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高层建筑防雷接地系统设计与施工探讨

1、前言

随着我国国民经济的发展及城市化进程的加快，越来越多的高层建筑及超高

层建筑被规划设计并建设，这些建筑关系到人们的居住、商务、文化、生活
等各个方面。如何构建科学、合理的高层建筑防雷接地系统，将是衡量建筑产品
能否正常安全运行，达到预期社会经济效益的关键，本文从雷电的形成及危害、
高层建筑的防雷措施、高层建筑接地体形式及要求、高层建筑的工作接地与保护
接地、保护接零等方面对建筑物防雷接地系统进行阐述。

2、雷电的形成、特征及危害

2.1雷电的形成

大气中饱和的水蒸汽在上下气流的强烈摩擦和碰撞下，形成带正负不同电荷
的雷云，当带电的云层接近地面时，由于静电感应，在雷云和大地之间形成了很
强的电场，当电场强度达到一定数值时，就会使空气的绝缘击穿，雷云向大地放
电，形成雷电，电压可达几百万伏，温度可达2摄氏度。被雷云击中的建筑物、
设备、树木、人等会遭到不同程度的破坏。

2.2雷电的特征：电压高、电流大、频率高、时间短。容易遭受雷击的情况
有：建筑物突出的部位；高耸突出的建筑物；地下有金属矿物的地带；位于高大
树木旁的建筑物；变电所和架空输电线路。

2.3雷电的种类及危害：直击雷、感应雷、球形雷，建筑物遭受雷击时，瞬
间产生的电效应、热效应和机械效应，使建筑物及其设备遭到破坏和人员的伤亡，
财产受到损失。

3、高层建筑的防雷措施

3.1为了保护建筑建筑物和露天设备免遭雷击，《建筑物防雷设计规范》
（GB50057-2010）4.1.1条规定：各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置
并应采取防闪电电涌侵入的措施；4.1.2条规定：各类防建筑物应设内部防雷装
置，并应符合下列规定：

1、建筑物金属体；
2、金属装置；

3、建筑物内系统；

4、进出建筑物的金属管线

5、外部防雷装置与建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统之间，应满足

间隔距离的要求

3.2高层建筑在屋面装设避雷针、避雷带用来保护建筑建筑物和露天设备免
遭直接雷击，当发生雷击时，雷电电流通过与避雷针相连的接地引下线引入建筑
物基础接地网。避雷针由三部分组，分别为：接闪器、引下线、接地体，其设计
施工质量控制要点如下：

3.2.1接闪器施工：避雷针由1-3米的Φ16-Φ25的镀锌圆钢或Φ25-Φ50的镀
锌钢管制成，装在屋顶上，上端制成尖状。避雷针装在屋顶上，底座与屋面同时
浇筑，并预埋螺栓或底板铁角，避雷针针体均应镀锌，管壁厚不小于3mm。

3.2.2高层建筑在屋面上装设避雷网或避雷带防止直击雷和感应雷，通常，
在建筑物屋项面积较大时，在建筑物易受雷击的檐角、女儿墙、屋檐处采用Φ10
镀锌圆钢做避雷带，并根据建筑物防雷等级焊接成相应尺寸（如三类：20m*20m
或24m*16m）的避雷网格，通过避雷引下线与基础接地体连接。一旦带电云团
间放电，雷云感应产生的电荷集中在避雷网或避雷带上，感应电荷将沿引下线入
地，使建筑物及屋面上设备避免感应电荷的破坏。

3.2.3引下线：其作用是把接闪器的雷电电流引入地的导体，高层建筑避雷
引下线通常采用建筑物外墙结构柱内2根Φ16以上的钢筋上下通焊，上部与避
雷网连接，底部与基础接地网连接，连接方式为搭接焊的方式，施工时搭接长度
及焊缝质量应作为质量控制点重点控制，规范规定搭接长为为6倍的钢筋直径，
并双面焊接，焊缝饱满，表面平整光滑无气孔、夹渣现象。

3.2.4接地体，即接地装置，有自然基础接地体和人工基础接地体两种。其
作用是使接地系统与大地的电位相同。

3.3在变配电室内做总等电位连接板，所有进出建筑物的金属管道、配电箱
金属外壳及PE母排、以正常时不带电，绝缘破坏时有可能呈现电压的一切电气
设备金属外壳均与总等电位连接板可靠连接，利用40*4镀锌扁钢将总等电位连
接板与接地体可靠连接。
3.4高层建筑均压环及防侧击雷的做法为，从首层起，每三层利用结构圈梁
水平钢筋与引下线焊接成均压环，所有建筑物内的金属结构和金属物体都要与均
压环连接；从距地30米高度起，每向上三层，在结构圈梁内敷设一条25mm×4mm
镀锌扁钢与引下线焊成一环形水平避雷带，并将外墙所有金属栏杆及金属门窗等
较大的金属物体与防雷装置可靠连接，以止防建筑物遭受侧向雷击。

4.高层建筑接地的形式及要求

在高层建筑中利用柱子或基础内的钢筋作为引下线和接地装置，具有经济、
美观和有利于雷电电流流散以不必维护和寿命长的特点。做法为利用建筑物基础
底梁内的上下两层钢筋中的两根Φ16以上主筋通长焊接成接地网做接地体。当
无基础地梁时，利用40*4镀锌扁钢将各独立基础可靠连接形成闭合回路做接地
体，使地梁的钢筋形成一个很好的水平接地环，综合组成一个完整的接地系统。

5、高层建筑的工作接