我國改革開放的不斷深入，存大中型城市高層建筑如雨后春筍般的涌現(xiàn)，而全國各地每年有許多高層建筑遭受雷擊，其主要原因是建筑高度高，防雷接地施工質(zhì)量不符合要求，高層建筑的防雷接地成為了建筑行業(yè)關(guān)注的焦點。雷電會引起建筑物的損壞、人員的傷亡，對電力、電訊等設(shè)備造成 嚴(yán)重的損壞。所以高層建筑的防雷與接地比普通建筑物都要求高，施工難度大，施工單位應(yīng)按規(guī)范、高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格進行施工。
一、雷電危害
雷電是自然界中的自然現(xiàn)象，當(dāng)雷云米臨時，地面上的一切物體，尤其是導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，都聚集了大量與雷電極性相反的束縛電荷，在雷云對地或?qū)α硪焕自崎W擊放電時，云中的電荷就會變成自由電荷，從而產(chǎn)生出很高的靜電時，其電壓幅值可達幾萬至上百萬伏，這種電壓往往會產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)、沖擊波，造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)體起火，或弓I起人、畜的傷亡、建筑物的倒塌、森林火災(zāi)、油庫的爆炸等。這些危害可能并不是由雷電直接引起的，因而成為二次雷火感應(yīng)雷。另外，當(dāng)架空線遭受直擊雷或產(chǎn)生感應(yīng)雷電，其高電位便會沿導(dǎo)線侵入變配電所或屋內(nèi)，這種雷電波也會對電氣設(shè)備造成危害或使屋內(nèi)金屬設(shè)備放電，而危及其他設(shè)備。自然界中的雷電分為直擊雷和感應(yīng)雷，其中直擊雷是雷電直接作用在建筑物上，由于雷擊時放電電壓很高、電流強度很大，在強大的雷電流通道上，將物體水分受熱汽化膨脹，從而使建筑物受到破壞；感應(yīng)雷是雷電在閃擊時，由于雷電流的變化功率大而在雷電流的通道附近形成一個很強的感應(yīng)磁場，而對建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成損壞，又或者使周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，以致產(chǎn)生大量的熱而引起火災(zāi)。
二、防雷裝置的施工措施
建筑物防雷工程是一個系統(tǒng)工程，必須綜合考慮各種情況的影響，采用外部防雷和內(nèi)部防雷的措施，如接閃功能、分流影響、均衡電位、屏蔽作用、合理布線、加裝過電壓保護器等來減少雷電對高層建筑的損害?？梢哉J(rèn)為建筑物防雷系統(tǒng)是由避雷針、避雷網(wǎng)或混合組成的接閃器組成的，利用主體和基礎(chǔ)內(nèi)的主筋作為引下線和接地裝置，將雷電流引入大地。
1、接地裝置
萬丈高樓平地起，防雷接地的施工同樣是從基礎(chǔ)開始，基礎(chǔ)接地的只要功能是將擊中建筑物的雷電流通過避雷網(wǎng)、引下線等泄放入大地。接地裝置主要包括接地體和接地線，在高層建筑中一般利用高層建筑的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地體，接地電阻通常要求4Ω(由于目前高層建筑智能化技術(shù)的提高，設(shè)計時接地電阻不宜大于1Ω，因為高層建筑的鋼筋基礎(chǔ)埋地深，與大地的接觸面積大，其接地電阻比一般人工接地所得到的電阻低得多，容易滿足上述要求，考慮到大部分高層建筑需要做防水處理，導(dǎo)致接地電阻增加，所以盡量在建筑物周邊做周圈式接地，同時由于接地體埋置在基礎(chǔ)的外邊，也具有均衡電位的效果，從而提高了安全性。在施工中容易忽視跨步電壓的施工，一般在施工中，當(dāng)防直擊雷的人工接地裝置距建筑物的入口處以及人行道小于3m時，應(yīng)采取局部加大深埋、包絕緣物、敷設(shè)瀝青層以及做壓帶等措施。做好接地線的設(shè)計和施工，一般安裝存容易檢查的地方，并且具有防止機械損傷以及防止化學(xué)腐蝕的措施，如選用建筑物基礎(chǔ)外圍固定位置的兩根釧筋作為接地線，沿基礎(chǔ)外緣焊接成為一個封閉的環(huán)網(wǎng)，沿封閉的環(huán)網(wǎng)所有的螺紋鋼筋采用搭接焊接連接起來，要保證焊接的質(zhì)量：雙面焊接，搭接焊長度大于或等于6d(d為螺紋鋼直徑)；從接地1二線敷設(shè)到用電設(shè)備的接地支線的距離要越短越好，接地線與電纜或其它電線交叉時接地線要加保護鋼管。
2、接閃器
