我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，存大中型城市高層建筑如雨后春筍般的涌現(xiàn)，而全國(guó)各地每年有許多高層建筑遭受雷擊，其主要原因是建筑高度高，防雷接地施工質(zhì)量不符合要求，高層建筑的防雷接地成為了建筑行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。雷電會(huì)引起建筑物的損壞、人員的傷亡，對(duì)電力、電訊等設(shè)備造成 嚴(yán)重的損壞。所以高層建筑的防雷與接地比普通建筑物都要求高，施工難度大，施工單位應(yīng)按規(guī)范、高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格進(jìn)行施工。
一、雷電危害
雷電是自然界中的自然現(xiàn)象，當(dāng)雷云米臨時(shí)，地面上的一切物體，尤其是導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，都聚集了大量與雷電極性相反的束縛電荷，在雷云對(duì)地或?qū)α硪焕自崎W擊放電時(shí)，云中的電荷就會(huì)變成自由電荷，從而產(chǎn)生出很高的靜電時(shí)，其電壓幅值可達(dá)幾萬(wàn)至上百萬(wàn)伏，這種電壓往往會(huì)產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)、沖擊波，造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)體起火，或弓I起人、畜的傷亡、建筑物的倒塌、森林火災(zāi)、油庫(kù)的爆炸等。這些危害可能并不是由雷電直接引起的，因而成為二次雷火感應(yīng)雷。另外，當(dāng)架空線(xiàn)遭受直擊雷或產(chǎn)生感應(yīng)雷電，其高電位便會(huì)沿導(dǎo)線(xiàn)侵入變配電所或屋內(nèi)，這種雷電波也會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成危害或使屋內(nèi)金屬設(shè)備放電，而危及其他設(shè)備。自然界中的雷電分為直擊雷和感應(yīng)雷，其中直擊雷是雷電直接作用在建筑物上，由于雷擊時(shí)放電電壓很高、電流強(qiáng)度很大，在強(qiáng)大的雷電流通道上，將物體水分受熱汽化膨脹，從而使建筑物受到破壞；感應(yīng)雷是雷電在閃擊時(shí)，由于雷電流的變化功率大而在雷電流的通道附近形成一個(gè)很強(qiáng)的感應(yīng)磁場(chǎng)，而對(duì)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成損壞，又或者使周?chē)慕饘贅?gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，以致產(chǎn)生大量的熱而引起火災(zāi)。
二、防雷裝置的施工措施
建筑物防雷工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須綜合考慮各種情況的影響，采用外部防雷和內(nèi)部防雷的措施，如接閃功能、分流影響、均衡電位、屏蔽作用、合理布線(xiàn)、加裝過(guò)電壓保護(hù)器等來(lái)減少雷電對(duì)高層建筑的損害?？梢哉J(rèn)為建筑物防雷系統(tǒng)是由避雷針、避雷網(wǎng)或混合組成的接閃器組成的，利用主體和基礎(chǔ)內(nèi)的主筋作為引下線(xiàn)和接地裝置，將雷電流引入大地。
1、接地裝置
