高层建筑电气施工中的防雷技术研究_朱琳.pdf

Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 03 期87文章编号：2095-6835（2023）03-0087-03高层建筑电气施工中的防雷技术研究朱 琳（吉林省延边朝鲜族自治州气象局，吉林 延边朝鲜族自治州 133000）摘要：近些年来，随着社会经济的发展及科学技术的显著提升，城市化进程明显加快，高层建筑数量急剧增加。受到高层建筑自身特性及其内部电气设施的影响，导致其极易遭受雷电袭击，不仅会导致电气损坏，造成一定的经济财产损失，甚至还会危及生命。在此背景下，如何采取有效措施做好高层建筑电气施工的防雷技术工作，有效避免高层建筑遭受雷击刻不容缓。基于此，首先简述了高层建筑的特点及对防雷的要求，然后概述了雷电对高层建筑的危害，并重点分析了高层建筑电气施工中的防雷技术措施，以期促进高层建筑电气防雷施工正常开展，确保高层建筑电气设备的安全性，保障人们的生命财产安全等提供一定的参考。关键词：高层建筑；雷电；电气施工；防雷技术中图分类号：TU976.1文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.03.026雷电作为大自然中最常见的一种放电现象，由此产生的过电流电压将会对建筑物与人体安全构成严重威胁。现如今，随着社会的不断发展与进步，建筑物逐渐向着高层化、智能化的方向快速发展。再加上计算机网络系统的广泛普及与应用，导致高层建筑物中的信息化设备明显增多，由于这些设备对抗耐过电压能力较低，极易遭受雷电电磁脉冲的袭击，由此产生的电磁效应、热效应等极易对设备与整个系统造成不同程度的损坏，严重时还会造成人员伤亡1。因此，为保证高层建筑物及居民的生命财产安全，做好其的雷电防护工作非常有必要。近些年来，国内众多专家与学者针对高层建筑电气施工防雷技术开展了大量的研究工作，且成效显著。其中宋春雷2重点分析了高层建筑电气工程的防雷接地技术；窦长德3基于高层建筑电气施工的现状，首先简要论述了高层建筑电气施工技术要点，并在此基础上提出几点质量控制措施；唐露从雷击对高层建筑的危害入手，重点探讨了高层建筑电气施工的防雷电技术。在众多研究的基础上，本文通过分析雷电对高层建筑物的危害，并在此基础上提出高层建筑物的防雷技术，对于尽可能减少雷电灾害对高层建筑及居民造成的影响及损失，保障居民的生命财产安全等具有重要意义。1高层建筑的防雷要求由于高层建筑具有功能齐全、配套设备齐全、人员密集等特点，工作人员在进行电气设计时必须切实满足以下 2 点要求：在雷雨天气条件下，建筑物依然能安然无恙。由于高层建筑物的建设往往需要花费大量的成本，而且建筑物内部人员比较集中，一旦高层建筑物遭受雷击，必将直接威胁到人员的生命健康安全，因此工作人员在规划防雷装置时，必须确保其安全性与可靠性。简单且便于施工。大多数高层建筑均使用钢筋混凝土结构，部分高层建筑物直接使用钢结构，设计人员应当将建筑物自身存在的金属物体作为防雷装置使用，既能够节约成本，又安全可靠，同时还能简化防雷装置结构，并为施工人员电气施工提供极大程度的便利。2雷电对高层建筑的危害2.1直击雷与侧击雷直击雷指的是雷电直接击中地面的某一种物体，侧击雷则指的是雷电击中高耸物体的侧面。这 2 种雷击均具有强大的破坏力，一旦雷电直接击中高层建筑物，若无法及时泄放雷电流，必然会导致高层建筑物及其内部的电气设施遭受一定程度的损坏，严重时还会引发建筑物爆炸、火灾等事故。2.2闪电感应一旦发生闪电，极易在其附近导体上产生一定量的雷电电磁感应与雷电静电感应，还会导致建筑物金属部件之间出现电火花，如图 1 所示。若建筑物内部的金属管线或设备未严格做好等电位连接或接地处理，由此产生的闪电感应极易导致金属管线或设备产生巨大的电压，轻则导致设备损坏，重则危及居民的生命安全。