雷電的危害分析及防雷設計措施研究

曾青山

（湖北工程學院 城市建設學院,湖北 孝感 432000 ）

我國是一個雷暴活動較為頻繁的國家，受雷擊災害比較嚴重。近年來我國建筑物及建筑物內電氣設備經常因雷擊而遭受破壞的事件時有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。近年來，隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，我國的建筑事業(yè)取得了較快的發(fā)展，在城市化進程中，每年新建的高層建筑物逐漸增多，受雷擊的概率比普通建筑更大[1]。特別是一些高層建筑物只注重樓體結構，卻沒有重視建筑物的防雷工作，造成雷電危害經常發(fā)生[2]。如何在建筑設計中考慮防雷，使雷擊災害的影響降到最低，已成為設計人員、用戶普遍關心的問題。

1 雷電的危害分析

1.1 雷電現象

雷擊災害是十種自然災害之一。雷電現象是指帶電云層與大地相撞或者是兩種帶不同電荷的云層相撞后產生的一種猛烈放電現象，同時在這種猛烈放電過程中伴隨著巨大的雷聲和強烈的閃電。雷電現象具有高電壓、高電流、強輻射、危害性大等特征。根據雷電形成原理的不同，可以將雷分為：直接雷、感應雷和球形雷三種。直接雷是由帶電云層與地面物體相撞而產生的一種放電現象，可在瞬間擊傷擊斃人畜，也可以擊中電子電氣設備造成損害；感應雷是由于雷電流的變化而產生交變磁場，進而使該磁場周圍的金屬構件產生感應電動勢而形成的一種放電現象，它可能使金屬部件之間產生火花，從而損壞電子電氣設備等；球形雷是由球狀發(fā)光氣團釋放能量而引起的放電現象，能從門、窗、煙囪等通道侵入室內，極其危險。

1.2 雷電的危害分析

雷電的電流的強度大、作用時間短。雷電對地面建筑物造成危害主要是通過直接雷的電效應、熱效應和機械力成災，也可以或是通過間接雷的電荷積聚而成災。一般情況下，雷電也很難對地面建筑物造成危害，但是這并不意味著雷電不會對建筑物造成危害。在雷電放電強度達到最高時，電壓往往能達到幾百萬伏甚至是上千萬伏以上，電流也能達到幾十萬安，在如此強大的放電環(huán)境下，如果建筑物的防雷體系不夠完善，建筑物就可能出現較大的損害，重則危及人們的生命和財產安全。

2 住宅建筑防雷設計的必要性分析

全球每年因雷擊事件導致火災、爆炸、信息系統(tǒng)癱瘓等事故不計其數，進而導致重大的人員傷亡和財產損失。建筑物內特別是高層建筑物內的電器、電子信息系統(tǒng)及微電子器件都會受到雷電災害的嚴重威脅。隨著我國經濟的快速發(fā)展，城市化進程的不斷加快，城市高層住宅小區(qū)拔地而起，就連新農村建設住宅小區(qū)也是大片建設，隨著生活水平的提高，建筑內部電子信息系統(tǒng)逐漸增多，遭受雷擊的可能性在不斷增加，因此對雷電防護的要求就越來越高。建筑物的防雷設計不合理將會為建筑物內的各項設備造成損壞，嚴重者還會造成人員傷亡。因此重視建筑物的雷害分析以及采取合理的防雷設施是非常必要的。

3 建筑防雷措施

建筑物的防雷系統(tǒng)分外部防雷和內部防雷兩部分。

建筑物外部防雷裝置一般是由三大部分所組成，包括接地裝置、接閃器（避雷線、避雷針、避雷帶及避雷網）與引下線。建筑物外部防雷裝置主要是用來保護建筑物自身不受損害，減弱雷擊對建筑物內部空間產生的各種影響。建筑物防雷系統(tǒng)中的接閃器一般采用接閃桿、接閃帶、接閃網以及金屬屋面、金屬構件等組成。接地裝置是接地體和接地線的總稱，其目的是將雷擊電流流散至大地，一般可以采用自然接地體作為接地裝置，也可以采用人工接地裝置，在實際設計施工中應使用一些導電性高、耐腐蝕的新型材料。

為了限制雷電電磁脈沖起作用，保護建筑物內各類電器設備的安全，免受雷電的危害，建筑物的內部防雷一般采用屏蔽、等電位聯結、合理布線及過電壓保護等措施來防護感應雷。根據雷電流的“集膚效應”，室內的電磁場在柱子即引下線附近達到最大，因此室內電子設備與機房的電子設備系統(tǒng)等的位置應選擇在建筑物的中部，使其與下引線保持所要求的距離。在實際施工中金屬材質的構架、門窗和管線等均焊接在一起，使其與地網保持良好的電氣連接以達到阻擋電磁波的侵入與防雷的效果。

4 政府應制定嚴格防雷規(guī)范

各地區(qū)政府應根據當地的實際情況，出臺了嚴格的專門規(guī)范防雷減災工作的地方性法規(guī)或規(guī)章，防止和減少雷電對人們造成的災害，保護國家和人民生命財產安全。在我國為規(guī)范防雷減災工作而制定的有關防雷規(guī)范性的文件出臺了很多，如《中華人民共和國氣象法》，以及其補充文件防雷管理規(guī)范性文件、中國氣象局頒布的《防雷減災管理辦法》、《國務院412號令》中的有關“防雷裝置檢測、防雷工程專業(yè)設計、施工單位資質認定”、“防雷裝置設計審核和竣工驗收”行政許可規(guī)定等。然而要做好防雷減災工作僅靠這些法律法規(guī)規(guī)章和技術規(guī)范是不夠的，各級地方政府及有關職能管理部門還應該出臺更細致的規(guī)范性文件，進一步規(guī)范管理防雷減災工作。氣象、建筑、消防、安監(jiān)、教育等管理部門應當互相配合，地方政府大力支持，一定能更有效地做好防雷減災工作，將雷電災害損失降低到最低限度。在進行住宅建筑設計時，必須嚴格遵循有關的規(guī)范和標準，重點關注《建筑物防防雷設計規(guī)范》、《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》、國家標準圖集《建筑物防雷設施安裝》以及《接地裝置安裝》。在進行高層建筑防雷設計時，應綜合設計，做到科學性、實用性和經濟性相結合，確保建筑物的財產安全及居民的生命安全。

5 結語

每年我國所遭受的雷擊次數較多，所造成雷擊災害與次生災害均很嚴重，因此在建筑物的設計中必須仔細考慮建筑的防雷等級及相應的防雷措施，以免造成經濟與生命財產安全的損失。建筑物防雷是一個全方位防護，綜合治理的系統(tǒng)工程，防雷設計應立足于傳統(tǒng)的防雷措施積極創(chuàng)新，在安全的前提下大膽運用新型防雷技術，充分考慮經濟效益等多項因素。

[1]姜畔.淺談建筑外部防雷與接地[J].林業(yè)科技情報,2014,46(03): 66-71.

[2]蘇柏成,顧曉.雷電對建筑物的危害及等電位連接在建筑防雷中的作用分析[J].廣東科技, 2014(10): 118-19.