萬(wàn)丈高樓平地起，防雷接地的施工同樣是從基礎(chǔ)開(kāi)始，基礎(chǔ)接地的只要功能是將擊中建筑物的雷電流通過(guò)避雷網(wǎng)、引下線(xiàn)等泄放入大地。接地裝置主要包括接地體和接地線(xiàn)，在高層建筑中一般利用高層建筑的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地體，接地電阻通常要求4Ω(由于目前高層建筑智能化技術(shù)的提高，設(shè)計(jì)時(shí)接地電阻不宜大于1Ω，因?yàn)楦邔咏ㄖ匿摻罨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的電阻低得多，容易滿(mǎn)足上述要求，考慮到大部分高層建筑需要做防水處理，導(dǎo)致接地電阻增加，所以盡量在建筑物周邊做周圈式接地，同時(shí)由于接地體埋置在基礎(chǔ)的外邊，也具有均衡電位的效果，從而提高了安全性。在施工中容易忽視跨步電壓的施工，一般在施工中，當(dāng)防直擊雷的人工接地裝置距建筑物的入口處以及人行道小于3m時(shí)，應(yīng)采取局部加大深埋、包絕緣物、敷設(shè)瀝青層以及做壓帶等措施。做好接地線(xiàn)的設(shè)計(jì)和施工，一般安裝存容易檢查的地方，并且具有防止機(jī)械損傷以及防止化學(xué)腐蝕的措施，如選用建筑物基礎(chǔ)外圍固定位置的兩根釧筋作為接地線(xiàn)，沿基礎(chǔ)外緣焊接成為一個(gè)封閉的環(huán)網(wǎng)，沿封閉的環(huán)網(wǎng)所有的螺紋鋼筋采用搭接焊接連接起來(lái)，要保證焊接的質(zhì)量：雙面焊接，搭接焊長(zhǎng)度大于或等于6d(d為螺紋鋼直徑)；從接地1二線(xiàn)敷設(shè)到用電設(shè)備的接地支線(xiàn)的距離要越短越好，接地線(xiàn)與電纜或其它電線(xiàn)交叉時(shí)接地線(xiàn)要加保護(hù)鋼管。
2、接閃器
接閃器是防直擊雷接受雷電流的金屬導(dǎo)體，其形式有避雷網(wǎng)、避雷針、金屬屋面等。避雷網(wǎng)應(yīng)沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女兒墻等容易遭受雷擊的部位敷設(shè)；屋面避雷網(wǎng)一般采用熱鍍鋅的圓鋼或扁鋼及熱鍍鋅件，敷設(shè)應(yīng)保證 平正順直、固定可靠，搭焊長(zhǎng)度滿(mǎn)足規(guī)范要求：避雷網(wǎng)存繹過(guò)沉降縫或伸縮縫時(shí)應(yīng)做煨彎處理；當(dāng)在女兒墻上敷設(shè)避雷網(wǎng)時(shí)，一般敷設(shè)在女兒墻的中間，當(dāng)女兒墻的寬度較大時(shí)，應(yīng)將避雷網(wǎng)移向女兒墻的外側(cè)，因?yàn)榕畠簤Φ耐庋匾资芾讚?。有一個(gè)工程實(shí)例，由于建筑物的外墻干掛大理石厚度超過(guò)了3cm，暗敷避雷帶在受到雷擊時(shí)容易造成石頭碎片擊傷人的隱患，但是如果在女兒墻的中間敷設(shè)熱鍍鋅的圓鋼會(huì)造成時(shí)間長(zhǎng)了防雷支持碼生銹流眼淚影響建筑物的外觀(guān)，為此選用了主動(dòng)式提前放電(ESE)避雷針，避雷針主要由激發(fā)器EXCITERS從自然界的電場(chǎng)中吸收并貯存能量。反射器Deflector及避雷器針尖與大地有良好的電氣連接，處于等電位狀態(tài)。所以通常情況下，激發(fā)器與反射器之間有電場(chǎng)強(qiáng)度，每當(dāng)雷閃發(fā)生前，電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)迅猛增大，激發(fā)器與反應(yīng)器之間的電位差大致相當(dāng)于雷云與大地之間的電位，它們之間的電壓降迅速增加會(huì)造成尖端打火，并使尖端周?chē)目諝怆x子化，形成尖端放電現(xiàn)象。避雷針的中央收集桿和激發(fā)器EXCITERS之間的電場(chǎng)迅速增加而造成尖端產(chǎn)生的空氣離子化可于極短及準(zhǔn)確的時(shí)間內(nèi)放電，因大量電離子的存在，從而使自然的Corona效應(yīng)減低，產(chǎn)生一預(yù)期上行放電通道，可迅速安全地將雷電截?fù)艏鞍踩匦狗诺酱蟮亍?nbsp;
另外在接閃器的安裝過(guò)程中要滿(mǎn)足質(zhì)量要求：在建筑物30m以上部分，需要在建筑的外墻用扁鋼做暗敷，并保證避雷帶的水平，在樓頂可以利用梁、板內(nèi)鋼筋相互焊接，做成一個(gè)避雷網(wǎng)。做好引下線(xiàn)均壓環(huán)施工，引下線(xiàn)是將避雷帶和接地裝置連成一個(gè)整體，使雷電流形成一個(gè)通路，在高層建筑施工中，可以直接利用建筑物的梁內(nèi)主筋作為引下線(xiàn)和均壓環(huán)，但要注意在引下線(xiàn)連接過(guò)程中，必須保證接地裝置、均壓環(huán)及接閃器之間的可靠性；在施工中要注意，建筑物內(nèi)的各種豎向金屬管道每二至三層要與均壓環(huán)連接一次，平行或交叉的管道間也應(yīng)跨接。
