智能建筑的防雷措施

摘要：針對目前高層建筑增加的現(xiàn)狀，分別從避雷網(wǎng)防雷、避雷針防雷、避雷器防雷等三個不同方式來保護建筑物和電氣設(shè)備。從對國家財產(chǎn)和人民生命安全進行保護的角度出發(fā)，對使用避雷網(wǎng)防雷、避雷針防雷以及避雷器防雷的避雷措施進行了介紹。
關(guān)鍵詞：防雷；避雷網(wǎng)；避雷針；避雷器

0 引言
隨著智能建筑的發(fā)展，高層建筑越來越多，城市里的建筑物越來越密。因此，加強防雷工作，對建筑物和電氣設(shè)備采取必要的防雷保護，對保護國家財產(chǎn)和人們的生命安全都是十分重要的。

1 用避雷網(wǎng)防雷
對于建筑物可能遭受的直接雷擊和感性雷害，常常采用避雷帶裝置進行防雷，避雷帶由避雷網(wǎng)、均壓環(huán)、引下線和接地極(網(wǎng))等組成。避雷帶分沿折板敷設(shè)和沿屋面混凝土塊敷設(shè)兩種。沿坡屋頂?shù)奈菁?、屋角、檐角、屋檐和平頂屋面四周的女兒墻等易受雷擊部位敷設(shè)，就屬于沿折板敷設(shè)避雷帶。這種方法一般應(yīng)選用φ6或φ8圓鋼彎制避雷帶支架，沿避雷帶支架敷設(shè)路徑，按間隔1 m埋設(shè)，且高出安裝面150～200 mm。然后選用φ10～φ12鍍鋅圓鋼或-25×4鍍鋅扁鋼作為避雷帶，經(jīng)調(diào)直后焊接在預(yù)埋支架上，并將焊點涂以防腐漆。
沿屋面混凝土塊敷設(shè)則應(yīng)根據(jù)建筑物的防雷等級標(biāo)準(zhǔn)來確定網(wǎng)孔大小。即先在屋面上劃出避雷帶網(wǎng)孔線，然后按間隔1 m沿所劃網(wǎng)孔線埋設(shè)混凝土塊?；炷翂K應(yīng)埋設(shè)牢固，并在混凝土塊中央安放扁鋼或圓鋼預(yù)埋件，預(yù)埋件應(yīng)高出屋面10～20 mm。同樣，選用φ10～φ12鍍鋅圓鋼或-25×4鍍鋅扁鋼作為避雷帶，經(jīng)調(diào)直后焊接在混凝土塊的預(yù)埋件上，再將焊點涂以防腐漆。如屋面平時無人行走，避雷帶可為明敷設(shè)；如屋面作為觀景平臺、直升飛機起落場地或其他休閑場，平時有人在屋面上活動，在屋面上需要抹混凝土砂漿地坪或進行鋪設(shè)地板磚處理，這樣就需要將避雷帶暗敷，暗敷的埋設(shè)深度以3～5 cm為宜。這樣，屋面上的避雷帶就敷設(shè)完成了，之后再與接地引下線焊接連接。

2 用避雷針防雷
2．1 避雷針的結(jié)構(gòu)及作用
避雷針可起到引雷作用，因為避雷針安裝在建筑物的頂部，即在最高點安放一個接地裝置，所以，在雷云籠罩下，它的尖端部可形成強大電場。根據(jù)尖端放電原理，它很容易將雷電流引向其尖端而泄入大地，從而避免雷云向被保護建筑物放電。
避雷針一般由三部分組成，其中頂部聳立高空，接受雷電用的接閃器，一般用鍍鋅鋼管或鍍鋅圓鋼制成，長約2 m，截面積不小于100 mm2，鋼管壁厚不小于3 mm，并且上端部打尖。高度在20 m以內(nèi)的獨立避雷針常用水泥桿架設(shè)，20 m以上用鋼結(jié)構(gòu)支架架設(shè)。中部是引下線，是引導(dǎo)雷電流泄入大地的通道，常采用鍍鋅圓鋼或扁鋼作引下線。圓鋼的直徑不小于8mm，扁鋼面積不小于(12×4)mm2，并需將地面以上2 m加以機械保護。下部為接地極，為了將雷電流迅速疏散到大地，可用鍍鋅管SC50或L50×50×5鍍鋅角鋼，長度均為2．5 m，按間隔5 m，埋深0．6 m以上垂直埋設(shè)。接地極之間再用鍍鋅扁鋼-40x4(或-30×4)焊接成接地網(wǎng)，且應(yīng)滿足接地電阻的有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。對于通訊系統(tǒng)、建筑自動消防系統(tǒng)以及計算機房等弱電系統(tǒng)的接地裝置，常采用銅板或鍍鋅鋼板作為接地極，并與防雷裝置、供配電系統(tǒng)的接地裝置等相互隔離。
2．2 避雷針保護范圍的計算
對于避雷針的保護范圍，各國的計算方法不完全相同，主要有折線法、曲線法、直線法等幾種。其中，折線法表示單支避雷針的保護范圍為一折線圓錐體；曲線法則是單支避雷針的保護范圍為一曲線圓錐體，這種方法是假設(shè)滾球半徑滾過防雷建筑物時，凡是球體能接觸到建筑物的各個部分，均會遭受雷擊，而球體不能接觸到建筑物的各個部分，則不會遭受雷擊(已由建筑物其他部分給予了保護)；直線法的單支避雷針的保護范圍按針頂端的俯角大小來確定，如對有爆炸危險物的建筑按45°俯角確定，一般建筑則按60°俯角來確定。
由于折現(xiàn)法比較簡單實用，在我國建筑防雷設(shè)計中廣泛采用。但折線法忽略了雷擊距離對避雷針保護范圍的影響，所以存在著一定的誤差。目前在高層建筑中多采用半導(dǎo)體少長針消雷裝置來解決這一問題。
2．3 半導(dǎo)體少長針消雷裝置
半導(dǎo)體少長針消雷裝置是在避雷針的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要由導(dǎo)體針組、半導(dǎo)體材料和接地裝置組成。導(dǎo)體針長為5 m，針的頂部有4根金屬分叉尖端，適合安裝于高度h≥40m的建筑物和構(gòu)筑物上。
半導(dǎo)體少長針消雷裝置利用其獨特結(jié)構(gòu)，可在雷云電場下發(fā)生強烈的電暈放電，即對布滿在空中的空間電荷產(chǎn)生良好的屏蔽效應(yīng)，并中和雷云電荷。同時利用半導(dǎo)體材料的非線性來改變雷電發(fā)展過程，延長雷電放電時間，以減小雷電流的峰值和陡度，從而達到有效保護建筑物及其內(nèi)部各種強弱電設(shè)備的目的。一般在消雷裝置安裝高度h>60 m時，還需要增加水平消雷針。