浅谈建筑物雷电防护系统设计与实施

浅谈建筑物雷电防护系统设计与实施

郭延霞

（东莞市新铂铼电子有限公司广东东莞523000）

摘要：近年来，随着我国建筑行业的高速发展，各类施工技术、施工机械设备不断发展完善与更新换代，建筑工程的施工规模与建筑高度都有极为显著的提升。但与此同时，在雷雨气候下，建筑被雷电打击的可能性与潜在风险概率也相应出现提升。而建筑受到雷电打击时，雷电会向建筑泄漏大量的雷电流，不但会损坏建筑内部所配置的电气设备，还会对业主造成严重的人身健康财产威胁。因此为完善这一问题，笔者对建筑物雷电房屋系统的设计与实施开展以下研究。

关键词：建筑物；雷电防护系统；设计；实施

在现阶段，虽然针对雷电打击问题，我国建筑行业在建筑工程施工阶段中会构建建筑配套的防雷接地系统，从而极大规避了建筑受到雷电打击的潜在风险。但是，在建筑物雷电防护系统的设计、施工环节中，仍未对施工流程以及设计计算方法加以统一化、规范化发展，部分建筑物所构建的雷电防护系统并没有实现对雷电打击风险的完全规避，对瞬间峰值过高的雷电也缺乏必要的防护保障。

一、建筑物雷电防护系统设计与实施的必要性分析

笔者认为，建筑物受到雷电打击灾害时，可能出现的消极影响与危害后果可分为三方面加以阐述，具体如下：

第一，电气设备受到损坏。随着现阶段科学技术的不断发展，各类电气设备的运行效率与性能都有着极大提升。但是与此同时，电气设备的敏感性也凸现出来，在电气设备运行负荷超过设备负荷上限时，电气设备会受到程度不一的影响与损坏。而建筑受到雷电打击灾害影响时，雷电会向建筑泄漏大量的雷电流，其电流平均幅值在数万安。而在雷电流峰值期间内，电流幅值更高达30万安，会对建筑电气设备造成极为严重的损害，并造成大量的经济损失。

第二，造成人员伤亡。在建筑受到雷电打击灾害影响时，雷电流的泄露也会衍生出诸多问题，其中最为严重的问题是会释放大量的温度，并使得建筑内部出现着火情况。此外，雷电流与人体发生直接接触时，高达数万至数十万安培的电流也会造成人体的死亡。值得注意的是，在建筑受到雷电打击时，雷电流同道所释放温度时常在数万摄氏度，如此高温会对周边辐射区域的人体造成直接伤害，并会使得建筑内部金属构造物（如金属门窗）出现变形、融化等现象，从而对建筑内业主造成间接伤害。

第三，造成建筑物的直接损伤。在建筑受到雷电打击灾害影响时，不但会造成经济损失与人员伤亡问题的出现，还会对建筑物造成直接程度的损伤。例如，我国故宫等古迹、以及博物馆、城市公共设施便在受到雷电打击灾害影响时，建筑物出现程度不一的损失。

而在建筑工程施工阶段中，建筑物雷电防护系统的构建，实现了将雷电流通过雷电防护系统所配置设备引入地底或指定位置区域，不但降低了建筑受到雷电打击灾害影响时所产生的人员伤亡、经济损失以及社会消极影响力，还通过将雷电流引入指定位置，为建筑的运行提供充足储备电力能源，在一定程度上响应了国家构建生态文明环境，打造可持续发展社会的战略号召。

二、建筑物雷电防护系统的设计与实施原则、要点分析

（一）要根据建筑物实际情况针对性开展雷电防护系统的设计工作

首先，设计人员应对建筑物周边区域自然环境的雷电灾害气候的出现概率加以实地分析考察。例如当前我国建筑物雷电防护系统设计领域中，便将不同区域的雷电灾害气候严重性与影响系数进行评级划分，在全年雷暴气候总体出现天数在十五天以内的地区被划分为少雷区；全年雷暴气候总体出现天数在15-40天内的区域为多雷区等。而在不同级别雷区下，建筑物雷电防护系统的防护水平要求也大不尽然。

