高层智能建筑物防雷施工技术要点分析.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 91 高层智能建筑物防雷施工技术要点分析 王肖虹 中山市新立防雷科技有限公司，广东 中山 528437 摘要：摘要：随着人类社会的发展和生产、生活空间的扩大，雷电这一自然现象对建筑物和生产设施的威胁日益增大，尤其是对高层智能建筑物的影响更为严重。这类建筑物对电气稳定性和安全性有着极高的要求，必须尽可能地降低雷电的干扰，并规避因雷击引发的各种事故。相较于传统的高层建筑物防雷工作，这呈现出更高的挑战和更复杂的管理要求。本研究通过深入剖析高层智能建筑物防雷施工的核心技术，并以实际案例为例，旨在增强对这一领域理解，提升防雷施工的效率，具有重要的理论参考价值和实践意义。关键词：关键词：高层智能建筑物；防雷施工；技术要点 中图分类号：中图分类号：TU856 高层智能建筑物因其显著的高度、规模和复杂的电气系统，经常成为雷电的主要击中目标。此外，智能建筑的电子设备和系统对闪电电涌和雷电产生的闪电静电感应或雷击电磁脉冲干扰具有高度敏感性，因此，对这些设备进行有效的防雷保护至关重要。基于此，深入研究和分析高层智能建筑物防雷施工技术对于我们掌握和应对这一挑战具有重大意义1。1 高层智能建筑物的特点与防雷需求 1.1 高层智能建筑物的特点 科技的飞速发展推动了城市景观的重塑，高层智能建筑物以其超凡的高度和独特的结构特征，显著地在天际线中占据一席之地。这些现代建筑物的设计理念和实用性不仅彰显了人类对未来城市生活的想象，也带来了独特的防雷挑战。高层智能建筑物主要采用钢筋混凝土或钢结构，这种物理特性使它们成为雷电流的易击目标。它们的结构为雷电提供了良好的电导性，从而将雷电流有效引导至地面，以降低雷电流的潜在破坏力。然而，这也需要在施工阶段对防雷措施进行深思熟虑，以确保建筑物的安全性。复杂的电气系统、大量的电子设备以及各种智能系统和绿色能源设施的普遍存在为高层智能建筑物的防雷工作增添了新挑战。电梯、空调、智能照明系统以及安全防护系统等设备的正常运行对建筑物的功能至关重要。这些设备对闪电电涌和电磁干扰极为敏感，若未能有效预防，可能导致设备损坏甚至引发火灾，对建筑物和人身安全构成了严重威胁。因此，高层智能建筑物防雷施工技术的实施，也成为了当前需解决的重大挑战。1.2 高层智能建筑物的防雷需求 高层智能建筑物的防雷需求主要受其物理结构、内部设备和系统、以及功能需求的影响。为满足这些需求，防雷施工需要综合考虑多种因素，以制定选出最合适的防雷解决方案。高层智能建筑物的防雷需求首先源于其高度和结构特性。通常采用的是钢筋混凝土或钢结构，此外，现代高层智能建筑物中也广泛使用的电子设备和智能系统，这些建筑物往往成为雷击的主要目标。由于雷电流会对架空线路、电缆线路或金属管道作用，可能沿着这些管线侵入建筑物内，如不能够有效地引导雷电流入地面，将会对建筑物结构和内部设备造成损坏，甚至危及人身安全。这就要求我们在防雷装置施工时，不仅要考虑到建筑物结构的外部防雷装置，还要考虑到建筑物结构的内部防雷装置。内外防雷装置相结合，防雷保护效果更优。综上所述，高层智能建筑物的防雷需求复杂且多元，施工阶段必须全面考虑，应在施工时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一个接地系统，并应在需要之处预埋等电位连接板，确保建筑物、电气设备、绿色能源设施及人员人身的安全。2 高层智能建筑物防雷施工的关键技术 对于高层智能建筑物的防雷施工，我们需要根据其特点和防雷需求，采用一系列关键技术来确保高层中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 92 建筑物及其内部设备、系统的安全。2.1 预防雷击的设计 预防雷击的设计是防雷施工的首要任务。这主要包括采用外部防雷装置和内部防雷装置2。外部防雷装置，也被称为直接防雷装置，主要是通过安装接闪器、引下线和接地装置来预防雷电流直接击中建筑物。