问题，国内外相关理论、实践都存在不完善之处，我国高层智能建筑发展方兴未艾，还有待进一步完善与探索。用于智能建筑的智能SPD系统具有高度自动化、支持远程监控等优点。可分为服务器监控中心、通信管理子站、通信中继器、SPD及智能监控终端四部分。反映SPD运行状态的有关参数被与其集成在一起的监控终端采集后，经通信中继器转发至通信管理子站储存，再被通信管理子站传输至服务器监控中心，以便后续处理、分析与利用。

结语

随着高层建筑数量不断增加，其雷电灾害防护必将引起人们的进一步重视。国家正在加大防雷设计研究力度，推进审核、检测和验收等环节管理规范化，从而确保高层建筑防雷安全。相关技术人员要用好这些技术手段，并注意结合智能化技术，研究开发更新、更有效的防雷技术，从而提升高层建筑电气设备的安全性和稳定性，推动建筑防雷设计行业的蓬勃发展。

参考文献

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