科技与创新Science and Technology&Innovation882023 年 第 03 期图 1电磁感应与静电感应示意图2.3闪电电涌入侵当雷电天气现象发生时，由此产生的雷电波极易通过金属管道、电缆线路、架空线路等入侵到建筑物内部，导致其中的电子设备或控制系统遭受损坏。现如今，高层建筑的防雷是一项系统、复杂的工程项目。雷击种类繁多，单凭简单的防雷设施无法避免雷电对建筑的影响。因此，必须充分掌握雷击入侵途径，与高层建筑的实际情况相结合，且综合考虑建筑物雷击状况及影响，采用综合防雷技术，最大限度减少雷击造成的影响及危害。3高层建筑电气施工中的防雷技术对高层建筑物而言，科学、有效的防雷技术与措施是避免建筑物发生电气火灾、确保居民人身安全的关键4。通常情况下，综合防雷系统由内部防雷、外部防雷 2 部分组成，其中内部防雷包括屏蔽、合理布线、等电位连接、安装浪涌保护器等，外部防雷包括安装接闪器、引下线、接地处理等。3.1高层建筑物的内部防雷技术3.1.1屏蔽充分利用高层建筑物中的钢筋混凝土结构，使其形成一个法拉第笼式的避雷网，以避免雷电电磁脉冲干扰对高层建筑物产生一定程度的影响。结合法拉第笼的工作原理，将建筑物中的柱内钢筋、墙面、地板、梁与顶部形成一个六面体的网笼，既能够防止空间电磁波形成辐射，又能取得良好的分流与均压效果。应与高层建筑物内部电子信息设备系统相结合对其内部屏蔽进行判断，同时依据相关标准对屏蔽进行设计，以尽可能取得良好的雷电防护效果。3.1.2合理布线合理布线也是综合防雷系统中的一个重要环节。在现代化高层建筑物中，几乎全部电气设备均连接有管线，因此在设计防雷系统时，必须综合考虑管线布置问题。建筑物中的所有线路应当布设在金属线槽或金属管内部，而且金属管线的两端还要严格做好接地处理，以达到屏蔽的目的；建筑物中的强弱电主干线必须在建筑物中心位置处进行垂直布设，通常情况下，弱电系统多使用光纤通信，机房多选择在低层，以尽可能减少闪电电磁感应产生的影响及危害；各类进出建筑物的信号线、电源线等，都必须进行埋地敷设，而且还要在各类线路上加装屏蔽层或金属护套。3.1.3等电位连接雷电灾害发生时还极易通过地电位反击电压的方式侵入到高层建筑物中，对其中的电子电气设备构成一定的损坏，甚至还会威胁到居民的生命健康安全。等电位连接作为雷电防护的一项有效措施，能够起到避免雷电反击的作用。在设计等电位连接时，应将建筑物中的金属管线、结构钢筋与各种各样的金属装置等相互连接以形成导电体。在泄放雷电流时，等电位连接能够确保各点之间的电位保持一致。另外，在设计等电位连接时必须确保梁柱钢筋、基础钢筋、防雷引下线与金属框架等之间做好牢固焊接与绑扎。3.1.4安装浪涌保护器安装浪涌保护器的主要目的为泄放浪涌电流及限制瞬态过电压，浪涌保护器主要安装在高层建筑物内部的电气线路中。受到外部闪电感应的影响，建筑物内部的通信线路、电气线路极易产生浪涌电流或瞬态过电压，此时浪涌保护器可以在瞬间导通分流，以防止线路中的设备遭受损坏，进而有效保护其中的通信线路、电子设备与电气仪表。高层建筑物中大都安装多级浪涌保护器，在对其进行设置时必须与连接导线的长度、保护距离等因素进行综合考虑。另外，浪涌保护器的类型不同，其线路长度、浪涌能量配合、退耦装置等均存在着一定的差异，必须结合实际情况进行科学安装。3.2高层建筑物的外部防雷技术3.2.1接闪器就高层建筑物而言，安装接闪器是防护直击雷的一项有效措施。通常情况下，接闪器由避雷网、避雷带与避雷针等组成，且往往安装在防雷装置的顶端，以起到主动引雷及有效拦截雷电流的目的。另外，在布设接闪器时必须严格按照相关规范要求进行设计。一般情况下，建筑物的类别不同，对屋顶防雷网格尺寸实际需求也存在着一定的差异。就部分高层建筑物而言，其金属屋面可以直接用作接闪器，但是必须确保其符合以下 2 点要求：金属板搭接时应当控制搭接长度不小于 100 mm。