内部防雷装置，也被称为间接防雷装置，主要是通过防雷等电位连接、采用电涌保护器和设置电磁屏蔽等来预防雷电流产生的闪电电涌和电磁干扰对内部设备和系统的影响。这些防雷装置的施工和布局，需要遵循相关的国家标准和规定，同时还需要根据建筑物的高度、形状、构造和使用功能进行详细的计算和模拟，以确保防雷效果的最大化。2.2 接地系统的建设 接地系统的建设是防雷施工的另一重要环节。接地系统主要包括接地体和接地线，它的主要作用是提供一个低阻抗的路径，将雷电流引入地面，从而避免雷电流经过建筑物结构或内部设备，引起火灾或设备损坏3。接地系统的施工，需要考虑到地面的土质、湿度、温度等因素，以选择合适的接地体材料和接地方式。此外，接地系统还需要定期进行检测和维护，以保证其长期的稳定性和可靠性。2.3 电气设备的防雷保护 由于电气设备对闪电电涌和电磁干扰极为敏感，因此我们需要采取一系列防雷措施来保护电气设备。这些措施主要包括安装电涌保护器、使用电磁屏蔽以及合理布局电气设备等。在选择和使用电涌保护器时，我们需要考虑到设备的工作电压、电流和频率等参数，选择合适的电涌保护器来限制瞬态过电压和分泄电涌电流，以保护电气设备免受闪电电涌的影响。即在高层智能建筑物总配电箱处装设 T1 级电涌保护器，在各分配电箱处装设T2 级电涌保护器。此外，电涌保护器的接地也是非常重要的，我们需要保证电涌保护器的接地电阻低于一定的值，以保证其正常工作。对于电磁屏蔽，我们主要考虑到屏蔽材料的选取、屏蔽的形状和大小、以及屏蔽的接地等问题，使用电磁屏蔽来减少电磁脉冲干扰。在需要保护的空间内，采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端，并宜在防雷区交界处做等电位连接，系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽或穿钢管敷设，外层屏蔽或钢管应至少在两端，并宜在防雷区交界处做等电位连接。对于电气设备的布局，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件都应采用等电位连接，并应与防雷装置相连；穿过防雷区界面的所有导电物、电气和电子系统的线路也均应在界面处做等电位连接，避免电气设备之间发生串扰等现象。2.4 高频电磁场的抑制和管理 由于高层智能建筑物内大量运用高速电子设备和通信设备，这些设备在工作过程中会产生大量的高频电磁场，从而增加雷电流引发电磁干扰的风险。因此，抑制和管理高频电磁场是防雷施工的关键技术之一。这方面的技术主要包括电磁屏蔽和信号滤波。电磁屏蔽技术主要是通过设置特殊材料的屏蔽层来阻挡或吸收电磁场，从而减少电磁场对内部设备的影响。信号滤波技术主要是通过设置滤波器来去除电气信号中的高频部分，从而减少电气设备对电磁场的影响。电磁屏蔽和信号滤波的设计和施工，需要考虑到设备的工作频率、功率和尺寸，以选择合适的屏蔽材料和滤波器，并进行合理的布局和安装，以确保最大程度的电磁场抑制效果。此外，我们还需要定期进行电磁场的监测和管理，以保证在其安全的范围内。总的来说，高层智能建筑物防雷施工的关键技术是多方面的，需要我们从方案到施工，从检测到预防，应全面考虑各种因素，以实现最有效的防雷效果。只有这样，我们才能最大程度地保证建筑物及其内部设备、系统的安全，确保建筑物的正常运行和使用。3 高层智能建筑物防雷施工的案例研究 3.1 太阳能智能大厦防雷系统施工案例 在一个位于南方地区的太阳能智能大厦中，雷电防护方案的施工遇到了特殊挑战。这座大厦采用了大量的太阳能电池板，从而提升了能源的利用效率，却也因此增加了雷电流冲击的风险。然而，通过专业的施工，该大厦成功地建立了一套全面且有效的防雷系统。在外部防雷装置方面，建筑电气工程师在该大厦的天面阳角处安装了接闪杆，接闪带沿天面四周敷设，接闪网格不应大于该大厦防雷类别规定的尺寸，接闪器的高度和安装位置根据现场实际情况确定，以能保护建筑物外沿为准；屋面不同标高处的接闪带应相互焊接连通，所有凸出屋面的金属物体（如太阳能电池中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 93 板）均应就近与接闪带可靠焊接，以引导和接收雷电流的冲击。