高层建筑避雷措施介绍

①对直击雷的防护

有些高层建筑总建筑面积高达数万平方米、数十万平方米，建筑物的高宽比较大，建筑屋面面积相对较小，加上中间又有突出的机房或水箱，常常只在屋顶四周及水箱顶部四周明设避雷带，局部增加些避雷网以满足规范要求。

按照规程要求，接闪器可采用直径不小于?8mm 圆钢，或截面不小于 48mm2、厚度不小于4mm 的扁钢。在设计中，往往把最低要求看成标准数据。采用最低要求值时，在实际使用中会受到机械强度不够、耐腐蚀不足、刚度不足的影响而有碍观瞻和不能保证防雷和使用安全。因此，不上人屋面的大厦经常采用?25mm 厚壁钢管作为栏杆或用?16mm 圆钢作避雷带，外刷银粉漆;上人屋面的大厦经常采用?32mm 以上的厚壁钢管扶手，外刷银粉漆或用?63mm、厚 3mm 以上的不锈钢管扶手作为避雷带;上述做法不但美观、实用，避雷效果也很好。

香港高层建筑物，一般在屋面四周及机房、水箱等突出部位，采用25mm×3mm 扁铜带作为避雷带，，虽然费用大，但耐久性能好，表现出耐腐蚀、电阻低、维修费用低的特点。

避雷带一般沿女儿墙及电梯机房或水箱顶部的四周敷设，不同平面的避雷带应至少有两处互相连接。连接应采用焊接，搭接长度应为圆钢直径的6倍或扁钢宽度的 2倍并且不少于100mm。对于一级防雷高层建筑物，相邻引下线的间隔不大于18m，对于二级防雷高层建筑物，相邻引下线的间隔可放宽至 24m，但至少不少于2根。

有时可在大厦女儿墙的拐角处增设长约1.5m 的短避雷针，并且将之与女儿墙上的避雷带相结合组成接闪器。

当屋面面积较大时，或底部裙房较高而且宽时，或由于建筑物的高宽比不大等情况下，都可能会出现单靠敷设上述的避雷带也无法保护整座建筑物的情况，这时应根据实际情况增设避雷针或避雷网。

屋面上所有的金属管道和金属构件都应与避雷装置相焊接。这一点在设计和施工中常被忽视，应引起足够的注意。

电视天线的防雷处理关系到千家万户的安全问题∶采用避雷针保护时，天线应距避雷针不小于5m，防止反击，并且使天线置于避雷针保护区域内，在安排避雷针位置时，应考虑不要影响电视天线的接收效果。如不采用避雷针保护时，应把天线的金属竖杆金属支架和同轴电缆的金属保护套管等与屋面的避雷带（网）可靠地焊接在一起。由于天线振子中点与横杆直接压接相连，横杆又与竖杆紧紧相接，因此，天线引下线实质上已与天线竖杆有电气连接，如再在同轴电缆芯线与支架间装设压敏电阻保护，实际没有意义。由于避雷针有引雷的作用，在天线竖杆上加装避雷针只能导致更多的雷击，还是不装为好。

引下线∶在高层建筑中，利用柱或剪力墙中的钢筋作为防雷引下线是我国常用的方法。按照规程要求，作为引下线的一根或多根钢筋，在最不利的情况下其截面不得小于90mm2（相当于?11mm），这一要求在高层建筑中是不难达到的。

为了安全起见，应选择?16mm 以上的主筋作为引下线，在指定的柱或剪力墙某处的引下点，一般宜采用两根钢筋同时作为引下线。设计图纸中，用作引下线的结构柱子应作标记，如∶ ↙、〨等，施工时应标明记号，保证每层焊接正确，

如果结构钢筋因钢材品种的含碳量高或含锰量高，经焊接会使钢筋的力学性能受到影响，或钢筋变脆或降低强度时，可改用不小于②16mm 的辅筋和构造钢筋或者单独另设钢筋。

对于作为引下线的钢筋连接方法，目前国内有不同的看法。有的认为只要钢筋绑扎连接就已足够，当雷电流下泄时会在强迫击通连接不良处的同时还有焊接作用。在高层建筑中，作为引下线的结构钢筋，一定要坚持通长焊接，双面焊接搭接长度应不小于100mm。

高层建筑由于高度高，一定要注意防备侧击。目前，防止侧击的做法是，在 30m 以上部位，每隔三层，沿建筑物四周敷设一道避雷带与各根引下线相焊接。避雷带可以安装在外墙抹灰层内，或者直接利用结构钢筋每隔适当的距离与楼板钢筋焊接，因此，这个避雷带实际上就是均压环。建筑物的外墙均压环（或避雷带）可利用结构圈梁中的纵向钢筋（主筋）。

接地装置∶按照规程规定，一类防雷建筑物的接地装置的冲击接地电阻不超过5Ω。由于高层建筑占地面积较小，使得高压配电装置及低压系统的接地、重复接地等较难独立设置，因此，常将这些系统合用一个接地装置，并采用均压措施。当雷电流通过接地装置散入大地时，接地装置的电位将抬高，为防止接地装置内侧形成低电位或雷电波侵入，应将引入大厦的所有金属管道均与接地装置相连。当上述接地系统共用一个接地装置时，接地电阻应不大于1Ω。