金属板下方未放置易燃物品时，要求其厚度在 0.5 mm 以上；若金属板下方有易燃电话线网络金属间隙1 000 V电源闭合金属线环路200 m天馈金属智路Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 03 期89物品，则金属类型不同，对其厚度要求也存在着一定的差异，其中要求铁板厚度大于 4 mm，铜板厚度大于5 mm，铝板厚度大于 7 mm。3.2.2引下线布设引下线的主要目的在于连接高层建筑物的避雷带与接地装置，确保雷电流之间形成通路。通常情况下，高层建筑物选用墙内主筋或柱当作引下线，并与主体结构相结合进行层层串联，而且还要确保与屋顶避雷线之间进行牢固焊接。每条引下线上主筋的数量 应 在 2 根 以 上，而 且 其 横 截 面 积 应 当 大 于190 mm2（如16 mm 的圆钢），这一方法不仅具有较强的实用性与经济性，还能增强防雷性能。而且橡胶混凝土引下线一般不会与空气中的氧气产生化学反应，进而导致引下线的使用寿命较长。结合建筑物的防雷特点及其类型，适当缩小引下线之间的间距，既能够有效提升分流效果，又能防止出现反击电压。3.2.3接地处理通常情况下，高层建筑物的接地体选用建筑物梁柱或基础桩等结构，既能第一时间疏散雷电产生的雷电流，又能延长其使用寿命。将建筑物地梁主筋、桩筋、一级柱内主筋等相互连接以形成完整的接地系统，再将地梁外圈中的钢筋进行焊接，使其形成闭合的电路回路。建筑物基础钢筋如图 2 所示。4结语近些年来，随着高层建筑物建设规模的显著增加，电气设备的应用也愈加普遍，与此同时雷击概率也只增不减。因此，强化高层建筑电气施工中的防雷技术非常重要，既要采用先进的防雷技术，还要积极汲取国内外高层建筑防雷经验，保障人民生命财产安全，进而推动中国高层建筑行业实现又好又快发展。图 2建筑物基础钢筋图参考文献：1张志科，梁宇航.关于高层建筑雷电防护措施的探讨J.中国科技博览，2016（12）：161-163.2宋春雷.高层建筑电气工程的防雷接地技术探讨J.建材与装饰，2017（47）：33.3窦长德.高层建筑工程电气施工技术要点及质量控制措施分析J.城市建设理论研究（电子版），2020（13）：72.4虞良伟.高层建筑电气防雷接地工程施工探讨J.山西建筑，2019，45（10）：111-112.作者简介：朱琳（1990），女，黑龙江鸡西人，本科，工程师，主要从事雷电防御工作。（编辑：丁琳）（上接第 86 页）曲线参数取值具有较大的富余量，本次优化调整了曲线 2 的半径及缓和曲线长度，延长了夹直线长度，同时合理配置了曲线 1 的超高值。优化后可按最高速度85 km/h 进行运营。5结论出入线平面设计过程中需综合考虑未被平衡的横向加速度限速、超高时变率限速、夹直线限速，合理确定设计速度；结合地铁设计规范对于舒适度、安全性的要求，推导了各限速条件的对应公式，出入线平面设计需满足上述公式要求；设计过程中，应遵循“木桶效应”，均衡各限速条件，尽量提高设计速度，保证乘客舒适度。参考文献：1刘增民.厦门地铁 6 号线一期工程车辆基地布局分析研究J.城市轨道交通研究，2019，22（3）：19-22.2贠虎.地铁车辆段上盖开发相关问题及应对措施J.铁道标准设计，2015，59（7）：165-168.3刘增民.渭河车辆段工艺设计特点分析及优化J.铁道标准设计，2015，59（4）：129-132，136.4中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 501572013S.北京：中国建筑工业出版社，2013.5白宝英.舒适度与缓和曲线关系的探讨J.铁道工程学报，2008（2）：13-16.作者简介：何鑫（1990），男，硕士，工程师，主要从事城市轨道交通研究工作。（编辑：丁琳）