并且通过引下线与大厦的接地装置有良好的电气连接，形成一个坚实而有效的防雷保护网。当涉及到内部防雷装置，建筑电气工程师选择在太阳能电池板的电源线路上安装电涌保护器。这一设备能在闪电电涌发生时能迅速切断电源，保护太阳能电池板免受损害。同时，考虑到雷电可能引发的电磁干扰对大厦内部的通信设备产生影响，建筑电气工程师采取了电磁屏蔽和信号滤波的方法来抑制和管理高频电磁场。总体来看，这个案例体现了防雷施工的全面性和专业性，也展现了防雷技术在处理复杂问题时的灵活性和实用性4。同时，这个案例也强调了各个专业之间的协调以及严格的质量控制在防雷系统实施中的重要性5。在这座大厦的防雷系统的建设与应用中，内部防雷装置与外部防雷装置实现了完美的结合，为高层智能建筑防雷施工提供了可借鉴的经验。3.2 高层智能办公楼防雷系统施工案例 多功能智能商业中心作为当代城市的重要组成部分，其复杂的内部结构和多样化的业态需求使得防雷施工工作面临更多挑战。以一座集购物、办公、娱乐为一体的智能商业中心为例，其防雷施工方案值得详细分析和探讨。首先，在外部防雷装置的构建上，接闪杆、接闪带、接闪网格、等电位连接、引下线及接地装置是防雷设计中不可或缺的组成部分。由于商业中心的结构复杂化，采用不同的接闪器还应考虑其高度、类型、安装方式以适应不同的建筑物的结构。同时，接闪器的保护范围还需通过滚球法进行确定。单支接闪杆、双支等高接闪杆、双支不等高接闪杆及四支等高接闪杆等保护范围，所涉及的地面也可是位于建筑物上的接地金属物、其他接闪器。当接闪器在地面上保护范围的截面的外周线触及接地金属物、其他接闪器时，涉及的保护范围均适用于这些接闪器。对于内部防雷装置，电涌保护器参数的配置也是重中之重。特别是在如此复杂且多元化的商业中心内，包含了大量的电气设备和通信设备，对电涌保护器的选择显得尤为重要。电涌保护器的最大持续运行电压不应小于国家标准规范所规定的最小值。电气和信号线路上所接入的电涌保护器的类别及其冲击限制电压试验用的电压波形和电流波形应符合国家标准规范的规定。因此，电涌保护器包括电源防雷器和信号防雷器，不仅应用于大型电气设备上，也广泛应用于数据中心、电梯控制系统、消防系统等重要设备的电源线路上，以提供全方位的防护。另一方面，考虑到智能商业中心中可能存在的电磁干扰问题，采取了电磁屏蔽和信号滤波等措施，尤其是在电气设备和通信设备的布局上，通过合理的布局规划和电磁屏蔽施工，有效地减少了电磁干扰的影响。当设备之间的所有线路和电缆无屏蔽时，宜与成星形连接的等电位连接线平行敷设。用于限制从线路传导来的过电压的电涌保护器，其引线的连接点应使加到被保护设备上的电涌电压最小。接地系统的施工也同样重要。针对商业中心的特性，采用了一种共用接地系统，即将建筑物的钢筋混凝土结构与独立的接地网相结合，以提供一个广泛而可靠的接地路径。总的来说，该案例展示了如何针对复杂的高层智能建筑物制定全面而专业的防雷技术方案，其中既包括了常规的防雷技术，也包括了针对特定环境和需求而制定的解决防雷施工的技术方案。4 结束语 高层智能建筑物的防雷施工是一个涉及多个领域，综合运用多种防雷技术的复杂过程。尽管每个建设项目都有其特殊性，但是，预防雷击的施工、接地系统的建设、电气设备的防雷保护等防雷技术是解决高层智能建筑物免受雷击的关键。通过深入理解这些关键防雷技术，结合具体的工程实践和经验，可以提升防雷施工的质量，为保障高层智能建筑物的安全稳定运行做出贡献。同时，也为未来更加复杂、更加智能的建筑物提供了重要的参考依据。参考文献 1刘鹏,郑全新,郑健.建筑物防雷接地施工技术探析J.山东工业技术,2018(6):109.2雷琳.建筑物防雷接地工程施工要点分析J.建筑安全,2019,34(6):56-58.3郭天康.建筑物防雷工程的勘测与设计分析J.住宅与房地产,2018(9):92-93.4薛明.防雷工程施工常见问题及对策J.中国新技术新产品,2019(10):117-118.5原向葵.建筑物防雷工程施工常见问题及质量控制措 施 J.中 国 石 油 和 化 工 标 准 与 质量,2018,38(17):36-37.