高层建筑物防侧击雷措施

高层建筑物防侧击雷措施

丁景松林少松朱锦坤

东莞市气象公共安全技术支持中心

摘要：当雷击发生时，云层向大地释放强大的电流，对建筑物、电子电气设备等的危害很大。侧击雷是雷击现象的其中一种，由于目前较高层建筑的顶接闪带不能将整个楼体都妥善的保护起来，因此侧击雷的防护显得尤为重要。文章围绕建筑物侧击雷防护问题展开了分析，并讨论了采用均压环来防侧击雷的具体措施。

关键词：防雷；高层建筑；防侧击雷；防雷措施

引言：所谓侧击雷，实际就是直击雷，只是闪电击中建筑楼的侧面，形象地说就如同打到了楼体的腰部。目前，防护侧击雷主要是通过在建筑物外侧敷设均压环。

一、发生雷电闪击的原理以及对建筑物造成的危害

具有气象雷电常识的人都知道，自然界中之所以会发生雷电现象，是因为云层与云层之间，或云层的上层与下层之间聚集了大量的互异的带电粒子（正负电荷），当这些带电的云层发生碰撞时，或云层与大地上的物体发生接触时，就会产生大量放电现象。

我们知道，雷击具有偶发性和突发性，即我们不能事先确定发生雷击的地点，具体部位以及雷击的准确时间。自然界中的雷也分许多种，主要有球形雷、感应雷；因其高度不一样，也可分为高空雷、地面雷；从建筑物的受雷部位看，分为直击雷和侧击雷。

伴随着雷电流同时产生的，还有巨大的热能和热效应，以及电磁波等，他们会对建筑物以及建筑物内的人和设备造成危害。我们通常意义上所说的防雷，就是根据以上情况，有针对性的设置避雷针，电涌保护器，接闪网格及引下线、接地体等防雷装置，对建筑物进行有效的防雷击措施的。

二、建筑物防侧击雷的重要性

根据资料显示，我国建筑物敷顶接闪带的安装率比均压环高出很多。我们知道，顶接闪带的作用是保护建筑物免受直击雷的伤害，然而近年来，建筑物频繁受到雷电的侧击，对于侧击雷疏于防范。侧击雷不同于直击雷，由于建筑物楼体的高度不一定，因此可能遭受侧击雷的部位也不一定，从某种意义上说，侧击雷更具破坏性。侧击雷不仅难以预见，产生的危害更是不可小觑，当建筑物遭受雷电侧击之后，电流很有可能随着电气设备的线路或者金属门窗传入楼体内部，这对于建筑物内的人员和设施是个极大的威胁。如果建筑物内敷设了防侧击雷的均压环，可以很大程度的降低伤害。

三、如何理解防侧击的部位

3.1第一类防雷建筑物，高度超过30米的建筑物，建筑物高度超出30米的部位应采取防侧击雷。第二类、第三类防雷建筑物，高度超过60米的建筑物，其上部占高度20%并且超过60米的部位应采取防侧击雷，而其余部位不需要采取防侧击措施。例如100米的高层建筑物，只要在80-100米之间高度范围内设置防侧击雷；70米的高层建筑物，也只要在60-70米之间高度范围内设置防侧击雷。IEC的解释是，随着高层建筑物雷击点的高度降低，闪击侧边的概率迅速降低，只需考虑建筑物高度超过60米的20%部位，而低于60米的建筑物，闪击侧边的概率可以忽略不计。

3.2对水平突出外墙的物体，当有建筑物防雷类别所对应的滚球半径大小的球体从屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到突出外墙的物体时，应采取相应的防雷措施。我们应理解为，用建筑物防雷类别所对应的滚球半径高度作为分割线，把高层建筑物分成上下两部分，其上部分，想象有个建筑物防雷类别所对应滚球半径大小的球体在屋顶周边接闪带外向下垂直下降，当有突出外墙的物体挡到时，突出外墙的物体应采取相应的防雷措施；而其下部分，设想在建筑物防雷类别所对应的滚球半径高度上有一水平接闪带，用滚球法计算，突出外墙的物体不在滚球半径保护范围内的，应采取相应的防雷措施。这个方法，又称“垂直下降法”，是一个全新的保护范围计算方法。

四、高层建筑物无侧击雷防护的危害及措施

4.1高层建筑物无侧击雷防护的危害性

一栋高层建筑物，如果没有防侧击雷措施，其雷击隐患是相当大的。按照国家标准GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的要求，建筑物十层以上，每隔12米均要求设置均压环，并分别与建筑物上的所有门窗、户外的金属构件电气连通，使其成为防侧击雷的接闪器。如果没有以上设计，则可以说该建筑物无侧击雷防护措施。

由于没有接闪器，所以当雷击在建筑物侧面的时候，容易造成：损毁建筑物、人员伤亡、电器设备损坏等诸多危害。

4.2高层建筑物无侧击雷防护的补救方法和措施

方法一：利用大厦基础做接地体，十层以上楼层设计了均压环，但未与门窗、围栏等金属构件连通的，通常是根据大厦的防雷分类、网格及大厦占地面积大小，选取几处大厦柱筋引出，把引出的柱筋与金属门窗、围栏焊接，使十层以上的金属门窗、围栏与均压环形成电气通路。

方法二：未利用大厦基础做接地体的，也可以采取以下方法：先在建筑物的四周设人工接地体，然后每隔18米（一类为12米）沿建筑物外墙明敷一条直径不小于Φ10圆钢（也可40×4扁钢）到天面，并与接闪带保持电气连通。然后自建筑物第十层起每隔两层用40×4扁钢沿建筑物外墙明敷，并与人工接地体上引出的所有引上线焊接，电气连通，作为替代均压环。从而达到防侧击雷的目的。

以上两种方法，方案实施过程中，往往由于施工难度大，困难重重，破坏建筑物外墙体结构及外观等而被弃之不用。

方法三：现在最常用的办法是根据建筑物保护范围的大小，在其天面设置一根或多根进口避雷针（因进口避雷针的防雷效能要远大于普通金属针，故我们一般选用进口避雷针作为高层建筑物防雷保护的接闪器），大大扩大其整栋建筑物的保护范围，从而达到建筑物外部防侧击雷的目的。这种方法的优点是简便、易行，施工方案也不复杂。

结束语：

总之，高层建筑物（包括第一类防雷建筑物）在建筑物防侧击雷的部位采取防侧击措施外，同时用“垂直下降法”，确定水平突出外墙物体应采取的防侧击雷措施；对特殊地形的建筑物，还要考虑地形的影响因素，用修正公式计算出地形的影响程度，调整建筑物防侧击部位，并采取相应防护措施。在建筑物外墙内、外竖直敷设的金属管道及金属物顶端和底端与防雷装置等电位连接，使建筑物的防雷措施更符合经济合理、安全可靠的要求。

参考文献：

[1]GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》2016.3

[2]GB50057-94《建筑物防雷设计规范》2014.2

[3]温妍.针对电气防雷技术的研究.中国科技投资.2013.03.

[4]姚影虹.浅谈高层建筑电气设计中的防雷技术.民营科技.2012.08.

[5]丁蕾.浅谈现代高层建筑防雷接闪器.科技与企业.2012.06.