智能建筑的防雷措施

摘要：针对目前高层建筑增加的现状，分别从避雷网防雷、避雷针防雷、避雷器防雷等三个不同方式来保护建筑物和电气设备。从对国家财产和人民生命安全进行保护的角度出发，对使用避雷网防雷、避雷针防雷以及避雷器防雷的避雷措施进行了介绍。
关键词：防雷；避雷网；避雷针；避雷器

0 引言
随着智能建筑的发展，高层建筑越来越多，城市里的建筑物越来越密。因此，加强防雷工作，对建筑物和电气设备采取必要的防雷保护，对保护国家财产和人们的生命安全都是十分重要的。

1 用避雷网防雷
对于建筑物可能遭受的直接雷击和感性雷害，常常采用避雷带装置进行防雷，避雷带由避雷网、均压环、引下线和接地极(网)等组成。避雷带分沿折板敷设和沿屋面混凝土块敷设两种。沿坡屋顶的屋脊、屋角、檐角、屋檐和平顶屋面四周的女儿墙等易受雷击部位敷设，就属于沿折板敷设避雷带。这种方法一般应选用φ6或φ8圆钢弯制避雷带支架，沿避雷带支架敷设路径，按间隔1 m埋设，且高出安装面150～200 mm。然后选用φ10～φ12镀锌圆钢或-25×4镀锌扁钢作为避雷带，经调直后焊接在预埋支架上，并将焊点涂以防腐漆。
沿屋面混凝土块敷设则应根据建筑物的防雷等级标准来确定网孔大小。即先在屋面上划出避雷带网孔线，然后按间隔1 m沿所划网孔线埋设混凝土块。混凝土块应埋设牢固，并在混凝土块中央安放扁钢或圆钢预埋件，预埋件应高出屋面10～20 mm。同样，选用φ10～φ12镀锌圆钢或-25×4镀锌扁钢作为避雷带，经调直后焊接在混凝土块的预埋件上，再将焊点涂以防腐漆。如屋面平时无人行走，避雷带可为明敷设；如屋面作为观景平台、直升飞机起落场地或其他休闲场，平时有人在屋面上活动，在屋面上需要抹混凝土砂浆地坪或进行铺设地板砖处理，这样就需要将避雷带暗敷，暗敷的埋设深度以3～5 cm为宜。这样，屋面上的避雷带就敷设完成了，之后再与接地引下线焊接连接。

2 用避雷针防雷
2．1 避雷针的结构及作用
避雷针可起到引雷作用，因为避雷针安装在建筑物的顶部，即在最高点安放一个接地装置，所以，在雷云笼罩下，它的尖端部可形成强大电场。根据尖端放电原理，它很容易将雷电流引向其尖端而泄入大地，从而避免雷云向被保护建筑物放电。
避雷针一般由三部分组成，其中顶部耸立高空，接受雷电用的接闪器，一般用镀锌钢管或镀锌圆钢制成，长约2 m，截面积不小于100 mm2，钢管壁厚不小于3 mm，并且上端部打尖。高度在20 m以内的独立避雷针常用水泥杆架设，20 m以上用钢结构支架架设。中部是引下线，是引导雷电流泄入大地的通道，常采用镀锌圆钢或扁钢作引下线。圆钢的直径不小于8mm，扁钢面积不小于(12×4)mm2，并需将地面以上2 m加以机械保护。下部为接地极，为了将雷电流迅速疏散到大地，可用镀锌管SC50或L50×50×5镀锌角钢，长度均为2．5 m，按间隔5 m，埋深0．6 m以上垂直埋设。接地极之间再用镀锌扁钢-40x4(或-30×4)焊接成接地网，且应满足接地电阻的有关规定标准。对于通讯系统、建筑自动消防系统以及计算机房等弱电系统的接地装置，常采用铜板或镀锌钢板作为接地极，并与防雷装置、供配电系统的接地装置等相互隔离。
2．2 避雷针保护范围的计算
对于避雷针的保护范围，各国的计算方法不完全相同，主要有折线法、曲线法、直线法等几种。其中，折线法表示单支避雷针的保护范围为一折线圆锥体；曲线法则是单支避雷针的保护范围为一曲线圆锥体，这种方法是假设滚球半径滚过防雷建筑物时，凡是球体能接触到建筑物的各个部分，均会遭受雷击，而球体不能接触到建筑物的各个部分，则不会遭受雷击(已由建筑物其他部分给予了保护)；直线法的单支避雷针的保护范围按针顶端的俯角大小来确定，如对有爆炸危险物的建筑按45°俯角确定，一般建筑则按60°俯角来确定。
由于折现法比较简单实用，在我国建筑防雷设计中广泛采用。但折线法忽略了雷击距离对避雷针保护范围的影响，所以存在着一定的误差。目前在高层建筑中多采用半导体少长针消雷装置来解决这一问题。
2．3 半导体少长针消雷装置
半导体少长针消雷装置是在避雷针的基础上发展起来的，主要由导体针组、半导体材料和接地装置组成。导体针长为5 m，针的顶部有4根金属分叉尖端，适合安装于高度h≥40m的建筑物和构筑物上。
半导体少长针消雷装置利用其独特结构，可在雷云电场下发生强烈的电晕放电，即对布满在空中的空间电荷产生良好的屏蔽效应，并中和雷云电荷。同时利用半导体材料的非线性来改变雷电发展过程，延长雷电放电时间，以减小雷电流的峰值和陡度，从而达到有效保护建筑物及其内部各种强弱电设备的目的。一般在消雷装置安装高度h>60 m时，还需要增加水平消雷针。