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摘要：城市化进程的不断推进，高层建筑越来越多，并且随着人们生活条件的不断的改善，越来越多的电气设备安装在高层建筑之中，极大的方便了人们的日常生活，但由于雷电产生的电磁脉冲引起的电磁效应和热效应、雷电高电压以及这些设备的耐过电压能力较低，导致这些电气设施的使用都会给设施和高层建筑造成损坏。所以，现代建筑电气设计中防雷技术的应用一定要加强，这已经成为现代建筑中一个非常重要的问题。
关键词：高层建筑；电气设计；防雷技术
1.雷击的类型
1.1直接雷击
直接雷击是指，带有电荷的云层对大地上的一个点产生猛烈地放电现象。简而言之，直接雷击就是雷电直接打击到建筑物上的现象。必须及时迅速的将直接雷导向大地，否则，其将会使放电通道内的所有物体和人畜遭受严重的破坏和伤害，其产生的破坏力之大，也可能引起严重的火灾。
1.2雷电波的侵入
雷电波的入侵是指雷电先直接打击在架空的线路或金属管道等管线的上面，然后雷电波将沿着这些管线侵入建筑物的内部，从而危及人畜或机电设备的安全。因此，现实中我们往往看不到雷击而在听到雷声之前，我们所使用的电子设备和电力系统等已经遭到了损害。
1.3感应过电压
感应过电压是指雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。
1.4浪涌
雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌是造成电子设备危害的雷击形式。一方面由于电子设备内部结构高度集成化，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入微电子设备造成设备损坏等事故。
2.雷击对建筑物及电气系统的危害
雷击会对建筑物产生巨大的危害，这些危害大体可以分为以下两类：①雷电的热效应和机械效应遭受直接雷击的树木、电线杆和房屋等，这样会使金属熔化，使树木烧焦，这是由于通过强大的电流而产生很大的热量，但在极短的时间内又不易散发出来。此外，由于物体的水分高强的热量而产生汽化膨胀的现象，将产生极大的机械力而爆裂，使建筑物等遭受严重的危害。②在雷电流的周围将通过雷电的电磁效应，这样将会产生极其强大的电磁场，在附近的金属或者导体结构以及电力装置上，产生很高的感应电压，可达到几十万伏，这么大的电压足以破坏一般电气设备的绝缘，在金属结构回路中，由于接触不良，或有空隙的地方，将产生火花放电，从而造成爆炸或者火灾。
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高层建筑作为一种特殊且重要的建筑物，具有功能多、配套设施较多、人员密度高、保安要求高等特点，如果高层建筑中的电气系统遭受雷击则会造成面积的破坏和损失，后期的维修的工程也是非常庞大的，在维修的过程中，也存在着安全隐患，不利于国家质量第一、安全第一的标准。而其中最重要的环节在于设计工作，只有加强设计的工作，才能充分的将安全隐患避免掉，所以将防雷技术应用于高层建筑电气设计中是非常有必要的。
3.高层建筑电气设计中的防雷技术分析
3.1高层建筑防雷接地设计
要想做好高层建筑的防雷接地设计，首先必须要对接闪带和接闪网进行科学合理的设计，需要在建筑顶层容易受到雷击的地方进行敷设。通常高层建筑在顶层需要对直击雷进行防范，需要在中央位置设计接闪网，在四周及其他位置设计接闪带，在伸缩缝位置应设置连接的补偿装置。楼面的接闪网应按照建筑物的防雷等级来设置网格的尺寸。如果要进行暗敷，需要根据经验来确定埋设的深度，通常需要埋设在保温层和防水层之间，通过对埋设深度的控制来保证接闪效果。如果高层建筑顶层具有斜屋面盖瓦的建筑，不能在建筑的屋檐和屋角等位置暗敷接闪带。
在接闪杆方面需要按照相关的设计规范来进行设计，通常高层建筑的接闪杆会采用钢管或者热镀锌圆钢等材料，将接闪杆的一端做成半球状，半径应按照规范和实际情况来确定。接闪杆极易受到空气、风雪和雷击等方面的影响，对此需要对其材料的物理强度、防腐抗氧化等进行考究。需要保证构件安装连接的牢固性，使得装置在能量损耗上能够降至最低，加上对接闪杆安全性能的定期检测，能够保证其作用的长效发挥。接闪杆在遇到直击雷之后可能会产生感应雷，会增加雷击的概率，这些都会对建筑内部的电气设备和人员等方面产生影响。所以，在一些高层建筑中很少采用接闪杆，而利用接闪带和接闪网作为接闪器，对于一些形状不规则或者在接闪带的安装上具有一定难度的建筑可以采用接闪杆来进行保护。
一些建筑在外墙上为了增加美观哇会采用金属和玻璃幕墙，幕墙上部属于屋顶周边，所以有可能受到雷击的破坏。对此，可以利用女儿墙和幕墙之间的封顶金属板作为接闪器进行雷电的防护。如果采用这种接闪器的方法，需要保证金属板间连接的持久性电气贯通，保证金属板没有除氧化保护膜和保护油漆之外的绝缘被覆层。根据国际上的防雷技术标准以及国内外在高层金属幕墙的实施经验，接闪器铝板厚度应设计成3mm左右。
3.2高层建筑雷电防护设计
建筑雷电防护设计能够保证雷电流泄放通道的合理性，因此需要进行分流、等电位、屏蔽合理布线等方面的操作，保证实现对直击雷、感应雷和雷击电磁脉冲等方面的防护。
在分流上，通过引下线能够将接闪器上的雷电流泄到地面，引下线的数量直接影响分流的效果，越多的引下线使得通过的电流越小，减少雷电的感应范围。对于超过30m的建筑物，需要在30m以上的地方设置不低于6m的水平距离的引下线，通过水平接闪带和引下线的连接能够对引下线的电感进行有效的控制，有效地降低反击电压。
对于均衡电位，说到均衡电位就会想到电位差，建筑物内通常会存在不同部位的电位差，但需要对电位差进行消除。因此，可以将建筑物各部件结构钢筋金属管道以及设备的金属外壳等进行连接，从而消除建筑内部的电位差，防止出现反击电压、接触电压和跨步电压，有效地保证电气设备和人的安全，有效防范感应过电压。
通过屏蔽能够实现对建筑物内部电子设备和仪器的防护，除了能够在正常阶段对电磁波进行屏蔽外，还能够防止这些设备和仪器受到来自防雷装置接闪时产生的电磁干扰，对雷电波的电磁辐射也能进行有效的消除。在实际的电气设计时，需要在建筑空间进行六面体屏蔽网笼的设计，保证屏蔽的效果。
结束语：随着城市化进程的不断加快，我国的高层建筑数量在急剧增加，防雷设计已经成为高层建筑设计的重要内容。此外，高层建筑中的电气设备越来越多，在防雷设计中也要充分考虑到这一点。总之，加强高层建筑电气设备中的防雷设计十分有必要，电气设备人员应该积极学习国内外的设计经验，不断提高设计的安全可靠性和科学合理性，确保建筑物、人员和设备的防雷安全。
参考文献
[1]范玉山.高层建筑电气设计中的防雷研究[J].中国高新技术企业.2015.
[2]刘俊.高层建筑直击雷防护设计应用探讨[J].工程建设与设计.2011.
[3]宋效峰，陆春萍.防雷保护技术在高层建筑中的应用[J].福建建材.2012.
论文作者:谭攀
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：高层建筑论文; 雷电论文; 防雷论文; 过电压论文; 建筑物论文; 感应论文; 电压论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;