3、防側(cè)擊雷
在進(jìn)行接閃器施工的同時(shí)要考慮側(cè)面雷擊的保護(hù)，主要是保證外墻上的窗框架、欄桿、表面金屬裝飾等較大的部件防止受到雷擊，一般可以將外墻表面所有金屬部件都連接到鋼構(gòu)件或鋼筋體上，然后同引下線(xiàn)一同埋入基礎(chǔ)；其次，金屬門(mén)窗、欄桿等金屬物件應(yīng)利用均壓環(huán)就近與防雷裝置相連接，一般對(duì)于高層建筑物的防雷級(jí)別，可以在3Om以上，將各層內(nèi)的圈梁中的主筋焊通，成為均壓環(huán)，最終將其與引下線(xiàn)相連，以達(dá)到放側(cè)擊雷的要求。在高層建筑施工中，需要電氣、裝飾、防雷電等專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)施工，這就需要施工技術(shù)人員做好自己的工作，并及時(shí)進(jìn)行溝通，不得出現(xiàn)交接、埋設(shè)問(wèn)題，導(dǎo)致出現(xiàn)返工現(xiàn)象。在主體結(jié)構(gòu)施工中，防雷電施工人員需要進(jìn)行預(yù)埋件的接地旖工，然后才能澆筑混凝上；對(duì)于門(mén)窗安裝施工時(shí)，為了防止出現(xiàn)側(cè)面雷擊，這就需要防雷電施工人員做好門(mén)窗的可靠接地，如利用圈梁主筋引出，再用圓鋼與接地端子板搭焊連接，接地端子板再與固定金屬窗框的鐵板架采用螺絲鎖緊；進(jìn)行幕墻裝飾時(shí)，需要將幕墻的金屬框架與避雷帶或均壓環(huán)相連，保證立柱與立柱之間、立柱與橫梁之間可靠跨接。
4、建筑物內(nèi)部防雷
在高層建筑防雷施工時(shí)，同時(shí)要注意雷電波的侵入，防止侵入的雷電產(chǎn)生電磁效應(yīng)之類(lèi)的二次雷擊，造成建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備的損壞。在內(nèi)部防雷主要做好等電位的聯(lián)結(jié)、屏蔽等措施。其中等電位連接即用連接導(dǎo)線(xiàn)或過(guò)電壓保護(hù)器將處在需要防雷空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來(lái)的導(dǎo)體物、電氣和電訊裝置連接起來(lái)；使得等電位聯(lián)結(jié)干線(xiàn) 或局部等電位箱的連接形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)應(yīng)就近與等電位聯(lián)結(jié)干線(xiàn)或局部等電位箱連接，支線(xiàn)間不應(yīng)串聯(lián)聯(lián)結(jié)，一般將建筑物的金屬門(mén)窗、設(shè)備的技術(shù)外殼作等電位聯(lián)結(jié)，電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)通過(guò)電涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn)等電位連接；做好建筑物中的屏蔽，其主要目的是對(duì)微電子設(shè)備的防護(hù)，尤其是有大量微電子設(shè)備的房間要采取屏蔽措施，為了保證非防雷系統(tǒng)的電氣線(xiàn)路 在防雷裝置接閃過(guò)程中不受影響，應(yīng)采用金屬管布線(xiàn)，這樣可以防止雷電反擊，對(duì)各種電磁脈沖也有良好的屏蔽能力。
三、結(jié)束語(yǔ)
高層建筑的防雷、接地是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，覆蓋面廣，與各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)交叉點(diǎn)多，在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)認(rèn)真、細(xì)致、全面地加以綜合考慮，以確保建筑物和人身安全。