目前我国高层建筑的接地装置大多以大厦的深基础作为接地体。以基础作为接地极有以下方面的优点∶

a.接地电阻低∶高层建筑广泛使用钢筋混凝土基础，当混凝土凝固后，在混凝土中留下许多微孔隙。借助毛细作用，地下水渗入其中，此时对于硅酸盐混凝土而言，导电能力增强。在混凝土基础的受力构件内，结构主筋纵横交错，经焊接或绑扎后，与具有导电能力的混凝土紧密接触，使整个基础成为具有巨大表面面积的等电位散流面。

深基础作为接地体有着很高的热稳定性和疏散电流的能力，因而使得接地电阻很低。高层建筑基础底标高很深，有的深至地下岩层，常在地下水位以下，使得接地电阻终年稳定，不受季节和气候的影响。

为了避免电解腐蚀，直流系统的接地不得利用大厦的基础。

b.电位分布均匀，均压效果好∶用大厦的桩基及承台钢筋作接地体，使整个建筑物地下形成均压网，从而使地面电位分布均匀。

c.施工方便∶可省去大量的土方开挖工程量，施工时，只要土建密切配合，及时将钢筋焊接起来即可。

d.维护工程量少∶由于避雷装置采用结构钢筋，平时这些钢筋被混凝土保护，不易腐蚀，又不受机械损伤，使得维护工作量减少到最低限度。

e.用料省∶由于采用结构钢筋作避雷装置可节约大量钢材。

接闪器、引下线及接地装置主要是为防止直击雷而设置。高层建筑的避雷带与柱子主筋相接，柱子主筋作为引下线又与每层楼板和梁的钢筋相连，最下端又与钢筋混凝土基础中的钢筋相连，对采用钢筋混凝土结构的高层建筑来说，平均用钢量为60～100kg/m2左右。对于全钢结构的高层建筑来说，用钢量就更多。透过建筑的华丽外壳，向大厦内看，在高层建筑里，人们的所有活动均置身于由密密麻麻钢筋编制而成的法拉第笼内，对于防止直击雷来说，上述的防雷办法应该说是相当有效和安全可靠的。

②（内部防雷）防止雷电反击和高电位的引入

a.防止雷电反击∶大厦内的结构钢筋实际上都已或紧或松地与避雷接地装置连成一体。为了防止雷电反击，还应将建筑物内部的配电金属套管、水管、暖气管、煤气管和金属竖井、桥架等均与防雷接地装置作等电位连接;垂直敷设的电气线路，可以选择在适当的部位装设带电部分与金属支架间的击穿保护装置。各种接地装置（除另有特殊要求外）都宜连接成一体。

根据等电位原理，上述措施可使电位均衡，从而可以避免大厦产生反击的危害。

b.防止高电位引入∶对于因雷电波入侵造成建筑物内部高电位引入的可能，通常采用以下措施来防止∶

尽量采用埋地电缆进户。当实际情况有困难时，架空线路应在离建筑物50m 以外换成埋地电缆进户，在换线连接处装设避雷器。同时，避雷器、埋地电缆的金属外皮及架空线的绝缘子铁脚均应接地，接地冲击电阻不超过10。

进入建筑物的架空金属管道，应在入户处与接地装置相连接。低压直埋电缆线路或进入建筑物的埋地金属管道，均应在进户人口处将电缆的金属外皮、电缆的金属套管和各种金属管道与接地装置相连接。

③基础接地极的设计和施工

高层建筑基础桩基，不论挖孔桩还是冲孔桩、钻孔桩，都是将一根根钢筋混凝土柱子伸入地中，直达几十米深的岩层，桩基上部浇筑钢筋混凝土的大厦承台与桩基连成一体，承台上面是大厦的剪力墙和柱子。

在高层建筑中，基础接地装置的做法一般是∶将桩基的顶部钢筋与承台主筋焊接，承台的主筋又与上面作为引下线的柱（或剪力墙）中钢筋焊接。在距室外地坪以上0.5m 高度的柱子（或剪力墙）外表面预埋铁件，柱子（或剪力墙）的引下线可通过这些预埋铁件与室外人工接地体相连（假如基础接地电阻及均压效果均满足要求时，可不做人工接际部地体）。

当防雷接地装置与其他接地装置合用时，也应当在柱子（或剪力墙）外表面预埋铁件，把接地端引出地面。预埋件与柱子钢筋、柱子钢筋与桩基主筋之间的连接均采用焊接。

利用基础作接地装置时，为了便于进出管线的接地，应在室外地坪以下 0.7m处沿建筑四周外缘预埋一些铁件或者用 40mm×4mm 镀锌扁钢围上一圈，这些铁件和镀锌扁钢与作为引下线的钢筋相焊接。

对于一些防水水泥做成的钢筋混凝土基础，如铝酸盐水泥等，不宜作为接地装置对于有地下室的建筑物基础，基础如采用防水油毡及沥青包裹或其他绝缘材料包裹时，应通过预埋铁件和引下线跨越绝缘层，将柱内的引下线钢筋、垫层内钢筋和接地桩相焊接，并利用垫层钢筋和接地桩作接地装置。

在香港地区，高层建筑的防雷接地是与其他接地系统分开敷设的。接地极不利用建筑物基础，而是采用人工接地极，人工接地极一般利用②16mm 硬铜棒垂直打入地中、水平接地带和接地极间的联系采用25mm×6mm 扁铜带，引下线与接地极连接段采用25mm×6mm 扁铜带并穿塑料管保护，连接处砌地井保护，井上有盖板，旁边有指示牌指示接地极位置。