接閃器是防直擊雷接受雷電流的金屬導(dǎo)體，其形式有避雷網(wǎng)、避雷針、金屬屋面等。避雷網(wǎng)應(yīng)沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女兒墻等容易遭受雷擊的部位敷設(shè)；屋面避雷網(wǎng)一般采用熱鍍鋅的圓鋼或扁鋼及熱鍍鋅件，敷設(shè)應(yīng)保證 平正順直、固定可靠，搭焊長度滿足規(guī)范要求：避雷網(wǎng)存繹過沉降縫或伸縮縫時應(yīng)做煨彎處理；當(dāng)在女兒墻上敷設(shè)避雷網(wǎng)時，一般敷設(shè)在女兒墻的中間，當(dāng)女兒墻的寬度較大時，應(yīng)將避雷網(wǎng)移向女兒墻的外側(cè)，因為女兒墻的外沿易受雷擊。有一個工程實例，由于建筑物的外墻干掛大理石厚度超過了3cm，暗敷避雷帶在受到雷擊時容易造成石頭碎片擊傷人的隱患，但是如果在女兒墻的中間敷設(shè)熱鍍鋅的圓鋼會造成時間長了防雷支持碼生銹流眼淚影響建筑物的外觀，為此選用了主動式提前放電(ESE)避雷針，避雷針主要由激發(fā)器EXCITERS從自然界的電場中吸收并貯存能量。反射器Deflector及避雷器針尖與大地有良好的電氣連接，處于等電位狀態(tài)。所以通常情況下，激發(fā)器與反射器之間有電場強度，每當(dāng)雷閃發(fā)生前，電場強度會迅猛增大，激發(fā)器與反應(yīng)器之間的電位差大致相當(dāng)于雷云與大地之間的電位，它們之間的電壓降迅速增加會造成尖端打火，并使尖端周圍的空氣離子化，形成尖端放電現(xiàn)象。避雷針的中央收集桿和激發(fā)器EXCITERS之間的電場迅速增加而造成尖端產(chǎn)生的空氣離子化可于極短及準(zhǔn)確的時間內(nèi)放電，因大量電離子的存在，從而使自然的Corona效應(yīng)減低，產(chǎn)生一預(yù)期上行放電通道，可迅速安全地將雷電截?fù)艏鞍踩匦狗诺酱蟮亍?nbsp;
另外在接閃器的安裝過程中要滿足質(zhì)量要求：在建筑物30m以上部分，需要在建筑的外墻用扁鋼做暗敷，并保證避雷帶的水平，在樓頂可以利用梁、板內(nèi)鋼筋相互焊接，做成一個避雷網(wǎng)。做好引下線均壓環(huán)施工，引下線是將避雷帶和接地裝置連成一個整體，使雷電流形成一個通路，在高層建筑施工中，可以直接利用建筑物的梁內(nèi)主筋作為引下線和均壓環(huán)，但要注意在引下線連接過程中，必須保證接地裝置、均壓環(huán)及接閃器之間的可靠性；在施工中要注意，建筑物內(nèi)的各種豎向金屬管道每二至三層要與均壓環(huán)連接一次，平行或交叉的管道間也應(yīng)跨接。
3、防側(cè)擊雷
在進行接閃器施工的同時要考慮側(cè)面雷擊的保護，主要是保證外墻上的窗框架、欄桿、表面金屬裝飾等較大的部件防止受到雷擊，一般可以將外墻表面所有金屬部件都連接到鋼構(gòu)件或鋼筋體上，然后同引下線一同埋入基礎(chǔ)；其次，金屬門窗、欄桿等金屬物件應(yīng)利用均壓環(huán)就近與防雷裝置相連接，一般對于高層建筑物的防雷級別，可以在3Om以上，將各層內(nèi)的圈梁中的主筋焊通，成為均壓環(huán)，最終將其與引下線相連，以達到放側(cè)擊雷的要求。在高層建筑施工中，需要電氣、裝飾、防雷電等專業(yè)協(xié)調(diào)施工，這就需要施工技術(shù)人員做好自己的工作，并及時進行溝通，不得出現(xiàn)交接、埋設(shè)問題，導(dǎo)致出現(xiàn)返工現(xiàn)象。在主體結(jié)構(gòu)施工中，防雷電施工人員需要進行預(yù)埋件的接地旖工，然后才能澆筑混凝上；對于門窗安裝施工時，為了防止出現(xiàn)側(cè)面雷擊，這就需要防雷電施工人員做好門窗的可靠接地，如利用圈梁主筋引出，再用圓鋼與接地端子板搭焊連接，接地端子板再與固定金屬窗框的鐵板架采用螺絲鎖緊；進行幕墻裝飾時，需要將幕墻的金屬框架與避雷帶或均壓環(huán)相連，保證立柱與立柱之間、立柱與橫梁之間可靠跨接。
4、建筑物內(nèi)部防雷
在高層建筑防雷施工時，同時要注意雷電波的侵入，防止侵入的雷電產(chǎn)生電磁效應(yīng)之類的二次雷擊，造成建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備的損壞。在內(nèi)部防雷主要做好等電位的聯(lián)結(jié)、屏蔽等措施。其中等電位連接即用連接導(dǎo)線或過電壓保護器將處在需要防雷空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來的導(dǎo)體物、電氣和電訊裝置連接起來；使得等電位聯(lián)結(jié)干線 或局部等電位箱的連接形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)應(yīng)就近與等電位聯(lián)結(jié)干線或局部等電位箱連接，支線間不應(yīng)串聯(lián)聯(lián)結(jié)，一般將建筑物的金屬門窗、設(shè)備的技術(shù)外殼作等電位聯(lián)結(jié)，電源線、信號線通過電涌保護器實現(xiàn)等電位連接；做好建筑物中的屏蔽，其主要目的是對微電子設(shè)備的防護，尤其是有大量微電子設(shè)備的房間要采取屏蔽措施，為了保證非防雷系統(tǒng)的電氣線路 在防雷裝置接閃過程中不受影響，應(yīng)采用金屬管布線，這樣可以防止雷電反擊，對各種電磁脈沖也有良好的屏蔽能力。
三、結(jié)束語
高層建筑的防雷、接地是一項系統(tǒng)工程，覆蓋面廣，與各專業(yè)系統(tǒng)交叉點多，在設(shè)計和施工中應(yīng)認(rèn)真、細致、全面地加以綜合考慮，以確保建筑物和人身安全。
