现代土木建筑防雷施工设计研究

贾兴

摘要：城市化发展的脚步越来越快，城市人口过多和用地面积不足成为了突出问题，导致城市建筑物的高度跨越式提升，建筑物防雷设计的要求也更为严苛。建筑物安装防雷装置时，需要从接闪、分流、屏蔽、接地等多个方面来思考。使得新建建筑物在其设计初期就能综合考虑防雷的设计，减少日后维护工作的负担，减轻经济财产和生命安全上的重大损失。本文通过对于建筑物防雷设计基本要求和内容的初步分析，以此来引起人们对于防雷设计方面的重视，对各种建筑物的防雷设计投入更多精力。

关键词：土木建筑；防雷设计；措施

引言

我国是一个雷暴活动较为频繁的国家，受雷击灾害比较严重。近年来我国建筑物及建筑物内电气设备经常因雷击而遭受破坏的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。近年来，随着经济的发展和社会的进步，我国的建筑事业取得了较快的发展，在城市化进程中，每年新建的高层建筑物逐渐增多，受雷击的概率比普通建筑更大。特别是一些高层建筑物只注重楼体结构，却没有重视建筑物的防雷工作，造成雷电危害经常发生。如何在建筑设计中考虑防雷，使雷击灾害的影响降到最低，已成为设计人员、用户普遍关心的问题。

一、雷电的危害分析

雷电的电流的强度大、作用时间短。雷电对地面建筑物造成危害主要是通过直接雷的电效应、热效应和机械力成灾，也可以或是通过间接雷的电荷积聚而成灾。一般情况下，雷电也很难对地面建筑物造成危害，但是这并不意味着雷电不会对建筑物造成危害。在雷电放电强度达到最高时，电压往往能达到几百万伏甚至是上千万伏以上，电流也能达到几十万安，在如此强大的放电环境下，如果建筑物的防雷体系不够完善，建筑物就可能出现较大的损害，重則危及人们的生命和财产安全。

二、土木建筑的防雷原理

法拉第笼原理，即在接地导体静电平衡的条件下，当高压电源放电时，靠近电源的等电势导体内部的电势为零，无电场存在，电荷均分布于笼表面，处于笼内的导体不受外部电场的影响，受到静电屏蔽保护，从而避免遭受雷击。高层建筑防雷就是利用上述原理，将建筑物女儿墙、屋顶、突出结构物、各层的金属门窗和柱梁板等的钢筋、钢板和基础等自然接地相互连接形成法拉第笼。当建筑受到雷击时，法拉第笼为等电势体，雷电产生的电荷分布于笼表面，建筑物可免受雷电的伤害。高层建筑的防雷可从2方面考虑，即外部防雷和内部防雷。外部防雷是指防止高层建筑本身不受雷击，主要包括防直击雷和防侧击雷；内部防雷是指防止雷电产生的雷电波对建筑物内部的信息设备等造成干扰。

三、土木建筑防雷施工设计中主要的问题

（一）、建筑物中缺少感应雷的防护措施

在磁场中， 当闭合的电路其中一部分导体做切割磁力线运动时，导体就会在反复的运动中产生电流，物理上将这一现象称为电磁感应现象。在雷电频繁反复发生的时候，空气中的电流会发生变化产生瞬时变化的强电磁场， 让周围的导体感应到的电动势短时间内陡然升高很多。而这时，如果建筑物没有安装过电压保护装置， 就会破坏建筑物内部的各种电子电器，造成爆炸事故，危害到社会的生产生活和人民的生命财产安全。因此，在设计图纸初期，就需要在建筑物中合理的考虑安装感应雷的防护措施。现在的建筑物防雷设计中对配电线路做了一定的防护， 但是对智能网络系统并没有相应的防护设计，使得新建的建筑物在雷电防护上仍存在一定的隐患。

（二）、建筑防雷设计方案的整体性不足

目前，很多现代土木建筑设计人员进行防雷施工设计的过程中，并没有从整体的建筑物以及防雷系统出发进行系统设计，因为土木建筑防雷施工设计的整体结构意识不强，进而导致整个防雷施工设计方案有很多不足之处，很难有效提高建筑物的防雷功效。其次，设计人员并没有充分考虑到自然环境、地理、气象等对于建筑物防雷功效有影响的一些外界因素，也没有总结出有效的避雷规律，这样也无法突出土木建筑物防雷施工设计方案的有效性。

四、加强土木建筑防雷设计的措施

（一）、建立合理的屏蔽措施

雷电在击中建筑物或者在附近放电时， 都会产生电磁脉冲影响建筑物，损坏建筑物内部的电子设备。因为雷电产生的电磁辐射能够影响到远距离以外的电子设备， 所以要在建筑物中增加对于电磁辐射的屏蔽和对于电子设备的保护。可以将建筑物中的钢筋和金属构件， 以及铺设的地板金属龙骨相互连接起来，并入地线，形成一个系统化的屏蔽网。以外还需要对穿过建筑物内的金属管道、电子通信线路进行浪涌防护，完善防雷设计图纸中的保护装置设置， 达到更加理想的防雷电直接击中或者感应雷危害的影响。

（二）、外部防雷设计

1、接闪器

可收雷电流，并通过引下线和接地装置向大地泄放雷电流，以达到保护建筑物免受雷击的目的。其对目前建筑物外部防雷技术而言具有唯一性。接闪器的位置、数量对高层建筑物的防雷击有一定的影响。接闪杆、接闪带和接闪网等作为接闪器中的组成部分，其保护范围可用滚球法计算。可通过计算保护范围来衡量接闪器的数量，以达到经济、有效的目的。当防雷等级为二类的高层建筑的高度超过45 m、防雷等级为三类的高层建筑高度超过60 m 时，其超高部分应考虑采取防侧击雷措施。

2、接地装置

接地装置的有效性与接地电阻和接地方法有关。要想建筑物受到电流冲击的接地电动势越小，就需要将接地电阻降到最低，这样其泄放雷电流的速度越快，避雷效果也越好。因此，对于高层建筑物的防雷设计和施工，应尽可能地将接地电阻降低，这样可更快地达到防雷最佳状态；在接地装置的设计过程中，应尽可能地采取自身构造和设备作为接地装置。通过计算，如果建筑物基础接地装置的接地电阻大于规定要求，则可沿建筑四周增设人工接地体。

（四）、注意防雷施工设计方案的层次感

设计人员在进行现代土木建筑防雷施工设计的过程中，应该将建筑物防雷部分划分成几个不同层次，针对不同防雷区的雷电磁场感应度对不同性质的防雷设备进行设计，明确设计正确安装防雷设备的位置。只要金属物穿过保护区界面，都需要测量其电位，注意维持保护区界面电位的平衡，每一个界面都应该加强有效的屏蔽措施。同时，应该合理布线，科学、合理的设计电路线，如果保护区电缆线路不同，界面不同的情况下，应该采用不同的保护措施，或者也可以采用不同特性的过压保护器分流、控压电线路。系统每一个环节都应该安装必要的保护设备，将建筑物的雷电磁场感应度降低，避免雷雨天气时，建筑会接触雷电磁场，防止雷电会击中建筑物，导致安全事故。

结束语

防雷技术是一项综合技术，有着一系列完善的系统技术工程，除上述内容外，还有许多其他防雷技术的分析探讨，例如防侧击雷、等电位连接等技术，因此在建筑工程设计中，要按着国家的相关要求配备与建筑物相匹配的防雷装置，随着科技的进步和发展，越来越多性能优异避雷装置应运而生，在未来的建筑工程中可以积极地采用新设备新装置，从而让防雷效果达到最好的要求。

参考文献

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