其次，在建筑物的雷电防护区中，不同区域的雷电防护水平要求也有所不同。例如在建筑物的直击雷非防护区，便有着最高可能性会出现雷电流对这一区域建筑物加以直接打击，而在第一至第三防护区中，虽然会有雷电流在区域中进行流通，但并不会有较高可能性出现雷电流对建筑物进行直接打击。而值得注意的是，从第一防护区直至第三防护区，所流通雷电流的安培会逐渐降低。因此，设计人员需要根据建筑物的实际情况来针对性设计雷电防护系统。

最后，建筑物受到雷电打击灾害影响时，不但可能受到最为常见的直击雷的打击，也存在着一定可能性建筑物受到感应雷与球形雷的打击。因此在建筑物雷电防护系统的设计阶段中，设计人员需要设计全方位立体性的建筑物雷电防护系统。值得注意的是，在设计阶段中，设计人员应以在建筑物受到直击雷、感应雷以及球形雷同时打击时，建筑物的雷电防护系统的防护力的实际需求为设计标准。

（二）建筑物雷电防护系统相关配置设备的选择与安装

第一，对于避雷器的选择。设计人员对于避雷器的选择应注重考虑氧化锌避雷器，这一规格型号的避雷器有着质量轻、运行稳定、耐污秽腐蚀等应用优势。值得注意的是，设计人员也需要根据不同建筑物的周边环境与内部结构等加以选定。

第二，引下线材质的选择与具体安装设计方案。首先，引下线需要尽可量沿着建筑物的外墙结构进行铺设（避免将引下线铺设在人流量密集的区域，如建筑出入口），且设计人员需要根据建筑物的防雷等级来选择引下线的铺设根数与铺设间距。值得注意的是，在引下线铺设环节中，设计人员与施工人员需要尽可量确保引下线铺设的直线性（并注意引下线的稳定性，可以以1m-1.5m为间隔距离安装引下线的固定装置），并在屋檐、建筑墙角等区域适当加以弯曲。其次，设计人员应根据建筑物的实际防雷需求与周边情况，针对性选择引下线的材质、最小截面面积以及引下线的直径。而在建筑物雷电防护系统的实施安装环节中，施工人员则需要注重在引下线的表层涂刷防腐涂料。

第三，建筑物雷电防护系统接地体材料材质的要求。在建筑物雷电防护系统设计阶段中，设计人员应根据建筑物的实际情况与整体雷电防护系统的设计方案，针对性制定接地体材料材质的要求。例如对热镀圆钢垂直接地体直径的要求、水平接地体面积的要求，对于网格钢板网格边截面尺寸的要求等。

第四，建筑物雷电防护系统等电位的连接。在建筑物雷电防护系统设计与安装过程中，建筑物内部的低压配电线路与高压供电线路不可与雷电防护系统中的接地装置设备进行直接连接，因此需要在二者之间加装防雷器。而防雷器的安装，实现了在建筑物受到雷电打击灾害影响时，电气回路与通信线路中所受雷电流影响时，防雷器可以在极短时间内将导通分流，避免雷电流的浪涌对电气回路相关设备造成二次损害与影响。

（三）建筑物雷电防护系统实施过程中需要注重的问题

首先，在建筑物雷电防护系统实施以及运行过程中，设计人员需要注重建筑物雷电防护系统配套设备避免与人流量过高区域进行接触，确保二者之间的间隔距离。例如笔者上述提及，引下线虽然需要在建筑物的外部墙体结构上进行铺设，但是在铺设过程中需要注重避开建筑物出入口、建筑内部阳台等结构，且在引下线接地后，施工人员对其加以隐蔽埋深作业，从而避免在建筑物受到雷电打击灾害影响时，出现不必要的人员伤亡问题。

其次，在建筑物雷电防护系统的实施安装过程中，施工人员需要按照国家相关规定施工流程进行作业，并注重开展安全施工，避免在建筑物雷电防护系统安装过程中出现各类安全施工问题以及施工质量问题。

三、总结

笔者为提高我国建筑物的雷电防护性能，降低其所造成的经济损失、人员伤亡以及社会消极影响力，因此对建筑物雷电防护系统的设计原则、配置设备的材质选择与安装要点，以及在实施过程中需要注重的安全问题开展深入研究。

参考文献：

[1]黎辛华，韩建海.智能大厦电子信息系统雷电灾害风险评估及防雷技术的应用[J].气象研究与应用，2015(04):114-117.

[2]梁国强.校园雷电防护研究与应用[D].华南理工大学，2014.