随着经济的发展和城市人口的增长,建筑的高层化和智能化已成为城市发展的一种趋势。由建筑物年预计雷击次数公式N=KNgAe(详见GB50057-94)可知,高层建筑比一般建筑遭雷击的概率要大得多,而一旦遭受雷灾,损失将非常严重,后果会不堪设想。可见,高层建筑防雷系统的可靠性极为重要。
雷电的形成有多种原因,以负极性下行先导放雷为主。一般来说雷电的破坏形式有三类:直击雷,即雷直接击在建筑物和设备上而发生的机械效应和热效应,一般建筑物易受直击雷的部位多为屋檐、屋脊、屋角、檐角、女儿墙,还有雷电侧击高层建筑的问题;感应雷,即雷电流产生的电磁效应和静电效应;雷电波侵入,雷电流沿电气线路和管道引入建筑物内部,危及设备安全。
在防雷保护设计中,一般采用三级保护措施:
(1) 将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散;
(2) 阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压;
(3) 限制被保护设备浪涌过电压幅值。
2. 高层建筑物的防雷
建筑物防雷系统是由避雷针、避雷网(带)或混合组成的接闪器,主体结构的柱、梁、板钢筋或外接引下线组成的引下装置,及利用基础自然接地体(桩基、地梁、承台或底板钢筋)或人工接地体组成的接地装置合成,整个建筑形成一个法拉第笼,将雷电流引入大地。以下对高层建筑具体的防雷措施进行探讨。
2.1 接地装置
现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地都是合在一起的,组成综合接地系统,接地电阻通常要求小于4Ω(鉴于目前高层建筑智能化设施日益增加,设计时接地电阻不宜大于1Ω)。因为高层建筑的钢筋混凝土基础埋地深,与大地的接触面积大,其接地电阻比一般人工接地所得到电阻低得多,容易满足上述要求。考虑到大部分高层建筑的基础均做了防水处理,致使接地电阻增大,应尽量在建筑物周边做圈式接地,周圈式接地可避开防水处理层,同时由于接地体埋在基础的外边,也具有均衡电位的效果,提高了安全性。某酒店及办公为一体的高层综合大楼就是遇到这种情况,加上大地土壤电阻率偏高,基础完工测试接地电阻无法满足设计要求,后采用上述方法处理,效果显著。在大地土壤电阻率高的地区,当一般做法的联合接地体的接地电阻值难以满足要求时,可以采用向外延伸接地体、改良土壤(换土、采用降阻剂)、深埋电极以及外引等方式。
2.2 接闪器
接闪器有避雷针、避雷带(网)、消雷器等几种,采用何种方式应根据建筑物的造型及避雷效果而定。目前一般高层建筑较多采用避雷针、明装避雷带和暗装避雷网相结合的方式,接闪器的布置应符合下面要求。
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