智能建筑的防雷措施

摘要：針對目前高層建筑增加的現狀，分別從避雷網防雷、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備。從對國家財產和人民生命安全進行保護的角度出發，對使用避雷網防雷、避雷針防雷以及避雷器防雷的避雷措施進行了介紹。
關鍵詞：防雷；避雷網；避雷針；避雷器

0 引言
隨著智能建筑的發展，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，對建筑物和電氣設備采取必要的防雷保護，對保護國家財產和人們的生命安全都是十分重要的。

1 用避雷網防雷
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、均壓環、引下線和接地極(網)等組成。避雷帶分沿折板敷設和沿屋面混凝土塊敷設兩種。沿坡屋頂的屋脊、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，就屬于沿折板敷設避雷帶。這種方法一般應選用φ6或φ8圓鋼彎制避雷帶支架，沿避雷帶支架敷設路徑，按間隔1 m埋設，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，經調直后焊接在預埋支架上，并將焊點涂以防腐漆。
沿屋面混凝土塊敷設則應根據建筑物的防雷等級標準來確定網孔大小。即先在屋面上劃出避雷帶網孔線，然后按間隔1 m沿所劃網孔線埋設混凝土塊。混凝土塊應埋設牢固，并在混凝土塊中央安放扁鋼或圓鋼預埋件，預埋件應高出屋面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，經調直后焊接在混凝土塊的預埋件上，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；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地板磚處理，這樣就需要將避雷帶暗敷，暗敷的埋設深度以3～5 cm為宜。這樣，屋面上的避雷帶就敷設完成了，之后再與接地引下線焊接連接。

2 用避雷針防雷
2．1 避雷針的結構及作用
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以內的獨立避雷針常用水泥桿架設，20 m以上用鋼結構支架架設。中部是引下線，是引導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。接地極之間再用鍍鋅扁鋼-40x4(或-30×4)焊接成接地網，且應滿足接地電阻的有關規定標準。對于通訊系統、建筑自動消防系統以及計算機房等弱電系統的接地裝置，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。
由于折現法比較簡單實用，在我國建筑防雷設計中廣泛采用。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體少長針消雷裝置來解決這一問題。
2．3 半導體少長針消雷裝置
半導體少長針消雷裝置是在避雷針的基礎上發展起來的，主要由導體針組、半導體材料和接地裝置組成。導體針長為5 m，針的頂部有4根金屬分叉尖端，適合安裝于高度h≥40m的建筑物和構筑物上。
半導體少長針消雷裝置利用其獨特結構，可在雷云電場下發生強烈的電暈放電，即對布滿在空中的空間電荷產生良好的屏蔽效應，并中和雷云電荷。同時利用半導體材料的非線性來改變雷電發展過程，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部各種強弱電設備的目的。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。